Создание безотходной технологии в производстве кальцинированной соды (стр. 4 из 5)

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

В разделе 3 дана характеристика энергетических ресурсов используемых в производстве кальцинированной соды. В таблице 5.1 приведены нормы расхода этих ресурсов на 1 тонну выпускаемой соды [1–3]:

Таблица 5.1 – Усредненные энергетические затраты на 1 тонну 100 %–ой кальцинированной соды

Затраты	Расходный коэффициент
Электроэнергия, МДж (кВт·ч)	220 (61)
Пар на технологические нужды, ГДж (Гкал)	5,36 (1,28)
Вода (оборотная), м3	150
Топливо (в пересчете на условное топливо), кг:для кальцинации гидрокарбоната натриядля обжига карбонатного сырья	13095

При этом необходимо отметить, что в окружающую среду отводится около 1 МВт тепловой энергии на 1 тонну кальцинированной соды.

Ниже приведены обобщенные нормы расхода для производства кальцинированной соды аммиачным методом [2]:

Таблица 5.2 – Расходные нормы по сырью для производства 1 т соды

Затраты	Расходный коэффициент
Рассол очищенный (310 г/л NaCl), м3	5,1
Известняк (в пересчете на 100 % СаСО3), кг	1280
Кальцинированная сода на очистку сырого рассола от солей кальция, кг	22
Аммиачная вода (25,5 % NH3), кг	9
Гидросульфит натрия (в пересчете на 22,0 % NaHS), кг	5

6. ОТХОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ СОДЫ И МЕТОДЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

В традиционной технологии кальцинированной соды на 1 тонну продукта приходятся следующие отходы:

хлоридные стоки, содержащие около 115–125 г/л СаС1₂, 55–58 г/л NaCl и 20–25 г/л взвеси Са(ОН)₂, СаСО₃ и CaSO₄ – около 9,1 м³;

шлам от очистки рассола, содержащий 250–300 г/л взвеси Са(ОН)₂ и Mg(OH)₂ – 0,l м³, шлам дистилляции;

недопал при обжиге мела или известняка, отделяемый в процессе получения известковой суспензии и содержащий СаСО₃, СаО и золу топлива, около 55 кг.

В так называемые производственные отходы переходит весь содержащийся в сырье кальций, хлор и около 1/3 натрия. В пересчете на твердое состояние при производстве 1 т кальцинированной соды в отходах содержится около 1 т СаСl₂, 0,5 т NaCl, 200 кг шлама и 55 кг недопала [1–3, 5]. На рис. 6.1 изображена простая схема цикла.

Рис. 6.1 – Простая схема цикла производства кальцинированной соды

6.1 ПЕРЕРАБОТКА ЖИДКИХ ОТХОДОВ

Для фильтровой жидкости предлагается получение хлористого аммония.

При производстве хлорида аммония часть или весь поток фильтровой жидкости после барабанных вакуум-фильтров направляется на дегазацию (узел XII), которая осуществляется паром (раздел 3 рис. 3.2). Десорбированные из жидкости в парогазовый поток аммиак и диоксида углерода поступают на абсорбцию II.

На абсорбцию в отделение II дополнительно подается газообразный аммиак от аммиачно-испарительной установки для восполнения убыли аммиака, который выводится из цикла хлоридом аммония, растворенным в дегазированной фильтровой жидкости. Дегазированная фильтровальная жидкость направляется на выпарку (отделение XIII), после которой образующаяся соляная пульпа проходит стадию отстаивания и центрифугирования (XIV), сушки и прокалки поваренной соли (XV).

Соляной маточный раствор подается на вакуум-кристаллизацию (XVI); пульпа хлорида аммония поступает далее на отстаивание и центрифугирование (XVII); хлорид аммония проходит сушку, зернение (XVIII) и направляется на склад готовой продукции.

Существует и предлагается несколько способов утилизации дистиллерной жидкости: первое – переработка осветленной дистиллерной жидкости, которая заключается в получении хлорида кальция, второе – после соответствующей подготовки закачивание дистиллерной жидкости в нефтяные скважины, третье – получение из дистиллерной жидкости химически осажденного карбоната кальция [8].

При производстве СаСl₂ весь поток дистиллерной суспензии (рис. 3.2) или его часть подвергается предварительной карбонизации и далее поступает на отстаивание от взвешенных частиц (XIX). Шлам из отстойника направляется для дальнейшей переработки (стадия XXIV), а осветленный раствор сливается в ёмкость (XX), в которую подают затравку из активного сульфат кальция для предотвращения инкрустирования выпарной трёхкорпусной прямоточной батареи. Дистиллерная жидкость упаривается до достижения концентрации хлорида кальция 18 % масс. Во второй трёхкорпусной прямоточной батарее (стадия XXI) дистиллерная жидкость упаривается до концентрации хлорида кальция 38 % масс, с выделением основной массы поваренной соли. Осветленный 38 %-ый раствор раствор хлорида кальция подается на вакуум-кристаллизатор (стадия XXII), в котором происходит образование 40 %-го раствора хлорида кальция и выделение хлорида натрия. Далее раствор подается в аппарат XXIII, где упаривается с образованием плава, содержащего 72 % хлорида кальция. После чего плав чешуируется, закаливается, сушится, охлаждается и направляется на склад готовой продукции.

