CZ20011176A3

CZ20011176A3 - Způsob přípravy solí alkalických kovů

Info

Publication number: CZ20011176A3
Application number: CZ20011176A
Authority: CZ
Inventors: Robin Phinney
Original assignee: Airborne Industrial Minerals Inc.
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-09-12
Also published as: EA002709B1; EP1121327A1; SK5002001A3; HUP0104062A3; NO20011851D0; ID28729A; ZA200001142B; AU751236B2; EA200100340A1; UA73096C2; PL347098A1; NO20011851L; TR200100960T2; YU27101A; CN1515491A; SI20636A; BR9914543A; CN1156397C; CN1330612A; AU5845799A

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu přípravy solí alkalických kovů a zvláště se tento vynález týká způsobu tvorby hydrogenuhličitanu sodného potravinářské čistoty a síranu draselného o čistotě vhodné ke hnojení.

Dosavadní stav techniky

Přípravou solí alkalických kovů se již zabývalo mnoho prací. Pro přípravu hydrogenuhličitanu sodného je již například známo mnoho různých způsobů. Přes tuto skutečnost vadí u předchozích provozních jednotek k syntéze hydrogenuhličitanu sodného energetická neúčinnost, která má za důsledek přímé zvyšování nákladů na tuto syntézu. Dalším omezujícím faktorem známých postupů je neúčinné využívání výrobního zařízení k přípravě těchto solí. Jednotlivý vysoce kvalitní produkt je vyráběn současně s vedlejšími doprovodnými produkty q kvalitě neodpovídající komerčním účelům nebo vyžaduje příliš závažné investice, aby se komerčně vyplácel a byla zajištěna návratnost vynaložených prostředků.

Představitelem předchozího stavu techniky je americký patent č. 3,429,657 udělený 25. února 1969 D’Arcy. V tomto odkazu je popsán způsob izolace a výroby solí draslíku. V tomto odkazu se solanka obsahující draslík ponechává reagovat s chloristanem sodným za vysrážení chloristanu draselného. Draslík se odstraní pomocí iontoměniče sodíkem a volný draslík se potom ponechá zreagovat mimo jiné s chloridem, síranem nebo dusičnanem.

Podstata vynálezu ·· ·· ··· · ·· • · · · ·· ··· · · ··· ·· • ··· · ··♦·

Jedním předmětem jednohno řešení předloženého vynálezu je zajištění tvorby získávání hydrogenuhličitanu sodného potravinářské čistoty a síranu draselného charakterizovaného tím, že tento způsob sestává z těchto stupňů:

a) zajištění zdroje kapalného síranu sodného;

b) zajištění zdroje hydrogenuhličitanu amonného;

c) uvedení síranu sodného a hydrogenuhličitanu amonného do kontaktu;

d) vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a vytvoření louhu;

e) vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a vytvoření louhu uvedením louhu ze stupně d) do kontaktu se síranem sodným;

f) nasycení louhu ze stupně e) síranem sodným;

g) odfiltrováním tuhých látek od louhu ze stupně f);

h) uvedení louhu ze stupně g) do kontaktu s kyselinou sírovou k vysrážení uhličitanů;

i) ochlazení louhu ze stupně h) na 0 °C k vytvoření sraženiny Glauberovy soli;

j) zahřátí louhu ze stupně i) na 30° až 40° C; a

k) vysrážení síranu draselného uvedením louhu ze stupně j) do kontaktu s chloridem draselným.

Dalším předmětem jednoho z řešení předloženého vynálezu je zajištění způsobu tvorby hydrogenuhličitanu sodného potravinářské čistoty a síranu draselného charakterizovaného tím, že tento způsob sestává z těchto stupňů:

a) zajištění zdroje kapalného síranu sodného;

b) zajištění zdroje hydrogenuhličitanu amonného;

c) uvedení síranu sodného a hydrogenuhličitanu amonného do kontaktu;

d) vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a vytvoření louhu;

e) vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a vytvoření louhu uvedením louhu ze stupně e) do kontaktu se síranem sodným;

f) nasycení louhu ze stupně e) bezvodým síranem sodným;

g) odfiltrování tuhé látky od louhu ze stupně f);

h) uvedení louhu ze stupně g) do kontaktu alespoň s jednou z těchto látek: hydrogenuhličitanem amonným, plynným amoniakem nebo oxidem uhličitým k

- 3 vysrážení hydrogenuhličitanu sodného;

i) ochlazení louhu ze stupně h) na 0 °C k vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a síranu sodného; a

j) vysrážení síranu draselného uvedením louhu ze stupně i) do kontaktu s chloridem draselným.

