Способ обезвоживания растворов хлористого магния

 

Изобретение относится к технике обезвоживания растворов хлорида магния. Обезвоживание осуществляют распылением растворов в кипящем слое через пневматические форсунки при скорости газов в слое 1,5 - 3,5 м/с, после чего обезвоженный продукт обрабатывают нейтральным или подкисленным исходным раствором хлористого магния, взятым в количестве, обеспечивающем содержание хлорида магния в целом продукте не менее 50%. Обработке исходным раствором хлористого магния может быть подвергнут обезвоженный продукт, циклонная пыль, крупные или мелкие фракции целевого продукта, при этом раствор, поступающий на обработку, может быть подкислен серной или соляной кислотой. Способ позволяет улучшить потребительские свойства хлористого магния. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технике обезвоживания растворов хлористого магния.

Известен способ обезвоживания растворов хлористого магния (см.а.с. СССР N 268396, кл. C 01 F 5/34, опубликовано 10.04.70. Бюл. N 14).

В соответствии с известным способом обезвоживания хлормагниевых растворов ведут при скорости газов в слое 3,5 - 4,0 м/с с добавкой в раствор 100 - 500 г аминов на 1т MgCl₂ · 2H₂O, которые добавляют для предотвращения образования в слое спеков и комков.

К недостаткам известного способа следует отнести образование и вынос до 50% тонкодисперсного целевого продукта класса менее 1 мм, при этом доля классов -0,2 мм в нем достигает 90%. Это вызвано использованием в известном способе высоких скоростей газов в слое, добавлением в раствор антислеживателя-амина, а также истиранием закрупненных частиц в слое размером до 4 мм.

Добавлением тонкодисперсного обезвоженного хлористого магния, выделенного в системе пылегазоочистки, к целевому продукту ведет к резкому ухудшению его потребительских свойств. Кроме того, известный способ предусматривает использование токсичных аминов, которые при обезвоживании растворов не разлагаются и загрязняют собой товарную продукцию.

Предлагаемое изобретение позволяет улучшить потребительские свойства хлористого магния, полученного обезвоживанием его растворов в аппарате кипящего слоя.

Это достигается тем, что в отличие от известного способа, включающего обезвоживание растворов хлористого магния в аппарате кипящего слоя, по предлагаемому способу обезвоживание осуществляют распылением растворов в кипящем слое через пневматические форсунки при скорости газов в слое 1,5 - 3,5 м/с, после чего обезвоженный продукт обрабатывают нейтральным или подкисленным исходным раствором хлористого магния, взятым в количестве, обеспечивающем содержание хлористого магния в целевом продукте не нее 50%.

По предлагаемому способу обработке может быть подвергнут весь обезвоженный продукт - выгрузка печи и циклонная пыль, только циклонная пыль, мелкодисперсные классы обезвоженного продукта, например менее 1 мм, а также смесь мелких классов продукта и циклонной пыли, крупные классы продукта.

По предлагаемому способу обезвоженный продукт может быть обработан исходным раствором хлористого магния, подкисленным серной или соляной кислотой, что позволяет снизить содержание окиси магния в целевом продукте.

Сущность способа состоит в следующем: В отличие от известного способа, где обезвоживание растворов хлористого магния ведут в однокамерном аппарате кипящего слоя с их распылением через пневматические форсунки, по предлагаемому способу обезвоженный продукт обрабатывают нейтральным либо подкисленным исходным раствором хлористого магния, взятым в количестве, обеспечивающем содержание хлористого магния в целевом продукте не менее 50% мас.

В зависимости от температуры сушки в интервале 120 - 170^oC образуется обезвоженный хлористый магний с содержанием MgCl₂ от 52,5 до 70%, при этом с повышением температуры доля MgO в целевом продукте растет от 0,3 до 1,5% вследствие образования оксихлоридов магния и выделения свободной соляной кислоты.

Для основной массы потребителей хлорида магния (нефтегазовая промышленность, производство строительных материалов, антиобледенители и т.п.) он поставляется по ГОСТ 7759-73 с содержанием MgCl₂ не менее 46%. Поэтому нет необходимости для этих потребителей получать продукцию при высоких температурах в слое (более 135^o), т.к. при этом образуется обезвоженный хлорид магния с содержанием MgCl₂ > 56%, который представлен смесью кристаллогидратов хлорида магния.

Обработка такого продукта исходным водным раствором хлористого магния, например раствором бишофита АО "Уралкалий" в соответствии с ТУ 2152-006-00203944-94 с содержанием MgCl₂ 32 - 33,9% ведет к гидратации низших кристаллогидратов с образованием смеси двух-четырех и шестиводного хлорида магния в зависимости от расхода раствора. При этом в первую очередь гидрируется мелкодисперсная фракция, имеющая максимальную удельную поверхность, которая при обработке налипает на более крупные частицы с образованием укрупненных частиц.

