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.
5 Ю 15 Концентрация водного раствора Н1,% |
20 |
Рис. 73. Коэффициент распределения иода между газовой Лазой и водным раствором HI при 18- |
-20° |
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.
Переводят в иодид действием сероводорода |
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.