Bylo zjištěno, že po vytvoření hydrogenuhličitanu sodného se ochlazením louhu na 0 °C dosáhne výrazného úspěchu při odstraňování síranu sodného jako Glauberovy sole a hydrogenuhličitanu sodného. Rozpustnost Glauberovy sole v systému je možno vidět na fázovém diagramu systému síran amonný - síran sodný. Zvyšováním obsahu síranu sodného v okruhu hydrogenuhličitanu zvyšováním množství vracené Glauberovy sole se dostavuje tendence snižování rozpustnosti hydrogenuhličitanu a zvyšování účinnosti postupu.

Co se týká konverze výchozích reagencií na síran draselný, setkali jsme se s částečným úspěchem při udržování molárního poměru pro draselné a amonné ionty na hodnotě pět (5) nebo vyšší. Tento poměr zajistí vysokou účinnost konverze v druhém stupni postupu.

Přehled obrázků

Stručný popis výkresů

Obrázek 1 je blokovým schématem znázorňujícím první část jednoho postupu podle předloženého vynálezu;

Obrázek 1a znázorňuje druhou část postupu znázorněného na obrázku 1;

Obrázek 1b znázorňuje třetí část postupu znázorněného na obrázku 1;

Obrázek 2 je blokovým schématem znázorňujícím první část obměněného postupu podle předloženého vynálezu;

Obrázek 2a znázorňuje druhou část postupu znázorněného na obrázku 2; a

Obrázek 2b znázorňuje třetí část postupu znázorněného na obrázku 2.

Podobné číslování v obrázcích poukazuje na podobné prvky.

- 4 Seznam vztahových značek první nádoba14 první filtr16 druhá nádoba22 první odstředivka26 první krystalizátor27 recyklační okruh28 první reaktor29 druhý filtr30 třetí nádoba32 druhá odstředivka34 druhý reaktor36 osmý filtr38 čtvrtá nádoba40 třetí filtr42 čtvrtá nádoba46 první chladič48 čtvrtý filtr50 pátá nádoba52 šestá nádoba 54 šestý filtr56 sedmá nádoba58 osmá nádoba...................60 sedmý filtr.........................62 první odparka...................64 pátý filtr.............................66 třetí reaktor.......................68 usazovák70 skubr72 devátá nádoba80 devátý filtr82 druhý chladič84 desátý filtr86 desátá nádoba88 jedenáctý filtr90 jedenáctá nádoba92 dvanáctá nádoba94 promývací stupeň96 druhá odparka98 dvanáctý filtr100 třetí odparka102

Příklady provedení

Nyní odkazujeme na výkresy v obrázcích 1 až 1b, které znázorňují postup podle prvního řešení.

O zdroji kapalného síranu sodného 10 rozpuštěného v čerstvé vodě a vodovodní vodě 12 bude pojednáno dále. Roztok se v první nádobě 14 smísí při 40 °C tak, aby se získala měrná hmotnost 1,30. Roztok se zfiltruje na prvním filtru 16, který může například mít 5 mikronový filtr. Tuhé částice 18 se odstraní, zatímco filtrát přejde do prvního krystalizátoru hydrogenuhličitanu sodného 27.

Napájecí voda, amoniak a oxid uhličitý, všechny označené číslem 24 zreagují v druhé nádobě 22 tak, že se syntetizuje hydrogenuhličitan amonný. Vytvořený hydrogenuhličitan amonný se odstředí v první odstředivce 26 a tuhý produkt se převede do prvního krystalizátoru 27. Recyklační okruh 28 recirkuluje tuhý a kapalný hydrogenuhličitan amonný do prvního reaktoru 29. Výsledkem slučování v prvním reaktoru 29 je vytvoření hydrogenuhličitanu sodného. Směs se zfiltruje druhým filtrem 30 a odstředí. Hydrogenuhličitan sodný se promyje vodou v nádobě 32, odstředí v druhé odstředivce 34 a zachycená tuhá látka je hydrogenuhličitan sodný potravinářské čistoty. Promývací voda se vrátí do první nádoby 14.