Предлагаемое техническое решение позволит повысить потребительские свойства продукции за счет полной агломерации тонкодисперсного продукта и повысить технико-экономические показатели процесса обезвоживания за счет связывания воды из исходного раствора в твердые кристаллогидраты без сушки раствора, подаваемого на агломерацию пыли.

Процесс агломерации пыли протекает очень интенсивно (за 5 - 10 минут) при условии общего содержания MgCl₂ в конечном продукте более 51%. При общей конечной концентрации MgCl₂ в смеси менее 50% скорость процесса гидратации резко замедляется, масса теряет сыпучесть из-за сложности проникновения раствора внутрь частиц, а затем застывает в виде сплошной массы бишофита (MgCl₂ · 6H₂O, где MgCl₂ - 46,8%) и тетрагидрата хлорида магния (MgCl₂ · 4H₂O, где MgCl₂ - 56,9%), налипая на поверхность в виде монолита.

Для продукта, обезвоженного при температуре 135^o, содержащего MgCl₂ > 56%, оптимальной следует считать концентрацию MgCl₂ в смеси 51 - 52%, при этом наблюдается полная агломерация фракции - 0,2 мм.

Проведенные нами исследования показали, что для полной агломерации циклонной пыли на продукте, выгружаемом из печи, достаточно понизить содержание хлорида магния в нем путем добавления к реакционной массе исходного раствора на 1 - 3% в зависимости от количества образующейся циклонной пыли.

В отличие от известного способа - обработке исходным раствором хлористого магния может быть подвергнут весь продукт (выгрузка печи и циклонная пыль), фракции целевого продукта, полученные его классификацией, отсев мелких классов основного продукта, только циклонная пыль или ее смесь с мелкими классами основного продукта.

Обработка крупных фракций целевого продукта раствором хлористого магния позволяет резко сократить в них содержание пыли, образующейся при истирании гранул, а также повысить прочность частиц за счет выравнивания поверхности и образования на ней корки кристаллогидратов.

Расход раствора хлорида магния на обработку крупных фракций может быть сведен к минимуму, с понижением содержания MgCl₂ в конечном продукте на 0,5 - 2,0%, что позволяет получить непылящий высококонцентрированный обезвоженный хлорид магния.

При агломерации мелких фракций обезвоженного продукта (циклонной пыли, мелкодисперсного отсева или их смеси) расход раствора хлорида магния увеличивают до максимального значения, но при этом общее содержание MgCl₂ в целевом продукте должно быть не менее 50%.

В отличие от известного способа обезвоженный продукт подвергают обработке нейтральным раствором хлористого магния, либо подкисленным соляной или серной кислотой.

Данное техническое решение позволяет улучшить потребительские свойства товарной продукции за счет превращения оксихлоридов магния, образующихся при термогидролизе хлористого магния, в водорастворимый хлорид (сульфат) магния. Расход кислоты при этом может быть принят из расчета полного превращения MgO, содержащегося в целевом продукте, в водорастворимые соли, либо, в зависимости от требований потребителей, частичного. Подкисление раствора хлористого магния, подаваемого на обработку обезвоженного продукта, позволяет равномерно распределять кислоту по всему объему реакционной смеси с получением однородного целевого материала с заданным содержанием MgO.

В качестве кислотного реагента могут быть использованы отходящие газы печи кипящего слоя, используемой для обезвоживания хлормагниевых растворов, которые после сухой газоочистки в циклонах контактируются в раствором хлористого магния, поступающем на обработку обезвоженного продукта.

Таким образом, предлагаемые технические решения позволяют улучшить потребительские свойства обезвоженного хлористого магния и повысить технико-экономические показатели процесса.

Способ осуществляется следующим образом: Водные растворы хлорида магния, например раствор бишофита АО "Уралкалий" в соответствии с ТУ 2152-006-00203944-94 с содержанием MgCl₂ 32,0 - 33,9%, подают через пневматические форсунки в аппарат кипящего слоя, куда предварительно в качестве "подушки" загружают обезвоженный хлорид магния. Процесс обезвоживания ведут при скорости газов в слое 1,5 - 3,5 м/с при температуре 120 - 170^oC. Обезвоженный продукт выводится из аппарата кипящего слоя через выгрузное устройство и циклоны.

Полученный продукт обрабатывают нейтральным или подкисленным исходным раствором хлористого магния, взятым в количестве, обеспечивающем содержание хлористого магния в целевом продуете не менее 50%.

