Способ обезвоживания хлормагниевых солей

 

СПОСОБ ОБЕЗЮЖИВАНИЯ ХЛОРМАГННЕВЫХ СОЛЕЙ, включающий частичное Обезвоживание исходного сырья инертным теплоносителем и окончательное обезвоживание сухим хлористым водородом .с последующей его регенерацией из ОТХОДЯ1ЦИХ газов стадии окончательного обезвоживания, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет уменьшения затрат на регенерацию хлористого водорода, сокращения его расхода и потерь сырья, отходящие газы стадии частичного обезвоживания поглощают водой до концентрации НСК 6-8 г/л, и полученным раствором обрабатывают отходяшие газы стадии окончательного обезвоживания перед регенерацией из них хлористого водорода при 70-100с§ до суммарной концентрации хлоридов (Л магния, калия, натрия 380-450 г/л с последующей подачей раствора на с стадию частичного обезвоживания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (11) y(5g С 01 Р 5/34

= =-аяОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (211 3434212/2 3-26 (22) 10. 05. 82, .(46) .07.01.84. Бюл. Р 1 (72) В. В.Тетерин, A. В. Пенский, В.Д.Яэев, С.A.Амирова, tO.A.Коротков, П. A. Донских,. Б.И. Ельцов и Э. Ф. Михайлов (71) Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана и

Березниковский титаномагниевый комбинат (53) 661. 846. 321 (088 ° 8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2879882, кл. С 01F 5/34, 1980 °

2. Патент CttlA М 3395977, кл. 2 3-9 1, опубли к. 19 6 8 (прототип)

i (S4) (57) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ХЛОРМАГНИЕВЫХ СОЛЕЙ, включающий частичное обезвоживанйе исходного сырья инертным теплоносителем и окончательное обезвоживание сухим хлористым водородом .с последующей его регенерацией иэ отходящих газов стадии окончательного обезвоживания, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет уменьшения затрат на регенерацию хлористого водорода, сокращения его расхода и потерь сырья, отходящие газы стадии частичного обезвоживания поглощают водой до концентрации НС0 6-8 г/л, н полученным раствором обрабатывают отходящие газы стадии окончательного обезвоживания перед регенерацией иэ них хлористого водорода при 70-100 С Е о а до суммарной концентрации хлоридов магния, калия, натрия 380-450 г/л ., (/) с последующей подачей раствора на стадию частичного обезвоживания.

10б5340

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к способам обезвоживания хлормагниевых солей для электролиза.

Известен способ,обезвоживания карналлита, в котором процесс ведут 5 в присутствии раствора хлоридов

Mg, К и.йа с содержанием соляной кислоты и растворе (1g .

Значительный гидролиэ хлормагниевых солей и низкая степень исполь- t0 зоэания хлористого водорода не позволяет получить безводный конечный продукт с малым содержанием продуктов гидролиэа.

Известен способ получения безводного хлорида магния путем обезвожи-, вания шестиводного кристаллогидрата хлористого магния последовательно в несколько стадий в токе газообраз- ного теплоносителя, изменяющего свои параметры по ходу процесса.

Сначала получают частично обезвоженный хлорид магния, обрабатывая исходное сырье продуктами сгорания топлива, инертными (в смысле подавления гидролиза) по отношению к сырьв.

Ькончательное обезвоживание полученного полупродукта проводят в токе нагретого сухого хлористого водорода, регенерированного иэ отходящих газов стадии окончательного обезвоживания путем сушки (2) .

Недостатками известного способа являются низкое соотношение НСР:Н О

B отходящих газах стадии окончательного обезвоживания, направляемых 35 на регенерацию, что обуславливает значительные затраты на регенерацию хлористого водорода) наличие потерь хлористого водорода — в процессе обеэ вожи вания исходного шести эод- 4р ного кристаллогидрата до двухводного полупродукта протекает заметный гидролиз хлористого магния, в результате которого в получаемом полупродукте содержится 2-4 мас.% М О, 4g а с отходящими газами безвозвратно теряется хлористый водород и на восполнение потерь хлористого водорода, происходящих на стадии частичного, обезвоживания, приходится дополнительно расходовать хлористый водород на стадии окончате ного обезвоживания от какого-либо источника.

Целью изобретения является удешевление процесса за счет снижения затрат на регенерацию хлористого водорода и сокращения расхода хлорист ого водорода и потер ь сырья .

