CC BY
42
УДК 661.42:678.7
М. Х. Курбангалеева (к.т.н., доц.), Л. Р. Пергушова (к.т.н., преп.), А. А. Хасанова (студ.)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФЛОКУЛЯНТОВ НА ПРОЦЕСС ОТСТАИВАНИЯ ШЛАМА РАССОЛООЧИСТКИ
Уфимский государственный нефтяной технический университет, филиал в г. Стерлитамаке,
кафедра «Общая химическая технология» 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; e-mail: mhk2014@bk.ru
M. Kh. Kurbangaleeva, L. R. Pergushova, A. A. Khasanova
RESEARCH OF INFLUENCE OF FLOCCULANT ON PROCESS OF UPHOLDING OF SLIME OF A BRINE CLEANING
Sterlitamak Branch of Ufa State Petroleum Technological University 2, Oktyabrya Pr, Sterlitamak, 453100, Russia; e-mail: mhk2014@bk.ru
Исследован процесс отстаивания шлама рассо-лоочистки производства кальцинированной соды флокулянтами Праестол, Флопам АЫ 956 УИМ и Ве8АосК4045. Проведены лабораторные опыты с целью сравнительного анализа действия различных флокулянтов на ускорение процесса отстаивания шлама рассолоочистки. В лабораторных опытах использовали 1%-ные растворы флокулянтов, которые в дальнейшем разбавляли до нужной концентрации. По результатам лабораторных испытаний было показано, что действие флокулянтов на ускорение процесса отстаивания шлама рассолоочистки различно. Установлено, что испытанные флоку-лянты хорошо растворяются как в воде, так и в рассоле, поэтому их можно рекомендовать для интенсификации процесса отстаивания шлама рассолоочистки.
Ключевые слова: процесс отстаивания; содовое производство; флокулянты; шлам рассолоочистки.
Одним из основных процессов получения кальцинированной соды аммиачным способом является процесс отстаивания суспензии при очистке сырого рассола. В состав сырого рассола входят примеси солей кальция и магния, которые при насыщении образуют с аммиаком и частично с СО2 осадки карбоната кальция СаСО3, гидроксида магния Mg(ОH)2 и более сложные нерастворимые соединения. Эти осадки засоряют аппаратуру, трубопроводы и могут попадать в готовую продукцию.
На большинстве отечественных и зарубежных содовых предприятиях применяют содово-известковый способ очистки рассола. Для
Дата поступления 17.06.16
Process of upholding of slime of a brine cleaning of production of the calcinated soda by floccu-lants Prayestol, Flopam AN 956 VHM and BesflocK4045 is investigated. Laboratory experiences for the purpose of the comparative analysis of action of various flocculants on acceleration of process of upholding of slime of a brine cleaning are made. In laboratory experiences used 1% solutions of flocculants, which diluted further to the necessary concentration. The results of laboratory researches are shown that action of flocculant on acceleration of process of upholding of slime of a brine cleaning variously. It is established that the tested flocculants well dissolved both in water, and in a brine, and it is possible to recommend for an intensification of process of upholding of slime of a brine cleaning.
Key words: flocculant; slime of a brine cleaning; soda production; upholding process.
осаждения солей кальция используют соду, для осаждения солей магния — известковое молоко. При этом ионы Са2+ осаждаются в виде СаСО3, а ионы Mg2+ в виде Mg(ОH)2:
СаС12 + Ыа2СО3 = СаСО3+ 2ЫаС1 (1)
СаБО4 + Ыа2СО3 = СаС03 + Ыа^О4 (2) MgCl2 + Са(0И)2 = Mg(0H)2 + СаС12 (3) MgSО4 + Са(0И)2 = Mg(0H)2 + СаБО4 (4)
После смешения рассола с осаждающими реагентами суспензию направляют в отстойник, где происходит разделение суспензии.