Louh z druhého filtru 30 o měrné hmotnosti 1,25 s obsahem přibližně 10,4 % síranu sodného, 17,1 % síranu amonného, 8 % hydrogenuhličitanu sodného a nadbytku hydrogenuhličitanu amonného je určen pro reakci s Glauberovou solí (bude pojednáno dále). Louh v druhém reaktoru 36 ph 40 °C zreaguje s Glauberovou solí vytvořenou v ochlazovací fázi postupu, který bude pojednán později, za vzniku hydrogenuhličitanu sodného z nadbytečného hydrogenuhličitanu amonného z prvního krystalizátoru 27. Hydrogenuhličitan amonný může být alternativně přidáván do druhého stupně (druhý reaktor 36) jakq tuhá látka, kaše nebo roztok.

Louh z druhého reaktoru 36 se přidá k tuhému síranu sodnému ze zdroje 41 v čtvrté nádobě 40 k vytvoření nasyceného louhu síranu sodného a síranu amonného. K dovršení reakce musí být přítomno dostatečné množství hydrogenuhličitanu amonného, který se přidává jako roztok, nebo se ho část může přidávat tak, aby se získal výsledný louh o měrné hmotnosti 1,285. Kaše ze čtvrté nádoby 40 se zfiltruje na třetím filtru 42. Tuhý hydrogenuhličitan sodný 48 přejde do třetí nádoby 32 a louh 44 se dále zpracuje dodatečnou separací hydrogenuhličitanu sodného, který se vrátí do třetí nádoby 32. Louh 44 potom přejde do čtvrté nádoby 46 (obrázek 1A). Objem okruhu hydrogenuhličitanu sodného lze regulovat odpařováním čištěného síranu sodného v napájení k

- 6 získání tuhého síranu sodného tak, aby bylo zajištěno nasycení okruhu.

Vrátíme se k obrázku 1A: čtvrtá nádoba 46 obsahuje kyselinu sírovou ke srážení uhličitanů. Takto upravený louh se vychladí na 0 °C v chladiči 48 k izolaci Glauberovy sole a zfiltruje se na čtvrtém filtru 50. Izolovaná Glauberova sůl se vrátí do krystalizátoru hydrogenuhličitanu sodného - druhého reaktoru 36.

Filtrát obsahuje 25,25 % hmotnostních síranu amonného a až 11 % hmotnostních síranu sodného a převede se do páté nádoby 52 vyhřáté na teplotu mezi 30 °C a 40 °C a spojí se s tuhou fází 67 z pátého filtru 66 (obr. 1B). Tento roztok přejde do šesté nádoby 54, kde tuhý chlorid draselný zreaguje a vytvoří roztok chloridu amonného o koncentraci 20 % hmotnostních a obsahující také 20,2 % chloridu amonného, 6,7 % chloridu draselného, 4,9 % chloridu sodného, 2,3 % (x)2SO₄, kde x = Na a K a tuhé směsné krystaly síranu draselného s 10 až 20 % síranu amonného.

Roztok se zfiltruje na šestém filtru 56, kde tuhá frakce obsahuje přibližně 5 % hmotnostních chloridu draselného, 80 až 85 % hmotnostních síranu draselného a 10 až 15 % hmotnostních síranu amonného. Tuhá frakce se v sedmé nádobě 58 spojí s vodou a solankou chloridu draselného z osmé nádoby 60. Tuhý síran draselný se odstředí a zfiltruje na sedmém filtru 62 a zrekrystalizuje s roztokem chloridu draselného při 25 °C. Zbývající síran amonný se zkonvertuje na síran draselný. Je možno dosáhnout síranu draselného o čistotě vyšší než 98 %.

V další operacích se zpracuje louh nebo filtrát z provozních jednotek síranu draselného a zvláště z šestého filtru 56 podle postupu pro provozní jednotky uvedené na obrázku 1A. Louh se odpaří v první odparce 64 za účelem koncentrace louhu chloridu amonného tak, že se při chlazení zminimalizuje v roztoku obsah chloridu draselného a zbytkových síranů. Roztok se odfiltruje na pátém filtru 66 s tím, že se tuhá látka 67 vrátí do šesté nádoby 54. Filtrát obsahující přibližně 22 % až 30 % chloridu amonného se ponechá zreagovat s vápnem ve třetím reaktoru 68 k uvolnění amoniaku, který se recykluje. Vytvořený

- 7 chlorid vápenatý se může nechat projít do usazováku 70 nebo skrubru 72 podle zamýšleného dalšího využití.

