PL163704B1

PL163704B1 - Method for the separation of potassium bicarbonate

Info

Publication number: PL163704B1
Application number: PL28904691A
Authority: PL
Inventors: Stanislaw Bal; Piotr Borsz; Henryk Dragun; Bogumila Filipiak; Henryk Iwa; Franciszek Wanecki; Lucjan Wrobel
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Orga; Zaklady Koksownicze Im Powstan
Priority date: 1991-02-11
Filing date: 1991-02-11
Publication date: 1994-04-29
Also published as: PL289046A1

Abstract

posób wydzielania wodorowęglanu potasu z roztworów zawierających węglan, rodanek i mróczan potasu przez nasycenie dwutlenkiem węgla w temperaturze 60°C i krystalizację powstałego w wyniku reakcji wodorowęglanu potasu w temperaturze niż szej i oddzielenie kryształów od cieczy znanymi metodami, znamienny tym, że roztwór zawierający 250-350 g/dm 3 K2CO3, 200-350 g/dm 3 KSCN i 70-150 g/dm 3 HCOOK nasyca się w temperaturze około 60°C mieszaniną gazów kwaśnych zawierającą 30-40 % molowych CO2 i 40-60% molowych H 2 S, pod ciśnieniem 0,08-0,1 MPa, przepuszczając gazy kwaśne w takiej ilości, aby na 1 mol K2CO3 w roztworze przypadały co najmniej 2 mole CC2, po czym z tak nasyconego roztworu wydziela się krystaliczny wodorowęglan potasu przez ochłodzenie do temperatury 20-25°Ca method of separating potassium bicarbonate from solutions containing potassium carbonate, thiocyanate and formate by carbonation at a temperature of 60°C and crystallization of the potassium bicarbonate formed as a result of the reaction at a lower temperature and separation of the crystals from the liquid by known methods, characterized in that the solution containing 250-350 g/dm3 of K2CO3, 200-350 g/dm3 of KSCN and 70-150 g/dm3 of HCOOK is saturated at a temperature of about 60°C with a mixture of acid gases containing 30-40 mol% of CO2 and 40-60 mol% of H2S, under a pressure of 0.08-0.1 MPa, passing acid gases in such an amount that at least 2 moles of CC2 are present per 1 mole of K2CO3 in the solution, and then from such a saturated solution crystalline potassium bicarbonate by cooling to 20-25°C

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania wodorowęglanu potasu z roztworów innych soli potasu, zwłaszcza z zatężonych, zużytych roztworów z procesu odsiarczania gazu koksowniczego.The subject of the invention is a method of separating potassium bicarbonate from solutions of other potassium salts, in particular from concentrated spent solutions of the coke oven gas desulfurization process.

W procesie regeneracji zużytych roztworów z odsiarczania gazu koksowniczego powstają stężone roztwory zawierające głównie węglan, rodanek i mrówczan potasu. Zatężanie roztworów prowadzi się zwykle przez oddestylowanie z nich części wody do osiągnięcia gęstości 1,35-1,45 g/cm³. Roztwory o gęstości w tym przedziale charakteryzują się w praktyce przemysłowej alkalicznością całkowitą 270-350 g/dm3, zawartością rodanku potasu 200-350 g/dm3, mrówczanu potasu 70-150 g/dm3 i niewielką zawartością innych soli.In the process of regeneration of spent solutions from coke oven gas desulphurization, concentrated solutions containing mainly carbonate, rhodate and potassium formate are produced. The concentration of the solutions is usually carried out by distilling off a part of the water therefrom until a density of 1.35-1.45 g / cm ^{3 is} obtained. Solutions with a density in this range are, in industrial practice, characterized by a total alkalinity of 270-350 g / dm3, the content of potassium thiate 200-350 g / dm3, potassium formate 70-150 g / dm3 and a low content of other salts.

