Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Десорбция иода воздухом

Извлечение иода десорбцией воздухом основано на том же принципе, что и извлечение брома, и осуществляется в той же аппаратуре (стр. 213), но здесь исключаются башни для хлороочистки2- б9> 89~97. Для извлечения иода по этому методу не­обходимо содержащийся в буровой воде иодид окислить в свобод­ный иод. Для окисления иодидов в кислой среде буровую воду вначале подкисляют серной или соляной кислотой до рН = 2—3,5. Затем вводят окислитель — хлор или растворы гипохлоритов; ни­трит натрия не применяют, так как образующиеся в процессе ре­акции окислы азота также десорбируются воздухом. Степень окис­ления обычно составляет 95—98%.

При высокой щелочности буровой воды, обусловленной нали­чием НС03", во избежание большого расхода кислоты окисление I", в отличие от В г", можно вести и в щелочной среде. Растворы гипо­хлоритов натрия или кальция дают более высокую степень окисле­ния, чем хлор. Высокощелочные воды Бакинского района (щелоч­ность 30—40 мг-экв/л), содержащие большое количество органи­ческих веществ, окисляются гипохлоритом на 89—91%, а хлором на 60—70%. Повышение температуры уменьшает степень окисле­ния 1", так как при этом увеличивается скорость гидролиза 12 и Происходит разрушение бикарбонатов, а образовавшиеся карбо­наты взаимодействуют с иодом. При окислении растворами гипо­хлоритов необходимо хорошее перемешивание и малая концентра­ция окислителя (не более 2 г/л активного хлора), так как иначе

Может происходить локальное переокисление Г до Юз- Кроме того, окисление гипохлоритами идет сравнительно медленно—мак­симальная степень окисления достигается через 2—3 мин.

Окисленная буровая вода поступает в десорбционную башню, Где растворенный иод извлекается встречным потоком воздуха. Де­сорбцию осуществляют в башнях с насадкой при скорости воздуха T),5—1 м/сек (считая на полное сечение башни), но ее можно про­водить и в пенных аппаратах98. Количество затрачиваемого воз­духа зависит от давления пара иода над рассолом и будет тем меньше, чем больше содержание иода в буровой воде, выше тем­пература и ниже ее соленость (рис. 71) (или, наоборот, при очень высокой солености).

Содержание иода в уходящем из десорбера воздухе колеблется •от 0,05 до 0,25 мг/л, при этом расход воздуха в 1,1 —1,8 раза боль­ше теоретического (вычисленного на основании коэффициента рас­пределения09). Степень десорбции обычно составляет 92—97%.

В получающейся иодо-воздушной смеси помимо иода содер­жатся и другие вещества, обладающие заметным давлением пара над буровой водой. При извлечении иода из кислой буровой воды в иодо-воздушной смеси содержатся двуокись углерода (из-за раз­рушения СОз" и НСОз) и нафтеновые кислоты. Содержание С02 зависит от количества карбонатов в исходной буровой воде; содер­жание нафтеновых кислот достигает 0,5 кг на 1 кг иода. При из­влечении иода из щелочной буровой воды количество С02 и Нафтеновых кислот в иодо-воздушной смеси относительно неве­лико.

Извлечение иода из иодо-воздушной смеси производят с по­мощью сернистого газа69'100 в присутствии паров воды: S02 + I2 + 2Н20 = 2HI + H2S04

Образующуюся смесь кислот улавливают в башнях с насадкой из керамических колец, стеклянной ваты и др. Для уменьшения потерь иода насадка должна быть влажной и потому башни перио­дически или непрерывно орошаются циркулирующим раствором смеси кислот. Плотность орошения не превышает 1 мг/{м2-ч).

Получающаяся смесь кислот HI и H2S04 легко окисляется кис­лородом воздуха с выделением свободного иода п потому во избе­жание его потерь расход сернистого газа увеличивают до 170—250% от теоретического. Содержание свободного иода в циркулирующем растворе не должно превышать 0,1 г/л. Концентрация получаю­щейся смеси кислот (80—120 г/л HI, 55—90 г/л H2S04) зависит от давления водяного пара в иодо-воздушной смеси.