Nyní, když byl uveden postup podle tohoto prvního řešení, obrátíme se k příkladu tohoto postupu.

Příklad 1

Neutralizace hydrogenuhličitanu před pochodem výroby síranu draselného

Vsázka -1 litr @ o m. hmotn. 1,3

360 g.r¹ Na₂SO₄

1. stupeň

Výroba NaHCO₃

Výstup solanky při završení reakce:

130 g Na₂SO₄	10,4 % Na₂SO₄	40 °C
213,8 g (NH₄)₂SO₄	17,1 % (NH₄)₂SO₄	m. hm. 1,250 @ 0,95
100g NaHCOs	8,0 % NaHCOs	roztoku
907 q H_?O

1350,8

To vytvoří 172 g tuhého NaHCO₃spotřebuje 55 g NH₃

142,5 g CO₂

Kalkulace druhého stupně

A) 25,07 g NH₃ + 64,9 g CO₂

B) 51,2 g NH₃ + 132,6 g CO₂

2. stupeň. 0,95 I solanky rozpustí:

A) 1 mol

Na₂SO₄.10H₂O (332 g)

B) 2 moly

Na₂SO₄.10H₂O (644 g)

272 g Na₂SO₄

213.8 g (NH₄)₂SO₄

100 g NaHCOs 1087 q H?O

1672.8

16,2 % Na₂SO₄

12,8 %(NH₄)₂SO₄

5,9 % NaHCO₃

65,1 % H₂O

414 g Na₂SO₄

213,9 g (NH₄)₂SO₄

100 g NaHCO₃1267 q H?O

1999

20.7 % Na₂SO₄

10.7 %(NH₄)₂SO₄5,0 % NaHCOs

63,4 % H₂O

m.hm. 1,275 a 1,313 I solanky

m.hm. 1,300 a 1,5 1 solanky

2. stupen. Složení výsledného roztoku

A) 167,3 g Na₂SO₄ 10 % Na₂SO₄ 311 g (NH₄)₂SO₄ 18,9 %(NH₄)₂SO₄ 131 g NaHCO₃ 8 % NaHCO₃ 1087 qH?O 63,1 % H₂O	B) 200 g Na₂SO₄ 10%Na₂SO₄ 412 g (NH₄)₂SO₄ 20,2 %(NH₄)₂SO₄ 160gNaHCO₃ 8 % NaHCO₃ 1267 q H?O 61.8 % H?O 2039 g roztoku Vyrobeno 193,2 g NaHCO₃ m. hm. 1,285 a vytvoří 1,6 1 roztoku
1644,5 g roztoku Vyrobeno 92,9 g NaHCO₃ m. hm. 1,265 a vytvoří 1,311 solanky

Neutralizace hydrogenuhličitanu

412 g (NH₄)₂SO₄

200 g Na₂SO₄

160gNaHCO₃ +

1267 g H₂O__________________________

2039 g (1,61)

m. hm. 1,285

160 x 98 = 93,3 g H₂SO₄

82(2)

To vychází:

412 g (NH₄)₂SO₄

335 g Na₂SO₄

1267 q H?O

2014 g@ 1,265 = (1,61) se musí přidat Na₂SO₄ k nasycení na m. hm. 1,30

1,61 x 1,30 = 2080

Proto:

412 g (NH₄)₂SO₄

400 g Na₂SO₄

1267q H₂O

2079 g celkem (1,61)