Znany jest sposób odzyskiwania wodorowęglanu potasu z roztworów tego rodzaju przez nasycanie dwutlenkiem węgla, podczas którego zachodzi reakcjaThere is a known method of recovering potassium bicarbonate from solutions of this type by carbonation, in which the reaction takes place

K2CO3 + CO2 + H2O — 2KHCC3, a następnie wydzielenie powstałego wodorowęglanu potasu wspólnie z węglanem potasu przez krystalizację. Nasycanie prowadzi się w temperaturze około 60°C, przepuszczając przez roztwór w saturatorze pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego dwutlenek węgla pobierany z baterii butli gazowych. Wytworzony wodorowęglan potasu wykazuje dobrą rozpuszczalność w wodzie w temperaturze 60°C, ale stosunkowo małą w temperaturze otoczenia, dlatego z roztworów nasyconych w temperaturze wyższej po ochłodzeniu w krystalizatorze wypada jako grubokrystaliczna sól, którą oddziela się od ługu macierzystego znanymi metodami. W praktyce przemysłowej z roztworów K2CC3, saturowanych dwutlenkiem węgla krystalizuje wodorowęglan potasu zawierający do 20% węglanu potasu, co nie ma istotnego znaczenia dla utylizacji roztworów odpadowych z odsiarczania gazu. Sposobem tym można odzyskać z roztworu zużytego około 50% zawartego w nim węglanu potasu.K2CO3 + CO2 + H2O - 2KHCC3, followed by isolation of the resulting potassium bicarbonate together with potassium carbonate by crystallization. The saturation is carried out at a temperature of about 60 ° C, by passing through the solution in a saturator at about atmospheric pressure carbon dioxide taken from a battery of gas cylinders. The produced potassium bicarbonate shows good solubility in water at 60 ° C, but relatively low at ambient temperature, therefore, from saturated solutions at higher temperature after cooling in a crystallizer, it drops out as a coarse-crystalline salt, which is separated from the mother liquor by known methods. In industrial practice, K2CC3 solutions saturated with carbon dioxide crystallize potassium bicarbonate containing up to 20% of potassium carbonate, which is not significant for the disposal of waste solutions from gas desulfurization. About 50% of the potassium carbonate contained therein can be recovered from the solution of this method.

Wadą tego sposobu jest używanie do nasycania roztworu handlowego dwutlenku węgla, który jest materiałem drogim, wymagającym dużych nakładów na transport i przeładunek butli. Na skutek tego koszty stosowania metody mogą w szczególnych przypadkach przekroczyć korzyści wynikające z odzyskania węglanu potasu.The disadvantage of this method is the use of carbon dioxide commercial solution for saturation, which is an expensive material, requiring high expenditure on transport and handling of cylinders. As a result, the costs of applying the method may, in specific cases, exceed the benefits of the recovery of potassium carbonate.

Sposób według wynalazku polega na tym, że roztwór zawierający 250-350 g/dm3 K2CC3, 200-350 g/dm’ KSCN,,70-150 g/dm³ HCOOK i niewielkie ilości innych soli nasyca się w temperaturze około 60°C w saturatorze mieszaniną gazów kwaśnych zawierającą 30-40% molowych CO2 i 40-60% molowych H2S doprowadzaną do saturatora z przewodu po stronie tłocznej pomp próżniowych i odprowadzaną z saturatora do przewodu po stronie ssącej pomp próżniowych, przy czym ciśnienie w saturatorze wynosi 0,08-0,1 MPa, a gazy kwaśne przepuszcza się w takiej ilości, aby na 1 mol K2CO3 w roztworze przypadały co najmniej 2 mole CO2 w gazie nasyconym, po czym z tak nasyconego roztworu wydziela się krystaliczny wodorowę163 704 glan potasu przez ochłodzenie do temperatury 20-25°C i oddzielenie kryształów od cieczy znanymi metodami.The method of the invention is that the solution containing 250-350 g / dm3 K2CC3, 200-350 g / dm 'KSCN ,, 70-150 g / dm ³ HCOOK and small amounts of other salts saturated at about 60 ° C. saturator with an acid gas mixture containing 30-40 mol% CO2 and 40-60 mol% H2S supplied to the saturator from the pipe on the discharge side of vacuum pumps and discharged from the saturator to the pipe on the suction side of vacuum pumps, the pressure in the saturator being 0.08- 0.1 MPa, and the acid gases are passed in such an amount that for 1 mole of K2CO3 in the solution there are at least 2 moles of CO2 in the saturated gas, and then crystalline hydrogen carbonate163 704 potassium carbonate is separated from such a saturated solution by cooling to 20- 25 ° C and separating the crystals from the liquid by known methods.