Интенсивность процессов разделения суспензии возможна за счет укрупнения частиц
осадка путем использования модификаторов кристаллизации карбоната кальция и гидрооксида магния, однако применение их не всегда может решить вопрос об укрупнении кристаллов. Наиболее удобным способом укрупнения частиц является их флокуляция, т.е. агрегация в более крупные комплексы, приводящие к увеличению скорости отстаивания в десятки раз. К тому же скорость разделения суспензии рассолоочистки может зависеть от химического состава осадка, от физической структуры исходного сырья, от условий осаждения, природы флокулянта. Поэтому поиск новых и эффективных флокулянтов является одной из главных задач для интенсификации процесса разделения суспензии.
Очистке рассола и проблемам интенсификации разделения шламовой суспензии рассо-лоочистки уделяется внимание в ряде работ. Так, для ускорения осаждения осадков при очистке рассола предлагается добавлять соли четвертичных аммониевых оснований. Установлено, что оптимальной концентрацией такой добавки является 0.02-0.05 % мас.1.
Авторами работы2 исследовано влияние сульфо- и аминопроизводных полиакриламида на скорость разделения суспензий рассолоочи-стки. Показана эффективность таких флокулянтов, но производство их так и не было осуществлено.
Также для ускорения разделения суспензии рассолоочистки были использованы полиэлектролиты К-4, К-6, разработанные в лаборатории коллоидной химии Института химии АН Узбекистана 3.
На содовых заводях при очистке рассола был опробован полиакрил амид 4. Показано, что в его присутствии происходит почти мгновенное образование хлопьев, быстрое отстаивание и хорошее уплотнение шлама. Однако полиакриламид обладает существенными недостатками, главным из которых является его вязкость, что затрудняет процессы дозирования и усложняет аппаратурное оформление для его растворения.
С целью расширения ассортимента флокулянтов для разделения шламовой суспензии в настоящей работе авторами представлены результаты испытаний ряда флокулянтов для ускорения шлама рассолоочистки.
Материалы и методы исследования
Для исследований использовали рассол Яр-Бишкадакского месторождения, содержащий 305 г/л №01; 1.1 г/л Са2+ и 0.14 г/л Mg2+.
Очистку рассола от катионов кальция и магния осуществляли каустифицированным содовым раствором с избытком соды (0.55 г/л) и известкового молока (0.12 г/л). Показатель рН рассола составлял 9.5—10.2.
Для опытов были предложены следующие флокулянты:
- Праестол (высокомолекулярный электролит анионной активности на основе акрила-мида и анионного сомономера);
- Бе8АосК 4045 (анионный полиакрила-мидный флокулянт);
- Флопам АК 956 УИМ (анионный поли-акриламидный флокулянт).
В работе использовали 1%-ные растворы полимеров, которые затем разбавляли рассолом до нужной концентрации.
Опыты проводили следующим образом. 500 мл сырого рассола вносили в реакционную колбу, добавляли 1—6 мл полимера, перемешивали содержимое колбы в течение 5 мин. Затем производили очистку рассола от солей кальция и магния каустифицированной жидкостью, отобранной в цехе рассолоочистки содового завода. После очистки рассола содержимое колбы переносили в градуированный цилиндр и наблюдали скорость разделения.
О мутности судили по величине плотности раствора, измеренной на фотоколориметре КФК-2 .
Результаты и их обсуждение
В табл. 1 и 2 представлены результаты испытаний флокулянтов для разделения шламовой суспензии при очистке рассола.
Флокулянты использовали в концентрациях 0.0001— 0.0006 % мас. Как видно из табл. 1 и 2, исследуемые флокулянты в той или иной степени влияют на скорость разделения суспензии. Наилучшие результаты показали Флопам 956УИМ и Праестол при концентрации 0.0004 % мас.
Представляет большой интерес и способ ввода флокулянта. Если вводить флокулянт в сырой рассол или содовый раствор, то скорость разделения суспензии намного больше, чем при добавлении полимеров в реакцию кау-стификации. Следует отметить высокую разделяющую способность добавок в первые минуты отстаивания.