Степень улавливания иода достигает 98%. Повышение темпера­туры и концентрации смеси HI и H2S04 в адсорбционной башне выше указанного предела увеличивает потери иода из-за роста дав­ления пара иодистого водорода над раствором. Содержащиеся в иодо-воздушной смеси нафтеновые кислоты почти не улавливаются сорбентом и по данным, полученным на Нефтечалинском заводе, содержание их в растворе по отношению к иоду равно 2—4: 1000, тогда как в газовой фазе это соотношение равно 15—45:100. В дальнейшем иод выделяют из раствора путем введения окисчи - телей (хлора, иодата, бертолетовой соли). Выход иода составляет 95—98%. Получающиеся после выделения иода маточные рассолы, содержащие 25—35 г/л НС1 и 80—120 г/л H2S04, используют для подкисления исходной буровой воды или для других целей.

Сорбент может быть также использован для получения иоди - стоводородной кислоты или ее солей. Прямое разделение HI и H2S04 дистилляцией невозможно, так как при нагревании этой смеси до 30—60° (в зависимости от концентрации раствора) идут следующие реакции:

2HI +H2S04= I2 +S02 + 2H20 6НГ + H2S04 = 3I2 + S + 4Н20 8HI + H2S04 = 4I2 + H2S + 4H20

Для получения чистой иодистоводородной кислоты из смеси кислот101 последнюю предложено обрабатывать хлоридом бария, в результате чего выделяется осадок сульфата бария, а в растворе остается смесь НС1 и HI. Сульфат бария отфильтровывают и про­мывают— он является побочным продуктом. Водный раствор НС1 и HI подвергают затем фракционной дистилляции. В первой
фракции, кипящей ниже 125—126°, содержится практически весь НС1, 0,002—0,04% 12 и 0,3—0,9% HI. Кубовый остаток имеет состав 55—56% HI, 0,1—0,2% НС1 и кипит выше 126° (азеотроп HI—Н20 кипит при 127° и содержит 57% HI). Выход HI достигает 96—98%.

Степень извлечения иода из подкисленных буровых вод состав­ляет 77—92%, а из щелочных — 72—84%.

Производство иода десорбцией воздухом имеет ряд преиму­ществ по сравнению с угольным методом: возможность использо­вания загрязненных и

------- г—" высокощелочных буровых

Вод, меньшая трудоем­кость и простота автомати­зации процесса68'69, "• т, малый объем незавер­шенного производства; поэтому метод десорбции постепенно вытесняет угольный.

При работе на тер­мальных водах с повы­шенной концентрацией иода десорбция его воз­духом является не менее эффективным методом, чем сорбция ионообмен­ными смолами. Для низ­котермальных вод g малым содержанием иода в большинстве случаев целесообразнее использовать ионообменный метод.

Извлечение иода из природных вод десорбцией воздухом позво­ляет получать иодистые соли, минуя стадию получения иода. Для этого в качестве сорбента, при улавливании иода из газовой фазы, могут применяться или растворы соответствующих иодидов (если они растворимы) 10°, или растворы иодистоводородиой кислоты шз. При взаимодействии 12 с растворами, содержащими I", образуются полииодиды—1з, Is. в результате чего давление пара иода над раствором резко понижается (ср. рис. 73 и 71). Затем полииодиды

104

Или соответствую - 108.

Щего основания совместно с перекисью водорода

I - + H2s = 3I" + S+2H+ 1з + 20 Н" + Н202 = ЗГ + 2НаО + 02

Указанные схемы прямого получения иодистых солей по лабо­раторным данным дают благоприятные технико-экономические по­казатели.

Имеются указания3- 106-,107 на возможность использования для абсорбции иода из газовой фазы водных растворов тиосульфата, сульфита натрия, щелочей, смеси сульфита с содой. Следует учи­тывать, что содержащиеся в иодо-воздушной смеси нафтеновые кислоты также улавливаются растворами этих сорбентов, имею­щими щелочную реакцию.