Mimo, iż w początkowym etapie nasycania gazami kwaśnymi powstają duże ilości wodorosiarczku potasu, w myśl reakcji K2CO3 + H2S —KHS + KHCO3, tworząc roztwory nie nadające się do krystalizacyjnego wydzielania KHCO3, co podyktowane jest korzystną dla tej reakcji dynamiką absorpcji H2S, to jak wykazały badania, przedłużając czas saturacji i stosując odpowiedni nadmiar gazów kwaśnych, osiąga się nieoczekiwanie korzystny skład końcowy roztworu charakteryzujący się wysokim stężeniem KHCO3 i stosunkowo małą zawartością KHS, z którego krystalizuje wodorowęglan potasu o śladowej zawartości wodorosiarczku.Despite the fact that in the initial stage of saturation with acid gases, large amounts of potassium hydrosulfide are formed, according to the reaction K2CO3 + H2S -KHS + KHCO3, creating solutions unsuitable for the crystallization release of KHCO3, which is dictated by the dynamics of H2S absorption, which is favorable for this reaction, as shown by Research, by prolonging the saturation time and using an appropriate excess of acid gases, a surprisingly favorable final solution composition is achieved, characterized by a high concentration of KHCO3 and a relatively low content of KHS, from which potassium bicarbonate crystallizes with a trace content of hydrosulfide.

Mieszanina gazów kwaśnych zawierająca 4-9-60% molowych H2S, 30-40% molowych CO2 oraz do 10% molowych innych składników powstaje w procesie odsiarczania gazu koksowniczego metodą węglanowopróżniową. Gazy kwaśne kieruje się zwykle do przerobu na kwas siarkowy lub na siarkę elementarną. Temperatura saturacji 60° jest optymalna, ponieważ w wyższych temperaturach wodorowęglan potasu jest solą nietrwałą, co wpływa niekorzystnie na stopień wysycenia roztworu dwutlenkiem węgla, a w niższych zmniejsza się rozpuszczalność KHCO3 co może spowodować przedwczesne wypadanie kryształów.The acid gas mixture containing 4-9-60 mole% of H2S, 30-40 mole% of CO2 and up to 10 mole% of other components is produced in the process of coke oven gas desulphurization using the carbonate-vacuum method. The acid gases are usually processed into sulfuric acid or elemental sulfur. The saturation temperature of 60 ° is optimal because at higher temperatures, potassium bicarbonate is an unstable salt, which adversely affects the degree of saturation of the solution with carbon dioxide, and at lower temperatures the solubility of KHCO3 decreases, which may cause premature crystal fallout.

Przykład. W saturatorze przemysłowym umieszczono 6 m³roztworu zawierającego 308 g/dm3 K2CO3, 254 g/dm3 KSCn, 124 g/dm3 HCOOK, po czym w temperaturze 60°C przepuszczano przez niego gaz kwaśny o zawartości 51 % molowych H2 S i 38% molowych CO2, pobierany ze strony tłocznej pompy próżniowej układu desorpcji siarkowodoru instalacji odsiarczania gazu koksowniczego. Podczas saturacji doprowadzono do saturatora 1600 m gazów kwaśnych zawierających około 27 k moli CO2. Po ochłodzeniu, krystalizacji i przemyciu uzyskano około 1150 kg kryształów KHCO3 zawierających 16,8% wagowych K2CO3.Example. The carbonator industrial provided 6 m ^{3 of} solution containing 308 g / dm3 K2CO3, 254 g / dm3 KSCN, 124 g / dm3 HCOOK, then at 60 ° C was bubbled in for acid gas containing 51 mole% H2 S and 38 mole% CO2 taken from the discharge side of the vacuum pump of the hydrogen sulphide desorption system of the coke oven gas desulphurization plant. During saturation, 1,600 m3 of acid gases containing about 27 k moles of CO2 were fed to the saturator. After cooling, crystallization and washing, approximately 1150 kg of KHCO3 crystals containing 16.8 wt% K2CO3 were obtained.

163 704163 704

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000

Claims

Patent claim

The method of separating potassium bicarbonate from solutions containing potassium carbonate, rhodate and momethate by saturation with carbon dioxide at a temperature of 60 ° C and crystallization of the resulting potassium bicarbonate at a lower temperature and separation of the crystals from the liquid by known methods, characterized in that the solution containing 250-350 g / dm ³ K2CO3, 200-350 g / dm ³ KSCN and 70-150 g / dm ³ HCOOK is saturated at a temperature of about 60 ° C with an acid gas mixture containing 30-40 mol% CO2 and 40-60 mol% H2 S, under a pressure of 0.08-0.1 MPa, passing acid gases in such an amount that for 1 mole of K2CO3 in the solution there are at least 2 moles of CO2, then crystalline potassium bicarbonate is separated from such a saturated solution by cooling to a temperature of 20-25 ° C.