Обработке исходным раствором хлористого магния может быть подвергнут весь обезвоженный продукт, его мелкодисперсная часть, например менее 1 мм, циклонная пыль, крупные фракции целевого продукта, при этом исходный раствор может быть нейтральным, либо подкисленным серной, либо соляной кислотой. Расход кислоты может быть принят из расчета полного или частичного превращения MgO в водорастворимые соли.

Примеры осуществления способа Пример 1.

В прогретый аппарат кипящего слоя с площадью решетки 5 м² загрузили в качестве подушки обезвоженный хлористый магний до достижения сопротивления в слое 600 мм водяного столба, после чего пневматические форсунки непрерывно подавали раствор хлорида магния с содержанием MgCl₂ - 32,8% при температуре 130 - 135^o и скорости газов в слое 3,0 м/с.

Продукт из выгрузного устройства печи с массовой долей фракций + 5,0 мм = 2,5%, - 5,0 + 2,0 мм - 68,4%, - 2,0 + 0,2 мм - 25,9%, - 0,2 мм - 3,2% объединили с циклонным продуктом, имеющим следующий грансостав: фракции - 5,0 + 2,0 мм - 3,2%, - 2,0 + 0,2 мм - 4,9%, - 0,2 мм - 91,9%.

Массовая доля фракций - 0,2 мм в объединенном продукте составила 18,3%.

Содержание MgCl₂ в объединенном продукте - 57,8%. Этот продукт непрерывно обработали в роторном смесителе 32,8% раствором хлорида магния и получением конечного продукта с содержанием MgCl₂ - 51,2%, при этом расход раствора составил 0,36 т/т обезвоженного бишофита, а продолжительностью обработки - 10 минут.

Продукт имел следующий гранулометрический состав: содержание фракций + 5,0 мм - 21,0%, - 5,0 + 2,0 мм - 65,6%, - 2,0 + 0,2 мм - 12,7%, - 0,2 мм - 0,7%.

Пример 2 В соответствии с примером 1 проводили обезвоживание растворов хлорида магния, но температуру в слое поддерживали на уровне 170^oC при скорости газов в слое 1,5 м/с.

На обработку подавали только циклонную пыль с содержанием MgCl₂ - 73%, MgO - 2,6%, при этом расход 32,8% раствора MgCl₂ составил 1,27 т/т пыли.

Получили целевой продукт с содержанием MgCl₂ - 50,5% и массовой долей фракций - 0,2 мм - 3,8%.

Пример 3.

В соответствии с примером 2 проводили обработку циклонной пыли с добавлением в нее отсева основного продукта класса - 1 мм в количестве 80%, при этом на обработку брали 32% раствор MgCl₂, подкисленный серной кислотой, взятой в количестве 48,1 кг/т мелкодисперсного продукта (70% от стехиометрического расхода) на превращение MgO (2,6%) в MgSO₄.

Получили продукт с содержанием MgCl₂ - 50,7%, MgSO₄ - 2,4% следующего гранулометрического состава: массовая доля фракций менее 0,2 мм - 0,8%.

Пример 4.

В соответствии с примером 1 проводили обезвоживание и обработку раствора хлорида магния, подкисленного соляной кислотой, взятой в стехиометрическом соотношении для превращения MgO в сухом продукте (0,5%) в хлорид магния. При этом производили обработку продукта, охлажденного до 20^oC.

Получили продукт с содержанием класса - 1 мм - 6,8%.

Пример 5.

Процесс обезвоживания раствора вели при скорости газов в слое 1,5 м/с при температуре 150^oC и подвергли обработке раствором фракцию + 1 мм с содержанием MgCl₂ - 69% и фракции - 0,1 мм - 0,8%.

Получили однородный продукт с содержанием MgCl₂ - 68% и массовой долей пылевых фракций - менее 0,1 мм - 0,05%.

Формула изобретения

1. Способ обезвоживания растворов хлористого магния в аппарате кипящего слоя, отличающийся тем, что обезвоживание осуществляют распылением растворов в кипящем слое через пневматические форсунки при скорости газов в слое 1,5 - 3,5 м/с, после чего обезвоженный продукт обрабатывают нейтральным или подкисленным исходным раствором хлористого магния, взятым в количестве, обеспечивающем содержание хлористого магния в целевом продукте не менее 50%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мелкодисперсный обезвоженный продукт, циклонную пыль, их смесь, крупные фракции целевого продукта обрабатывают исходным раствором хлористого магния.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезвоженный продукт обрабатывают исходным раствором хлористого магния, подкисленным серной или соляной кислотой.