Chlazení

412 g (NH₄)₂SO₄

116 g Na₂SO₄

907 q H₂O

1435 g roztoku

28,7 %

8,0 % %

Napájení odparky

NH₄CI 330,8 g 21,9%

KCI 130 g 8,6%

NaCl 94,7 g 6,3 % x-SCU 50 3,3 %

H?O 907 g 60,0

1512 g @ 33 % NH₄CI pak: -2,8 % KCI pak: -2,0 % K₂SO₄

Proto: 330,8 = 1002 g

0,33

Náplň odparky = 907 - 623 = 284 g

0,79 t.t'¹ Na₂SO₄ přidání 0,5 t na promývání

1,29tH₂O.ť¹ Na₂SO₄

Reakce K₂SO₄

a) K₂SO₄ z (NH₄)₂SO₄ = 412 x 174 = 543 g

132

b) K₂SO₄ z Na₂SO₄ = 116x 174 = 142 g

142

c) ztráty K₂SO₄ -43 g

Výsledný K₂SO₄ 642 g

Izolace KCI

a) reakční meziprodukt KCI = 685 x 2 x 74 = 582 g

174

b) ztráty KCI ve zbytku = 50 g

c) proto: spotřeba KCI = 632 g

Výtěžek K?SO₄ =642x100 = 93,7 %

685

Účinnost konverze KCI = 582 x 100 = 92,1 %

632

Základ: jedna tuna vsázky Na₂SO₄ | Vstup

Produkt »· ··»·

První stupeň	0,153 t NH₃ 0,396 t CO₂ 2,52 t H₂O	0,48 t NaHCO₃
Druhý stupeň Na₂SO₄.10H₂O	644 g 0,142 t NH₃ 0,368 t CO₂	0,53 t NaHCO₃
neutralizace hydrogenuhličitanu + nasycení Na₂SO₄	0,26 t H₂SO₄ 0,18tNa₂SO₄	Filtrace k získání čiré solanky
Chlazení na 0 °C	-BTU	1,8t Na₂SO₄.10H₂O
Chladič solanky	1,141 (NH₄)₂SO₄ 0,32 t Na₂SO₄ 2,52 t H_?O 3,99 t celkem	28,7 % 8,0 % 63 %
KCI = 1,76 t	1,78tK₂SO₄
Odpaření na 33 % NH₄CI 1,29 t.t'¹ Na₂SO₄	0,92 t NH₄CI solanky 0,08 t KCI 0,05 t K₂SO₄ 1,73 tH?O 2,78 celkem	tuhé látky 0,28 t KCI 0,08 t K₂SO₄ 0,36 t recyklát
Vápenný postup@ 85 % z 0,57 t CaO	0,29 t NH₃Solanka:	0,9551 CaCI₂ 0,08 t KCI 0,051 K₂SO₄ 1,73 t H₂O 2,815 t @ 75 až 90°C

•4 • ♦ • ··*

- 11 Na obrázcích 2 až 2b je zobrazeno alternativní schéma postupu. U tohoto reakčního schématu se před výrobou hydrogenuhličitanu sodného nasytí louhy bezvodou solí.

Podle dalšího řešení způsobu výroby hydrogenuhličitanu sodného se v krystalizační druhé nádobě 22 připraví hydrogenuhličitan amonný a následují obecně podobné kroky jako je tomu v obrázcích 1 až 1B. Solanka nebo filtrát se nasytí bezvodým síranem sodným v druhém reaktoru 36 a zfiltruje osmým filtrem 38 k odstranění nerozpustných látek. Filtrát z této operace se ponechá reagovat s hydrogenuhličitanem amonným v deváté nádobě 80. Alternativně může filtrát reagovat s amoniakem nebo oxidem uhličitým k vysrážení hydrogenuhličitanu sodného. Roztok se zfiltruje devátým filtrem 82 a zbude hydrogenuhličitan sodný. Tento se spojí s hydrogenuhličitanem sodným z druhého filtru 30, potom se promyje, odstředí a vysuší. Tyto stupně nejsou znázorněny.

Zbývající filtrát má hmotnostní složení přibližně 10 % síranu sodného, 24 % síranu amonného a 8 % hydrogenuhličitanu sodného. Roztok má při 40 °C měrnou hmotnost 1,285.

Od tohoto stupně se filtrát chladí v druhém chladiči 84 přibližně na 0 °C za účelerp získání filtrátu obsahujícího hmotnostně přibližně 5 % síranu sodného, 28 % síranu amonného a 6 % hydrogenuhličitanu sodného Roztok se zfiltruje desátým filtrem 86 a vysrážený hydrogenuhličitan sodný a síran sodný se vrátí zpět do hydrogenuhličitanového krystalizátoru - třetí nádoby 32, zatímco filtrát se ponechá reagovat s chloridem draselným v desáté nádobě 88 za účelem syntézy prvního stupně síranu draselného o čistotě v rozmezí přibližně od 75 do 90 %. Tuhý síran sodný se rozmíchá se solankou chloridu draselného z jedenácté nádoby 92 v dvanácté nádobě 94. To vyústí ve vysoce čistý síran draselný. Produkt se promyje vodou v běžném promývacím stupni 96 a vrátí do dvanácté nádoby 94.