Пост авленн ая цель достигается тем, что согласно способу обезэоживанйя хлормагниевых солей, включаю- 60 цему частичное обезвоживание исходного сырья инертным теплоносителем и окончательное обезвоживание сухим . хлористым водородом с последующей

его регенерацией из отходящих газов $5 стадии окончательного обезвоживания, отходяшиe газы стадии частичного обезвоживания поглоцают водой до концентрации хлористого водорода б-8 г/л, и полученным раствором обрабатывают отходящие газы стадии окончательного обезвоживания перед .регенерацией иэ них хлористого водорода при 70-100оC до суммарной концентрации хлоридов магния, калия и натрия 380-450 г/л .с последующей подачей раствора на стадию частичного обезвоживания.

Раствор, полученный после обработки отходящих газов стадии окончательного обезвоживания, подают на упаривание на стадию частичного обезвоживания.

Выбор данных условий и параметров процесса обусловлен следуюцими при чи н ами .

Отходящие гази стадий частичного и окончательного обезвоживания отличаются между собой по составу — концентрации хлористого водорода и водяных паров, запыленности, наличии продуктов сгорания топлива. Экспериментально установлено, что при обработке отходящих газов процесса обезвоживания хлормагниевых солей, содержащих хлористый водород, водяНые пары хлориды Mg K,N в виде пыли, а также составлявшие продуктов сгорания топлива, водой или водяными растворами хлоридов Mgg К, Ца, в раствор при определенных условиях избирательно переходят хлористый водород, водяные пары и хлориды

Mg, K, Nq, в то же время составлявшие продуктов сгорания топлива,й, СО и О практически не поглошантся, Таким образом, .получаемый раствор представляет собой многокомпонентную систему Myel,-КСЕ-.маса-НСг-Н О.

Способность раствора поглощать из отходящих газов хлористый водород и водяные вары зависит от следующих параметров раствора - температуры, суммарной концентрации хлоридов Х, К, Ма в растворе и содержания Хлористого водорода в растворе. Из отходящих газов стадии частичного обезвоживания необхбдимо полностью извлечь хлористый водород и хлориды Mg, К, эа, накодящиеся в виде пыли, и не поглощать Йу, СОу и Og, т,е. целесообразно производить обработку этих газов водой, так как при использовании для обработки га зов водного раствора хлоридов резко уменьшается движущая сила процесса поглоцения хлористого водорода и растворения хлоридов Мф, К, Na .

Поэтому отходящие ràýû .сТадии.час" тичного обезвоживания для поглощения

-из них хлористого водорода обрабатывают водой до концентрации хлористого водорода в растворе 6,0-8,0 г/л.

При концентрации хлористогр водорода в растворе ниже 6, 0 г/л про-, исходит поглощение раствором хлористого водорода иэ отходящих газов стадии .окончательного обезвоживаиия, что вецет к потерям хлористого водорода из цикла регенерации и, соответственно, к снижению НСВ:Н О .в газах перед регенерацией и удорожанию процесса. При концентрации хлоО ристого водорода в растворе более

8,0 г/л происходит выпадение в осадок твердой фазы хлористого магния, . чем затрудняется транспорт раствора на стадию частичного обезвоживания.

На чертеже дана схема, способа обеэ вожнванйя хлормагниевых солей. и р и м е р 1. исходный материал предназначенный для обезвоживания, например, шестиводний карналлит со-. держит, мас,Ъг Mg CÐä 32,5 Н 0 39,2; остальное KC f + NaC t.

Исходный карналлит укаэанного

1 состава обрабатывают по известному способу»

Сначала на стадии частлчного обеэ воживания обрабатывают теплоносителем, .инертным по отношению к обеэвоживаемому карналлиту, - продуктами сгорания газообразного топлива (природного газ ) до получения полупродукта, содержащего, мас.Ъ: МПС Р2

47.9; Н20 7,0; KCР+НаСК 54,4;

Mg0 2»6 (образовавшийся в резуль-. тате гидролиза), а затем на стадии окончательного обезвоживания полупродукта — с применением сухого хлористого водорода, регенерированного из отходящих газов стадии окончательного обезвоживания осушкой.

При этом получают продукт, содержащий, мас.%: Н20 0,5; Mg0 0,5; МфС Й2

52,0; КСК+ NaCP+47,0.

С отходящими газами стадии час тичного обезвоживания теряется сырья с пылью 4,0 мас.% от количества загружаемого сырья и хлористого водорода 2,2 мас.Ъ (в пересчете íà С8 ) от общего количества хлора, содержащегося в исходном хлориде магния.