Способ подготовки дистиллерной жидкости, используемой для закачки в нефтяные скважины, включает следующие стадии:

– отстой суспензии в накопителе – “белое море”;

– разбавление ответвленной дистиллерной жидкости водой с целью снятия пересыщения по гипсу;

– карбонизация разбавленной дистиллерной жидкости газом известковых печей в присутствии ретурного шлама;

– отстаивание и транспортирование прокарбонизарованной дистиллерной жидкости.

Описанный способ подготовки позволяет получать для заводнения нефтяных пластов дистиллерную жидкость следующего качества:

· Отсутствие OH^––ионов, которые с Fe²⁺ и Mg²⁺ вместе с образуют нерастворимые осадки, способные кальматировать пласты;

· Отсутствие взвешенных и емханических примесей в количествах, превышающих предельно допустимую концентрацию;

· Отсутствие пересыщения по гипсу.

Автором работы [8] предложена и описана принципиальная аппаратурно-технологическая схема производства осажденного CaCO₃.

Согласно предлагаемой схеме дистиллерная жидкость (содержание твердой фазы 22,75 г/дм³) с производства кальцинированной соды поступает в отстойник при температуре 363–368 К. Сгущенная твердая фаза (шлам) с соотношением Т:Ж = 1:2 откачивается в шламонакопитель, а осветленная часть поступает в соответствующий сборник.

Избыточный маточный раствор производства очищенного карбоната натрия с температурой 333–348 К подается в соответствующий сборник. Ответвленная часть дистиллерной жидкости и избыточный маточный раствор смешиваются в реакторе–осадителе в течение 3 минут при их одновременном смешивании при температуре 353–358 К.

Полученная суспензия CaCO₃ подается на фильтрование, а диоксид углерода, полученный после разложения кислой соли кальция выводится из реактора в производство соды. Полученный осадок CaCO₃ отмывается от ионов хлора и фильтруется на камерных фильтрпрессах. После чего полученный фильтрат и промывные воды откачиваются на розсоломпромысел.

Промытый осадок CaCO₃ высушивается в ленточной сушилке при помощи топочных газов, а затем направляется на измельчение в дезинтегратор, откуда на рассев. Затаривание готового продукта осуществляется в шнековой розфасовочной машине. Полученный продукт CaCO₃ соответствует требованиям ГОСТ 8253–79 [9].

Имеются в литературе данные по переработке дистиллерной жидкости в пероксид кальция CaO₂ , который имею широкую область применения [10].

В области охраны окружающей среды его можно использовать при очистке воды от катионов железа, мышьяка, марганца, цинка, хрома и меди [11].

Также пероксид кальция можно использовать в катализаторе для очистки промышленных и бытовых сточных вод от нефтепродуктов и для очистки сточных вод содержащих органические красители [12, 13]. Очистка вредных газовых выбросов химической промышленности от диоксида серы и оксидов азота может быть обеспечена суспензией содержащей смесь пероксида и гидроксида кальция в соотношении 1:1. Также можно осуществить и очистку газовой смеси от формальдегида [11]. Пероксид кальция применяют в обезвреживании радиоактивных отходов переменного состава [13]. Его используют и для обеззараживания ила бытовых городских стоков [11].

В органическом синтезе пероксид кальция используется как катализатор для окисления изопропилбензола до α-кумулгидроперекиси и для получения полисульфидов этилена, пропилена, бутилена. Он также используется в качестве промотора оксида серебра, употребляемого в качестве катализатора в процессе окисления этана до оксида этилена, диоксида углерода и воды. Также предложено использовать пероксид кальция для стабилизации вулканизированных сополимеров изобутилена и наряду с пероксидом стронция в процессе вулканизации бутилкаучука.

Пероксид кальция используют как источник кислорода в алюмотермических и других металлургических процессах. Его также используют при рафинировании металлов шлаки, содержащие сульфиды и для дефосфоризации стали.

6.2 ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

К твердым отходам содового производства относятся:

– шлам рассолоочистки;

– шлам дистилляции;

– отходы гашения извести и известковой пыли производства извести и гидратированной извести.

Рассмотрим вкратце по порядку предлагаемые технологии [2–3].

Технология утилизации шламов рассолоочистки

Для уменьшения количества шлама предлагается рассолоочистку проводить с поэтапным осаждением из раствора Mg(OH)₂, CaCO₃, 5CaSO₄·Na₂SO₄·H₂O. Отмечается, что указанные продукты выделяются в достаточно чистом виде и могут быть переработаны в целевые продукты.