Roztok z jedenáctého filtru 90 se odpaří v druhé odparce 98 (obrázek 2A) za účelem koncentrace louhu chloridu amonného, čímž se ochlazením zminimalizují

chlorid draselný a sírany. Roztok se zfiltruje dvanáctým filtrem 100 s vysráženým chloridem draselným a (x)SO₄, kde x = K a Na, a vrátí do desáté nádoby 88.

Filtrát z dvanáctého filtru 100 obsahující chlorid amonný, chlorid draselný a síran draselný se převede do třetí odparky 102. Hydrogenuhličitan sodný se rozloží a výsledkem je uvolnění amoniaku a oxidu uhličitého. Plyny se potom properou ve skrubru a naloží se s nimi vhodným způsobem. Vytvořený chlorid vápenatý se potom zlikviduje nebo prodá.

Příklad 2

Bez neutralizace hydrogenuhličitanu

Vsázka -1 litr @ o m. hmotn. 1,3

360 g.r¹ Na₂SO₄

1. stupeň

Výroba NaHCC>3

Výstup solanky při ukončení reakce:

130 g Na₂SO₄	10,4 % Na₂SO₄	40 °C
213,8 g (NH₄)₂SO₄	17,1 % (NH₄)₂SO₄	m. hm. 1,250 @ 0,95
100 g NaHCO₃	8,0 % NaHCO₃	roztoku

907 g H?O

1350,8

To vytvoří 172 g tuhého NaHCO₃spotřebuje 55 g NH3

142,5 g CO₂

Opětné nasycení Na₂SO₄: solanka bude obsahovat 150 g Na₂SO₄. Tato solanka se potom zfiltruje a vede do druhého stupně krystalizátoru NaHCOs.

Vsázka

Reakce

Výstupní solanka

Produkt

280 g Na₂SO4 213.8 g (NH₄)2SO₄ 100 g NaHCOs 907 q H₂O 1490.8 g l, 151 @ m. hm. 1,32

35.9 g NH₃ 92.9 g CO₂

130 g Na₂SO4 353 g (NH₄)₂SO₄ 100 g NaHCO₃ 907 q H₂O 1490 g m. hm. 1,285 1,151 23,7 % (NH₄)2SO₄

177 g NaHCO₃

Výstupní solanka se potom ochladí na 0 °C.

Složení solanky je: 5,0 % Na₂SO4 což je 60 g sraženiny Na₂SO4 jako 136 g sraženiny Na2SO4.10H₂O a 76 g odstraněné vody.

Proto: 907 - 76 = 831 g H₂O.

Složení solanky při 0°C a m. hm. 1,26.

g Na₂SO₄

353 g (NH₄)₂SO₄

100g NaHCOa

831 q H₂O

1354 q celkem

Okolo 1 litru solanky.

K₂SO₄

a) 70 q Na₂SO4 x 174 = 85,8

142

b) 353 q (NH4)₂SO4 x 174 = 465,3 g

132

Výstupní solanka:

283 g NH₄CI 57 g NaCl 119 g (KNaHCO₃) 831 q H?O 1290 g

21,9 % 4,8 % 9,2 %

Vyvaření na 33,0 % NH₄CI.

Uvolnění NH₃ a CO₂ z odparky z NH₄CI mimo KCI a NaCl. KCI se vrací stejně jako v příkladu 1.

Základ: Vsázka jedna tuna Na₂SO4.

vstupy	produkt
První stupeň 0,15 tNH₃ 0,396 t CO₂ 2,52 t H₂O	0,48 t NaHCO₃
Druhý stupeň 0,10 t NH₃ 0,26 t CO₂ 0,42 t Na₂SO₄	0,49 t NaHCO₃
Chlazení na 0 °C	0,4 t Na₂SO₄.10H₂O
Chladič solanky	0,19tNa₂SO₄ 5% 0,98 t (NH₄)₂SO₄ 26 % 0,28 t NaHCO₃ 7,4 % 2,31 t H?O 61,4% 3,76 t celkem

vstup	produkt
KCI	1,62 t	1,8 t K₂SO₄
Odpaření na 33 %	NH₄CI	Solanka	Tuhé látky
regulace okruhu =	0,7 t H₂O	0,98 t NH₄CI	0,28 t KCI
Promývání =	0,5 t 1,2 t H₂O.ť¹ Na₂SO₄	0,08 t KCI	0,08 t K?SO₄
Do odparky	0,15 t NaCl	0,36 t
		0,19 t NaCl z CO 1,57 t H₂O 2,97 t	3
Vápenný postup @ 85 % účinnost	1,01 tCaCI₂
0,61 t CaO		0,08 t KCI 0,34 t NaCl 1,57 t H₂O 3,0 t @ 75 - 90 C