С отходящими газами стадии окончательного обезвоживания теряется сырья с пылью 4,0 мас.% от количества эагру » жаемого на обезвоживание сырья.

»

Таким образом, безвозвратные потери сырья в виде пыли на обеих стадиях составляют 8,0 мас.е, а потери хлористого водорода 2,2 мас,Ъ

Потери хлористого водорода восполняют от.дополнительного источника.

Соотношение HCf:Н20 в газах,.поступающих на регенерацию, равно 4,0

Обработку по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

Исходное сырье обрабатывают сначала на стадии 1 частичного обезвоживания теплоносителем, инертным по

3 1065340

Пределы концентрации хлористого водорода в растворе обусловлены использованием полученного раствора для обработки отходящих газов стадии окончательного обезвоживания. Из отходящих газов стадии окончательного обезвоживания необходимо полностью извлечь хлориды М, К, Na, как можно полнее поглотить воднйе пары и пропустить через раствор без поглощения хлористый водород,-который исполь-1 зуют после регенерации на стадии . окончательного обезвоживания. Для обработки отходящих газов стадии окончательного обезвоживания целесообразно испольэовать .водный раст- 15 вор хлоридов Иф, К,,Яц, так как при этом увеличивается движущая сила процесса поглощения: водяных паров иэ»эа наличия в растворе сильного водоотнимакщего агента NgC82 и умень- о шается движущая сила процесса поглощения хлористого водорода - наличие хлоридов Иф, K,Ид резко уменьшает .растворимость хлористого. водорода. 25

Снижение в газах, направляемых на регенерацию содержания водяных .паров и увеличение содержания хлористого водорода приводит к -увеличению соотношения в газе НС8„:И О, что позволяет снизить затраты на регенерацию хлористого водорода, так как снижаются затраты на осушку.

Обработку отходящих газов стадии окончательного обезвоживания водным раствором хлоридов Fg,.K, gy делесообразно проводить в следующих оптимальных условиях: температура раствора 70-10 С суммарная концентрация хлоридов Й д, .K, Na a. растворе

380 -450 г/л, содержание хлористого: 40 водорода в растворе 6,0-. 7,0 г/л.

При более низкой температуре раствора-происходит поглощение раствором:хлористого водорода из отходя», - щих.газов,стадии окончательного обез-, 5 .воживания., что йриводит. к уменьше.нию соотношения НС(:Н20 в газах, направляемых на регенерацию, повышению затрат на регенерацию, а приболее высокой температуре раствора - 5О дополнительное увлажнение отходящих газов. стадии окончательного обезвожи вания и, как следствие, увеличение затрат на осушку хлористого водоро.да в процессе. регенерации. . При более низкой суммарной концентрации хлоридов И, К, Ка в растворе происходит как увлажнение отходящих газов окончательного обезвоживания, так и поглощение раство.ром хлористого водорода, что снижа- 60 ет соотношение НСГ:Н20, а при более высокой суммарной концентрации хлоридов в растворе происходит их кристаллизация, что затрудняет транспорт раствора на упаривание. 65

1065340 отношению к обезвожинаемому карналлиту, до получения частично обезноженного полупродукта с содержанием, мас.% t MgС lg- 47,0; И 0-7,0;,КС 3 + МаС 8

43,4; И90-2,6, а затем на стадии 2 окончательного обезвоживания полупродукта с применением сухого хлористого водорода, регенерированного иэ отходяцих газов стадии 3 окончательного обезвоживания осушкой с получением продукта (практически 10 безводного карналлита) состава, мас.%

Н О 0,5, MgO 0,5, MgC Р 52,0, остальное - КС6 + NaCP.

Отходяцие газы частичного обезвоживания содержат, об.%: хлористый 15 водород 1,2; водяные пары 15,9) СОу

4ю4е Og 13ю1т М4 6514 °

Состав пыли,мас.%- NgCI 37,0ФКС1

29,5;NaCI4,0,Н О 29,0, NgO 0,5.После обработки газов водой 4 получают раствор.гидридон Mg,K,N8. суммарной концентрацией 200 г/л и содержанием хлористого водорода 7,0 г/л М, СО и О во,» дой практически не поглоцаются и выбрасываются н атмосферу. 25

Полученный раствор направляют на обработку отходящих газов стадии 5 окончательного обезвоживания, которые имеют 80 об.% хлористого водорода, 20 об.% водяных паров, т.е. соотношение НС8 .Н О - равно 4,0. Запыленность газов 8,0 г/нм . Состав пыли, мас.%: Mg G Р2 39,0; КС Е 30,5; МаС1

6,0; Н О 24,0; Mg0 0,5. В процессе обработки выдерживают следующие параметры: температура 85 С, суммарная концентрация хлоридов Mg, К, Ма в растворе повышается с 200 до 415 г/л эа счет растворения пыли, содержащейся в отходящих газах стадии окончател ного обезвоживания, содержание хло- 40 ристого водорода в растворе. 7,0 г/л.

