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

Конструкции аппаратов

При вакуум-выпарке рассолов NaCl для уменьшения отложе­ния накипи на греющих Поверхностях применяют выпарные аппа­раты 88'114-116 с энергичной принудительной циркуляцией жидкости. Циркуляция осуществляется или с помощью внутренней пропел­лерной мешалки (внутренний или встроенный насос) (рис. 11),

НЫМ НЭСОСОМ! / — испаритель; 2 — солеотделитель; 3 — фильтр для I - насос; 2 - греющая камера; соли! 4 ~ Циркуляционный насос. T, 4 — направляющие перего­родки.

Или с помощью наружного насоса (рис. 12). Скорость движения жидкости в таких аппаратах устанавливают в пределах 1,5— 4 м! сек. При этом жидкость закипает в верхней части трубок. При скорости меньше 1 м/сек уровень закипания смещается книзу и Вффективность от принудительной циркуляции резко падает — процесс идет почти так же, как и при выпаивании с естественной
циркуляцией. Увеличение скорости циркуляции раствора больше 4 м/сек не приводит к дальнейшему повышению коэффициента теплопередачи. Обычно рассолы, выделяющие накипь, выпаривают при скорости циркуляции, не меньшей 2,5 м/сек.

При выпаривании морских рассолов в аппаратах с принуди­тельной циркуляцией интенсивность накипеобразования значитель­но снижается при вынесении кипения раствора из греющих труб в испарительную камеру, т. е. при использовании аппаратов с вы­носными кипятильниками 117.

Для получения при вакуум-выпарке более крупной кристалли­ческой соли предложено осуществлять классификацию солевой пульпы, выходящей из испарителя аппарата с принудительной циркуляцией. Рассол с мелкими кристаллами, выходящий из верх­ней части классификатора, направляют обратно в испаритель; в нижней части классификатора оседают крупные кристаллы118'119. Другим путем является циркуляция рассола между вакуум-испа­рителем, где достигается небольшое пересыщение (до 1,6 г/л), и непрерывнодействующим кристаллизатором, работающим по прин­ципу взвешенного слоя, где происходит снятие пересыщения и выращивание кристаллической затравки до размера зерен ~2 мм120'121.

Для укрупнения кристаллов поваренной соли, получаемой при выпаривании рассолов, предлагают также добавлять к растворам карбокси метил целлюлозу и некоторые другие высокомолекуляр­ные соединения 122'123.

В солеваренной промышленности нашли также применение кон­струкции выпарных аппаратов с механической очисткой теплопе - редающей поверхности при помощи скребков или щеток. Приме­нение таких аппаратов целесообразно лишь для выпарки неочи­щенных рассолов, содержащих значительные количества гипса.

Наряду с этими типами выпарных аппаратов для выпарки рассола применяют и аппараты с естественной циркуляцией. Ши­роко распространен аппарат корзиночного типа с подвесной грею­щей камерой. Недостатком его, как и других аппаратов с есте­ственной циркуляцией, являются большие габариты.

Хорошо оправдали себя в эксплуатации также вакуум-аппа­раты барометрического типа; в них питание рассолом и выгрузка соли осуществляются так называемым открытым путем через сбор­ник соли, в который опущены барометрические трубы. Эти аппа­раты имеют греющие камеры с горизонтальными трубками. Уро­вень рассола в аппарате зависит от разрежения в нем. Поэтому для заполнения необходимым количеством рассола, т. е. несколько выше греющей камеры, такие аппараты в многокорпусной бата­рее располагаются на разной высоте, каскадом, что требует боль­шего объема здания, чем при аппаратах других конструкций.{рис. 13).

Очищенный рассол подогревается до 50—60° за счет тепла конденсата из второго и третьего корпусов и поступает в общий рассоло - и солееборник 4, откуда автоматически происходит пита­ние вакуум-аппаратов 5—7. Кристаллизующаяся поваренная соль поступает черев барометрическую трубу в общий сборник, откуда транспортируется шнеком через приемник и солеизвлекатели в центрифуги 11. При поверхности нагрева системы около 600 м? И расходе пара (1,2 ат) 4300—4400 кг/ч производительность трех - корпусной батареи составляет 85—90 т/сутки. Для получения 1 т

Духой соли расходуется 1,2 г пара, а 1 т греющего пара иснаряет 2,5 г воды. После каждых 3—4 суток работы аппараты останав­ливают на 1 сутки для очистки.

Для предотвращения образования накипи при выпаривании рассолов морского типа и морской воды можно перегревать жидкость под давлением, а затем испарять ее в испарителе при пониженной температуре под вакуумом. Выделяющийся при испа­рении сульфат кальция остается суспендированным в жидкости вместе с кристаллами соли. При концентрировании морской воды без кристаллизации соли предложено загружать в испаритель гра­нулированный известняк, на котором осаждается сульфат каль­ция 124.

В течение длительного времени большие затруднения в произ­водстве выварочной соли возникали иа-за коррозии аппаратуры.

Даже рассолопроводы, работающие при обычной температуре, из­готовленные из простой стали, сильно разрушаются и требуют частых ремонтов. Коррозия уменьшается при содержании в рас­соле 0,05—0,1 е/л NaOH. Наиболее стойкими в насыщенном соля­ном рассоле являются такие металлы как ниобий, титан, а из более доступных — хромоникелевые и хромоникелевомолибдено - вые стали; из неметаллических материалов стойкими являются текстолит (до 100°) и импрегнированный графит (до 170°) 88>125'126.