Příklad 3 - Neutralizace hydrogenuhličitanu - bez odpařování chloridu amonného

Vsázkový roztok: z #1 412 g (NhU^SCU

335 g Na2SO₄

1267 q H?O

2014 g@ 1,265 = 1,601

Chlazení na 0 °C má tento výtěžek filtrovaného roztoku:

412 g (NH₄)₂SO₄ 28,7 %

116gNa₂SO₄ 8,0%

907 g l-bO

1435 g roztoku

- 15 Tato solanka se potom zahřívá na 25 °C, kdy se přidá tuhý KCI a vznikne K₂SO₄. Vystupující solanka z okruhu K₂SO₄ má toto složení:

NH₄CI 330,8 g	21,9 %
KCI 130 g	8,6 %
NaCl 94,7 g	6,3 %
x-SO₄ 50 g	3,3 %
H₂O 907 q	60
1512 g

x = Na/K

Tato solanka se potom zahřívá a reaguje s vápnem k uvolnění amoniaku a obtéká odparku. KCI se vztahuje spíše k solance CaCI₂, než že by se izoloval v odparce. To představuje 15 až 20 % ztrátu K v solance CaCI₂. Obsah KCI v solance CaCI₂lze snížit až na 1,0 % přidáváním pevného Na₂SO₄ k solance CaCI₂/KCI.. Draslík se účinně shromažďuje jako zhodnocený syngenit (CaSO₄.K₂SO₄.xH₂O) v rozmezí teplot od 0 °C do 100 °C, avšak dává se přednost teplotě mezi 20 a 30 °C, tak, ža se rozpustnost síranů udržuje na minimu a reakce běží rozumnou rychlostí.

Složení solanky CaCI₂
343,3 g CaCI₂	22,5 %
130 g KCI	8,5 %
94,7 g NaCl	6,3 %
50 g xSO₄	32 % (Na/K)
909 q H_?O	59,5 %
1525 g	100%

Přídavek 140 g Na₂SO₄:

Výstupní solanka	Výstupní koláč
234,8 g CaCI₂	17,8%	310 g CaSO₄.K₂SO₄
15,25 g KCI	1,1 %	+100g H₂O
209 g NaCl	15,9 %

	- 16
50 g xSO₄	3,8 %
807	61,3 %

Výstupní solanku lze likvidovat ve vrtech a filtrační koláč může být míšen do vyprodukovaného K₂SO₄ jako pojivo nebo dále zpracován k odstranění CaSO₄.

Filtrační koláč může reagovat s NH₄HCO3 ze vsázky NaHC03 a CaSO₄ reaguje rychle za vzniku solanky (NH₄)₂SO₄ a K₂SO₄ a odfiltrovaná sraženina CaCI₂ se likviduje. Solanka (NH₄)₂SO₄/K₂SO₄ se vrací do v prvního stupně do krystalizátoru K₂SO₄.

Průmyslová využitelnost

Předložený vynález je aplikovatelný v oblasti umělých živin.

• ·· ·» ···· ·· ♦ « · · · · · · ···· · · · · · · · • · · · · · ··· · • · · · · · ·· • · · · · · · · · t · ·

PK <ŽW - Ί176

Claims

Patentové nároky

1. Způsob přípravy hydrogenuhličitanu sodného čistoty pro potravinářské účely a síranu draselného vyznačující se tím, že tento způsob sestává z těchto stupňů:

a) zajištění zdroje kapalného síranu sodného;

b) zajištění zdroje hydrogenuhličitanu amonného k precipitaci hydrogenuhličitanu sodného;

c) uvedení jmenovaného síranu sodného a jmenovaného hydrogenuhličitanu amonného do kontaktu;

d) vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a vytvoření louhu;

e) odfiltrování jmenovaného hydrogenuhličitanu sodného;

f) nasycení louhu ze stupně e) síranem sodným;

g) uvedení jmenovaného louhu do kontaktu s uhličitanem amonným, plynným amoniakem nebo oxidem uhličitým k vysrážení dalšího hydrogenuhličitanu sodného;