При таких условиях проведения процесса обработки полностью растворяется в растворе карналлитоная пыль, частично поглощаются водяные пары и совсем 45 не поглощается хлористый водород. Газы, направленные на регенерацию (не окончательную осушку), содержат, об.%:

НС8 90р Н<0 10, т.е. соотнсйаение

НСР< .Н О равно 9,0. Полученный раст- 50 вор направляют на упаривание на стадию частичного обезвоживания, Таким образом, при проведении процесса обезвоживания по предлагаемоспособу полностью Ликвидируются безвозвратные потери сырья н виде пыли (по известному способу 8,0 мас% от общего количества загружаемого сырья) и потери хлористого водорода (по известному способу 2,2 мас.% от общего количества хлора, содержа- 60 щегося в исходном хлориде магния).

Таким образом, не требуется дополнительного расходования НС8 на возобновление потерь. Кроме того, увеличение соотношения HC8< ..Н Ор н газе, 65 поступающем на регенерацию, с 4,0 до 9,0 значительно снижает затраты на регенерацию хлористого водорода.

П р и и е р 2. Обезвоживание исходного материала проводят по примеру 1. Состан отходяцих газов обеих стадий аналогичен составу,. приведенному в примере 1 °

Отходящие газы стадии частичного обезвоживания обрабатывают водой, затем образующимся кислым раствором хлоридов Mg, К.,Na обрабатывают отходящие газы стадии окончательного обезвоживания. Обработку проводят при следующих условиях: температура раствора 75ОС, суммарная концентрация хлоридон Ид, К, Ма в растворе

450 м/гл, содержание хлористого водорода в растворе 8,0 г/л. Отходящие газы поступают на регенерацию, а раствор на упаринание на стадию частичного обезвоживания.

В указанных условиях потери хлористого водорода и сырья отсутствуют, содержание н отходяцих газах, направленных на регенерацию, хлористого водорода составляет 88 об.%, содержание водяных паров 12 об.%.

Пример 3. Обезвоживание исходного материала проводят по примеру 1. Отходящие газы стадии окончательного обезвоживания обрабатывают при следующих условиях: температура 95 С, суммарная концентрация хлоридов Йд, К, Ма в растворе 380 г/л содержание хлористого водорода в

P растворе 6,0 г/л. В этих условиях потери хлористого водорода и сырья отсутствуют, содержание хлористого водорода в отходящих газах стадии окончательного обезвоживания после обработки раствором, перед регенерацией, составляет 87,0 об.%, а содержание водяных паров 13,0 об.%.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 2, но обработку отходящих газов стадии окончательного обезвоживания осуществляют при температуре раствора 60 С. В этом случае происходит поглощение раствором хлористого водорода, соответственно растут его потери иэ цикла регенерации, что приводит к снижению соотношения

HC3:Н О в газах, направляемых íà регенерацию и, следовательно, повышению затрат на регенерацию:хлористого водорода (соотношение НСО:Н О в газах перед регенерацией равно 5,0).

Пример 5. Проводят аналогично примеру 2, но обработку отходящих газов проводят раствором до суммарной концентрации 500 г/л. В процессе обработки происходит кристаллизация хлоридов,магния из раствора, что затрудняет его транспорт на упаривание.