Современные солеваренные заводы оборудованы 4—5-корпус- ными выпарными станциями с аппаратами из нержавеющей стали с выносными греющими камерами и принудительной циркуляцией. В них используют мятый пар от турбогенераторов и других ма­шин. Для предотвращения образования накипи—инкрустации CaS04— в рассол перед выпаркой вводят кристаллический CaS04, на поверхность которого выделяется сульфат кальция из рассола в процессе выпарки. (Аналогично введение СаС03 предотвращает образование накипи из СаС03.) Соль, отжатая на центрифугах, имеет влажность 4—5% •

Для получения чистой соли, содержащей 99,5% NaCl, ее пос­ле фильтрации промывают чистым насыщенным рассолом. При этом магний удаляется почти полностью, а кальций на 60—70%. Содержание магния в промытой соли пропорционально его со­держанию в промывной жидкости127. При получении поваренной соли вакуум-выпаркой из рапы некоторых озер, например озера Кучук, промывка соли позволяет получать высокие ее сорта даже без предварительной очистки рассола128. После сушки во вра­щающихся барабанных сушилках горячим воздухом или дымо­выми газами влажность соли снижается до 0,2—0,4% или до сотых долей процента 110' 13°-lsl.

Перспективной является сушка поваренной соли в аппаратах со взвешенным слоем120. В опытном аппарате поваренная соль высушивалась от 3 до 0,03% влажности воздухом, подогретым до 200° и поступавшим в аппарат под давлением 575 мм вод. ст. Расход топлива был меньше, чем при сушке во вращающихся барабанах, на 65—70% 132-133.

На некоторых американских заводах применяют вакуум- фильтр-сушилку для одновременной фильтрации и сушки соли. Отжатая от маточного раствора лепешка соли продувается на фильтре горячим воздухом (150—160°), после чего влажность соли снижается до 0,1°/о - Фильтр-сушилка при диаметре 1,8 м и ширине барабана 0,6 м дает в сутки до 200 г соли; при ширине барабана 1,2 м — до 380—400 т.

Высушенную соль просеивают на цилиндрических вращающихся ситах (буратах) для отделения комков (окатов), образующихся при высушивании влажной соли. Просеянную мелкую сухую соль передают с помощью ленточного транспортера в расфасовочное отделение склада. Один из барабанов ленточного транспортера является магнитным сепаратором — в него вмонтирован электро­магнит. При проходе через сепаратор из соли извлекаются могу­щие попасть в продукт металлические частицы.

Сухую вакуумную выварочную соль расфасовывают в картон­ные коробки, бумажные пакеты (по 0,5 и 1 кг) и в многослойные крафтцеллюлозные мешки (до 50 кг).

В качестве примера приводим анализы (в %) двух образцов выварочной соли, полученных чренной и вакуумной выпаркой из одного и того же сырого рассола:

Нераство -

NaCI NajS04 MgCb СаС1г CaS04 MgS04 римый Влага

Остаток

Чреииая соль. . 98,51 - Следы 0,03 0,50 - 0.22 0,60 Вакуумная соль 99,49 0,15 - - 0,19 0,16 0,05 0,05

Для некоторых районов целесообразно комбинирование есте­ственного концентрирования рассолов бассейным способом с по­следующей вываркой соли из концентрированного рассола 134>133. Таким путем, в частности, целесообразно извлекать соль из мор­ской воды, так как полная выварка морской воды в вакуум-вы­парных аппаратах требует большого расхода тепла, и поэтому соль получается дорогой. Тем не менее выпарку морской воды производят. В Японии на некоторых угольных шахтах, располо­женных у морского побережья, получают соль выпариванием мор­ской воды, используя в качестве топлива низкокачественный уголь и рудничный газ 136. При ступенчатом испарении морской воды под вакуумом можно одновременно с поваренной солью получать ди - £Тиллированную воду, конденсируя пары холодной воды из глу­бин моря 137.

Представляет интерес получение выварочной соли с использо­ванием тепла термальных соляных источников, находящихся в районе Камчатки и Чукотского полуострова 138.

Мелкую поваренную соль, обладающую повышенной скоростью растворения, можно получать, высушивая раствор NaCl в распы­лительных сушилках при прямоточном движении снизу вверх теп­лоносителя и раствора, подаваемого через форсунку сжатым воз­духом. Высушенная соль должна улавливаться в циклонном пы­леуловителе 139.

Предложено140 получать кристаллическую поваренную соль из рассола, выпаривая его в прямоточном аппарате, где он контак - тируется с топочными газами при пенном режиме. Поток суспен­зии NaCl в рассоле движется в восходящем направлении, если получают мелкую (пищевую) соль и в нисходящем — при получе­нии соли с частицами крупнее 0,165 мм. Вспененный рассол про­ходит сепараторы для отделения насыщенного водяным паром газа, который затем эжектируется. С пеной выводится осадок солей жесткости, образующийся при повышенной температуре под влиянием содержащейся в топочном газе С02. В ходе непрерыв­ной кристаллизации размеры кристаллов и скорость их роста ре­гулируются автоматически за счет непрерывного возврата оборот­ного рассола после отделения сгущенной суспензии в конической части аппарата.