h) odfiltrování vysráženého hydrogenuhličitanu sodného ze stupně g);

i) spojení precipitátu hydrogenuhličitanu sodného ze stupně e) a h) a promytí k vytvoření hydrogenuhličitanu sodného o čistotě pro potravinářské účely;

j) ochlazení louhu ze stupně i) na 0 °C k vytvoření alespoň sraženiny Glauberovy soli;

k) upravení louhu ze stupně j) kyselinou sírovou za účelem konverze minerálních uhličitanů na sírany a uvolnění plynného oxidu uhličitého;

l) zahřátí louhu ze stupně k) na teplotu mezi 30 °C a 40 °C; a

k) vysrážení síranu draselného uvedením jmenovaného louhu ze stupně I) do kontaktu s chloridem draselným.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že tento způsob dále obsahuje stupeň oddělování vysráženého síranu draselného a promývání chloridem draselným.
3. Způsob podle nároku 2 vyznačující se tím, že tento způsob dále obsahuje stupeň úpravy louhu ze jmenovaného stupně oddělování vysráženého síranu draselného vápnem k uvolnění plynného amoniaku.
4. Způsob podle nároku 3 vyznačující se tím, že tento způsob dále obsahuje stupeň vracení jmenovaného plynného amoniaku do stupně g.
5. Způsob podle nároku 4 vyznačující se tím, že tento způsob dále obsahuje stupeň odpařování filtrátu z nároku 4.
6. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaný síran sodný má při 40 °C měrnou hmotnost mezi 1,30 a 1,34.
7. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaný louh ze stupně d) má měrnou hmotnost 1,25 a obsahuje 10,4 % hmotnostních síranu sodného, 17,1 % hmotnostních síranu amonného, mezi 8 a 12 % hmotnostních hydrogenuhličitanu sodného a přebytek je hydrogenuhličitan amonný.
8. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaný síran sodný ze stupně

e) sestává z Na2SO4.10H₂O.
9. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaný louh ze stupně f) má při 40 °C měrnou hmotnost 1,285.
10. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaný louh ze stupně k) je nasycený louh síranu sodného, síranu amonného a hydrogenuhličitanu sodného.
11. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaný síran draselný je vytvářen s výtěžkem alespoň 80 % o čistotě alespoň 98 %.

• ·· · ♦ 00 · 0 0 0

0 · · 9 9 9 0 · · ···> 0 0000 0 0

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
12. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jmenovaný síran draselný je vytvářen s výtěžkem alespoň 80 % o čistotě alespoň 98 %.
13. Způsob tvorby hydrogenuhličitanu sodného a síranu draselného vyznačující se tím, že tento způsob sestává z těchto stupňů:

a) zajištění zdroje kapalného síranu sodného;

b) zajištění zdroje hydrogenuhličitanu amonného;

c) uvedení jmenovaného síranu sodného a jmenovaného hydrogenuhličitanu amonného do kontaktu;

d) vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a vytvoření louhu;

e) vysrážení hydrogenuhličitanu sodného a vytvoření louhu uvedením jmenovaného louhu ze stupně d) do kontaktu se síranem sodným;

f) nasycení jmenovaného louhu ze stupně d) síranem sodným;

g) odfiltrování tuhých látek od jmenovaného louhu ze stupně e);

h) uvedení jmenovaného louhu ze stupně f) do kontaktu s kyselinou sulfonovou k vysrážení uhličitanů;

i) ochlazení louhu ze stupně h) na 0 °C k vytvoření sraženiny Glauberovy sole;

j) zahřátí jmenovaného louhu ze stupně I) na 30 °C až 40 °C; a

k) úpravy jmenovaného louhu ze stupně j) chloridem draselným k vysrážení síranu draselného;

l) odpaření louhu ze stupně k) k obnovení koncentrace draslíku pro vracení do stupně k); a

m) vysušení jmenovaného síranu draselného.
14. Způsob podle nároku 13 vyznačující se tím, že tento způsob dále zahrnuje stupeň úpravy louhu zbývajícího ze stupně I) vápnem a chloridem amonným.
15. Způsob podle nároku 14 vyznačující se tím, že se plynný amoniak je uvolní a recykluje.

- 20 16. Způsob podle nároku 13 vyznačující se tím, že se použitý roztok chloridu draselného vrací do stupně k).