CIECH: innowacyjna technologia karbonizacji solanki amoniakalnej

• Strona główna
• Artykuły
• CIECH: innowacyjna technologia karbonizacji solanki amoniakalnej

2020-07-10

Innowacyjność nowej metody polega na wyprodukowaniu solanki amoniakalnej o zwiększonej zawartości amoniaku w oddzielnym absorberze, wprowadzeniu jej do określonej strefy kolumny karbonizacyjnej i ustaleniu nowego reżimu procesowego kolumny produkcyjnej. Prace badawcze przynieść mają technologię o charakterystyce niedostępnej dla konkurencji, tzn. zwiększoną wydajność sodową, zmniejszoną emisję CO₂, mniejszą ilość ścieków, niższą zawartość jonów chlorkowych w produkcie. Tym samym jest to pierwsza na świecie metoda wytwarzania sody kalcynowanej o tak znacznym poziomie zaawansowania technologicznego.

W trakcie części badawczej w skali laboratoryjnej przeprowadzono szereg badań i analiz z wykorzystaniem aparatu do miareczkowania z potencjometryczną detekcją punktu końcowego oraz doświadczenia równowagowe w warunkach laboratoryjnych. Wynika z nich, iż bieżący proces wytwarzania solanki amoniakalnej zawierającej około 5 moli NH3·dm³ w aparacie nasycającym można prowadzić przy stężeniu amoniaku wynoszącym do około 7,0 mol·dm³.

Ciecz absorbującą stanowi solanka amoniakalna wstępnie skarbonizowana. Media kontaktowane są w przeciwprądzie. Chłodzona ciecz po absorpcji dozowana jest do wytypowanego obszaru kolumny karbonizacyjnej. Pomiary desorpcji amoniaku przeprowadzono w układzie otwartym przy wykorzystaniu autorskiego zestawu aparaturowego. Zastosowana aparatura umożliwiała wykonanie badań przy ściśle założonym natężeniu objętościowym inertu – qin, przepływającego ze zbiornika buforowego przez termostatowany reaktor zawierający ściśle określoną objętość solanki amoniakalnej o znanym składzie chemicznym.

Zastosowany blok regulacji ciśnienia i przepływu gazu umożliwiał pełną kontrolę parametrów hydrodynamicznych w czasie badań procesu desorpcji amoniaku w warunkach intensywnego barbotażu w zastosowanym reaktorze. Układ płuczek z mianowanym roztworem kwasu siarkowego(VI) i ługu sodowego zapewniał pomiar ilości amoniaku i dwutlenku węgla w wypływającym gazie.

Z przeprowadzonych badań wynika, że szybkość desorpcji amoniaku rośnie wykładniczo ze wzrostem temperatury i wartością natężenia objętościowego przepływu inertu, maleje zaś ze wzrostem stopnia karbonizacji układu. Największy wpływ na intensywność badanego zjawiska wywiera temperatura.

Powyższe zależności dają podstawę dla określenia optymalnego zakresu parametrów procesowych wstępnej karbonizacji solanki amoniakalnej w technologii Solvay'a. Ograniczenie niepożądanego zjawiska desorpcji amoniaku w kolumnie karbonizacyjnej wymaga radykalnej zmiany reżimu temperaturowego w górnej i środkowej strefie tego aparatu lub można ograniczyć wpływ zjawiska desorpcji poprzez skierowanie w odpowiednie części kolumny dodatkowego strumienia solanki wstępnie skarbonizowanej, o wyższym stężeniu amoniaku.

Ważnym jest również efekt ekologiczny rozwiązania polegający na istotnej poprawie gospodarki surowcami technologicznymi i energetycznymi w procesie wytwarzania sody kalcynowanej, a także znacznej redukcji dużej masy (ponad 10 mln Mg/rok) wysoko alkalicznej i zasolonej (pH=12, koncentracja soli ponad 300 kg·dm³ ) zawiesiny podestylacyjnej odprowadzanej  kolektorem ściekowym do rzeki Wisły, wpływając niekorzystnie na ekosystem tego odbiornika.

Ponadto, usprawnienie instalacji technologicznej, według proponowanego rozwiązania, skutkujące wymierną poprawą wydajności procesu sodowego o 1-2% mas. spowoduje wzrost produkcyjności sody kalcynowanej w obydwu fabrykach sodowych Grupy CIECH w Polsce o wielkość 10-20 tys. Mg/rok, przy dotychczasowym zaangażowaniu surowców technologicznych (solanki surowej, kamienia wapiennego, wody technologicznej, amoniaku) oraz czynników energetycznych.

Dodatkowym aspektem środowiskowym będzie redukcja emisji polutantów wynikająca ze zmniejszonego o około 10-20 tys. Mg/rok zużycia miału węglowego. Przewidywana poprawa wydajności procesu chemisorpcji dwutlenku węgla w solance amoniakalnej oraz składu granulometrycznego wodorowęglanu sodu umożliwi bardziej efektywną „obróbkę” zawiesiny pokarbonizacyjnej w procesie filtracji i przemywania osadu, skutkującą generowaniem mniejszych ilości uciążliwych dla środowiska ścieków produkcyjnych.

Wdrożenie proponowanej technologii w znaczącym stopniu zmniejszy negatywne oddziaływanie wielkotonażowej produkcji sody, a także wpłynie na istotną ochronę ekosystemu rzeki Wisły.

Wykorzystano materiały z I Konferencji Naukowo-Technicznej „Innowacje w Przemyśle Chemicznym”.

soda kalcynowanabadania i rozwójGrupa CIECH