Пример 6, Проводят аналогично примеру 2, но обработку отхо1065340

Содержание НС0 в растворе, г/л

Температура растворения, С

Суммарная концентрация хлоридов

Mg,Ê,Na в растворе, г/л

НСР/Н О в газе на регенерацию, об.Ъ/об.Ъ

Потери

HC8,â пересчете на C8g, %

Пример

Примечание

1 по способу известному 2,2

4,0 предлагаемому

9,0

0,0

415

7,0

Опыты выполнены при оптимальных условиях осуществления процесса

450

7,4

8,0

0,0 75

0,0

6,7

380

6,0

8,0

0,0

5,0

450

60 дящих газов проводят до суммарной .концентрации раствора 300 г/л при

80 С. В процессе обработки происходит поглощение раствором хлористого водорода, что приводит к потерям хлористого водорода из цикла регенерации, при этом также снижается соотношение HCR:Н О в газах, направляеьих на регенерацию, до 5,6 ° Пример 7. Проводят аналогично примеру 3, но обработку отходящих газов осуществляют раствором с содержанием хлористого водорода .5 г/л, что приводит к поглощению раствором хлористого водорода из отходящих газов стадии окончательного 15 обезвоживания, соответственно его потерям из цикла регенерации. Соотношение HC8:Н О снижается в отходящих на регенерацию газах до 5,4.

Пример . 8, Проводят анало- 2р гично примеру .3, но обработку отходя. щих, газов осуществляют раствором при

100 С с содержанием хлористого водорода 9,0 г/л, что приводит к выпадению в осадок TBepztoA фазы гекса- 25 гидрата хлористого магния и затруднению транспорта на упаривание.

Пример 9. Проводят аналогично примеру 2, но обработку отходящих газов стадии окончательного обезвоживания осуществляют при температуре раствора 105 С. В данном случае происходит резкое увлажнение газа, поступающего на регенерацию, уменьшение в нем соотношения HCP Н О, рост затрат на регенерацию хлористого водорода.

Пример 10. Проводят аналогично примеру 1, но температура раствора при обработке отходящих газов стадии окончательного обеэвоживания составляет 65 С, что приводит к поглощению хлористого водорода раствором к росту его потерь из цикла регенерации, снижению соотношения

HCP:Н О в гаэах, направляемых на регенерацию.

Примеры 4-10 показывают, что не- соблюдение olTTHMclbHHx условий влияет на содержание в отходящих газах стадии окончательного обезвоживания хлористого водорода и водяных паров, а также на устойчивость процесса опыты, приведенные в примерах 4-10, выполнены в условиях, выходящих за рекомендованные пределы режимов и параметров процесса.

В таблице приведены результаты опытов по обработке отходящих газов стадии окончательного обезвоживания раствором хлоридов Mg K Ма. Обезвоживание исходного материала прово. дили.в последовательности, приведенной в примере 1. Составы отходящих газов стадии частичного и окончательного обезвоживания аналогичны приведенным в примере 1. Потери хло- ристого водорода и сырья с пылью отсутствуют во всех проведенных опытах (кроме примера 1 по известному способу), так как хлористый водород и пыль улавливаются жидкими поглотителями — водой и хлормагниевыми растворами.

1065340

-+ Ф Продолжение таблицы

4 6 7;

75: 500

6,6

0,О

8,0

8,0

5,6

0,0

300

5,4

О,О

5,0

380

6,8

9,0

0i0

380

100

8i0

5,6

0 0

105

450

5,7

0,0

7,0

415

10

"В примерах 5 и 8,. несмотря на высокое соотношение EEL/НуО в газах, поступающих на регенерацию, крайне затруднен транспорт раствора иа упаривание иэ-эа кристаллизации carteN. генерацию, так как И9С д является значительно более сильным водоотннмающим средством, чем КС1 и НаС I.

Таким образом, йредлагаеьый способ обезвоживания хлормагниевых со-. лей при практически полной ликвидации потерь хлористого водорода и сырья обеспечивает также по сравнению с известным способом снижение затрат на сушку газа от водяных паров в процессе .регенерации. При ре". ализации способа обеспечиваются все условия для беэотходной технологии.

Составитель Н. Ярмолюк

Редактор А. Шишкина Техред М. Тепер Корректор И. Эрдейн

Заказ 10984/24 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП."Патент", r, Ужгород, ул..Проектная, 4

Для случая обезвоживания бишофита потери хлористого водорода будут аналогичны, как и для карналлита, поскольку отходящие газы обеих стадий подвергают обработке сначала водой, а затем раствором хлоридов.

Увеличение для бишофита концентрации хлористого магния в растворе в результате замены хлоридов K и йа на хлорид Ид при сохранении постоянной суммарной концентрации хлоридов Hg

К, Na лишь улучшит соотношение

НСefEEgO в газах, aanpaanaemax на ре- 35

Опыты выполнены в условиях, когда парамет-.. ры процесса выходят эа предеЛы оптимальных значений