На основании проведенных испытаний установлено, что большое значение для процесса коагуляции имеет концентрация добавки, с увеличением которой выше оптимальной происходит стабилизация смеси, и скорость
Таблица 1
Влияние концентрации флокулянов на высоту осветленного слоя суспензии, мм (без добавки - 60 мм)
OI 1= Наименование флокулянта Высота осветленного слоя, мм
Концентрация флокулянта % мас.
0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006
1 Праестол 100 110 120 130 120 110
2 Флопам 956VHM 100 115 125 140 125 100
3 BesflocK4045 70 70 75 80 70 70
Таблица 2
Влияние способа ввода флокулянта на высоту осветленного слоя суспензии (СфЛОК = 0.0004 % мас.), мм
Наименование флокулянта В сырой рассол В содовый раствор В реакцию каустификации
Флопам 956VHM 150 150 140
Праестол 145 145 130
разделения замедляется. Слишком большие концентрации флокулянта ухудшают слипание частиц потому, что его в этом случае происходит обволакивание частиц дисперсной фазы суспензии и образование защитного слоя, препятствующего их коагуляции.
На рис. 1 показана зависимость высоты осветленного слоя шламовой суспензии рассо-лоочистки от времени с применением флоку-лянтов.
Как видно из рис. 1, максимальная высота осветленного слоя шламовой суспензии при одинаковом промежутке времени достигается при использовании флокулянта Флопам АК 956 УНМ.
Таким образом, использование флокулянта Флопам АК 956 УНМ можно рекомендовать для интенсификации процесса осаждения шламовой суспензии при очистке рассола.
Время отстоя, мин
Рис. 1. Высота осветленного слоя шламовой суспензии рассолоочистки при использовании различных флокулянтов: 1 — Флопам 956УИМ; 2 — Праестол; 3 — Бе$(1осК4045
Литература
1. Ткач Г.А., Шапорев В.П., Титов В.М. Производство соды по малоотходной технологии. -Харьков: изд-во ХГПУ, 1998.- 429 с.
2. Савицъка М.М., Холодова Ю.Д., Посторонко А.1., Гризодуб О.П. Нов1 коагулянти для при-скорения очистки розсол1в у содовому виробництв1 // Х1м1чна промислов1сть.-1963.- №3.- С.32-35.
3. Посторонко А. И., Попов В. В., Лебедев А. Т., Гайворонский В.Ф. Влияние полиэлектролитов на разделение суспензии при очистке природных рассолов // Науков1 пращ ДонНТУ, сер1я: Х1м1чна промисловкть.- 1963.- №33.- С.32-35.
4. Шокин И.Н., Крашенинников С. А. Производство кальцинированной соды и очищенного бикарбоната натрия.- М.: Высшая школа, 1972.- 201 с.
References
1. Tkach G.A., Shaporev V.P., Titov V.M. Proizvodstvo sody po maloothodnoi tekhnologii [Production of soda on low-waste technology]. Khar'kov, KhGPU Publ., 1998, 429 p.
2. Savits'ka M.M., Kholodova Yu.D., Postoronko A.I., Grizodub O.P. Novi koagulyanti dlya priskoreniya ochistki rozsoliv u sodovomu virobnictvi. Khimichna promislovist', 1963, no. 3, pp. 32-35
3. Postoronko A.I., Popov V.V., Lebedev A.T., Gajvoronskii V.F. Vliyanie polielektrolitov na razdelenie suspenzii pri ochistke prirodnykh rassolov [Influence of polyelectrolytes on division of suspension when cleaning natural brines ]. Naukovi praci DonNTU, seriya: Khimichna promislovist', 1963, no. 33, pp. 32-35.
4. Shokin I.N. Proizvodstvo kal'tsinirovannoi sody i ochishhennogo bikarbonata natriya [Production of the calcinated soda and the purified sodium bicarbonate ]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1972, 201 p .
