172682. lajstromszámú szabadalom • Eljárás dolomitból kis CaO-tartalmú, túltelített Mg(HCO3)2-oldat előállítására és abból a MgO-tartalom kinyerésére
3 172682 4 alkalmazásával elérhető, hogy a szűrlet kalciumoxid tartalma nem lialadja meg a 200 mg/liter értéket. Az eljárásnál a MgO tartalom kioldása tehát nyomás alatt, széndioxiddal történik. A MgO tartalom átalakul Mg(HC03)2-tá a CaO-tartalmú szennyezés pedig CaC03 formájában válik le, amit nyomás alatti szűréssel választunk el a hasznos Mg(HC03)2-tartalmú oldattól. Ismeretes az alapreakció: MgO + H2 0 + 2C02 = Mg(HC03)2 Mg(OH)2 + 2C02 = Mg(HC03)2 Kiindulhatunk MgO-ból és Mg(OH)2-ból egyaránt, azonban mindkét esetben másként kell eljárni. A reakció heterogén fázisban játszódik le és a nyomás és hőmérséklet nagymértékben befolyásolja a Mg(HC03)2 oldat koncentrációját. A nyomásra és a hőfokra vonatkozó összefüggések egyaránt ismeretesek. A Mg(HC03)2-oldat hajlamos túltelítődésre, a túltelített oldat azonban nem stabil és rövid időn belül beáll az egyensúlyi helyzet. Egy másik probléma, hogy a CaC03 csapadék szűrhet őségé a kis szemcseméret miatt rossz és ezért a Mg(HC03)2 -oldat sok CaO-ot tartalmaz. Helyesen végezve az oldás irányítását az egyensúlyinál töményebb Mg(HC03)2 oldat állítható elő, a CaC03 szűrhetősége megjavítható, az előállítás hatásfoka a végtermék minősége javítható, az autokláv berendezés kapacitása megnövelhető. A találmány szerinti megoldás segítségével a MgO kioldása legalább 25%-kal kedvezőbben valósítható meg. Mg(OH)2-tartalmú zagy esetén oly módon járunk el, hogy az autoklávban levő zagy hőmérsékletét 10-40, célszerűen 20-25 C°-on tartjuk. Ezt úgy biztosítjuk, hogy a reaktorteret hűtjük. Mivel az autoklávba beépíthető hőcserélő felülete korlátozott és a zagy nagymennyiségű vizet tartalmaz, célszerű a zagyot előre lehűteni. Mivel hűtés nélkül a zagy hőmérséklete 16C°-ot emelkedik, a kívánt max. oldási hőfoknál 16C°-al alacsonyabb betáplálási hőfokot kell alkalmazni. Gondosan kell ügyelni arra. hogy a hőmérséklet ne léphesse túl a megadott és megkívánt hőfokot, mert a túltelített oldat koncentrációja a hőmérséklet függvénye. A túltelített oldatot oly módon állíthatjuk elő, hogy a C02 betáplálási sebességét kedvezően magas - 70-200 kg/óra - értékre állítjuk be. Ilyenkora jelenlevő Mg(OH)2 egy része komplex vegyület formájában oldódik a Mg(HC03)2 oldatban. A komplex keletkezése és elbomlása egyensúlyban van. Mivel a keletkezési sebesség a C02 bevezetés ütemével fokozható, a bomlás a hőfok csökkentésével lassítható, elérhető olyan állapot is, hogy az egyensúly csak a szűrést követően áll be. A találmány szerinti eljárás végrehajtása során a túltelített oldat a gyors C02. bevezetés hatására körülbelül 0.25-0,5 óra alatt létrejön és bomlása csak 1 órán túl következik be, de a kioldott MgO-mennyiség további 1 óra alatt is csak 3-6%-os csökkenést mutat. A komplex keletkezési sebessége oly módon is fokozható, hogy a C02-al egyidejűleg kis mennyiségű, 3-9 szénatomos, folyékony szénhidrogént viszünk be a zagyba. A szénhidrogének inert anyagként viselkednek az Mg(HC03)2 oldat keletkezésének szempontjából, sőt a CH4 káros is olyan értelemben, hogy csökkenti a C02 parciális nyomását. Kis gőznyomású, a feltárási nyomáson és hőfokon folyékony szénhidrogének jelenléte, mint például propán, bután, pentán, hexán, benzol, legfeljebb 5%-ig előnyös, mivel ebben a koncentrációban a felületi feszültséget megnövelve a C02 buborékméretét csökkentik és a reakciófelületet növelik, de már 1%-os mennyiségben adagolva is kifejtik a kívánt hatást. Túladagolásuk káros, mert habzást okoznak. Ugyancsak nem kívánatos mellékhatásokat okoz nagyobb szénatomos, magasabb forráspontú szénhidrogének, így például paraffin, vagy más szénhidrogének, így például paraffin-, vagy más szénhidrogén-tartalmú olajok felhasználása, mivel ezek a jelenlevő vízzel mintegy 70 térfogat% vizet tartalmazó emulziót alkotnak, ami eltörni a csővezetékeket és lehetetlenné teszi a szénsav adagolását a feltáró rendszerbe tartós üzemeltetés esetén. Ez az oka annak, hogy például a 142 558 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás során, ahol paraffin olajat vagy más szénhidrogén-tartalmú olajat adagolnak a széndioxidhoz, az olajat kénytelenek felitatni porózus szénbe, hogy megakadályozzák a dolomitzagy és magnéziumoxid, illetve a magnéziumoxid és kálciumoxid összeállását. Tapasztalataink szerint minderre alacsony forráspontú, 3—9 szénatomos szénhidrogének adagolása esetén nincs szükség. A reakció gyors lefutásának biztosítására a szemcseméretet is helyesen kell megválasztani. Ennek érdekében olyan szemcseméretűre kell őrölni a dolomitot, hogy lOOp-nál, előnyösen 60p-nál ne legyen nagyobb a szemcseméret, de főtömegében előnyösen 20 és 30 p között legyen. Ezért az őrlésnél szemcseosztályozást, pl. csigás-gereblyés osztályozót és/vagy hidrociklont kell alkalmazni. A jó szűrhetőség érdekében úgy kell eljárni, hogy 3-10% MgC03-3H20 maradjon a zagyban vagy keletkezzen a szűrésnél, ez a CaC03 szűrhetőségét megjavítja. Itt azonban vigyázni kell, mert az autoklávban keletkező MgC03-3H20 szemcse hajlamos a kristálynövekedésre, ha hosszabb ideig tartózkodik az autoklávban és ott dugulást okozhat. Ennek elkerülésére helyesen kell kialakítani az autoklávteret és erélyes keverést kell biztosítani. A Mg(HC03)2 oldat mellett levő CaC03 elválasztása nyomás alatti szűrésnél azért nehéz feladat, mert a szokásos 3-5 p-os CaC03 szemcsénél a szűrővászon pórusmérete nagyobb ezért a szűrővásznon a kisebb szemcseméretű anyag áthalad. Kis pórusméretű, például keramikus szűrők, teljesítménye kedvezőtlen és üzemben nehezen kezelhetők. A szűr let tisztasága oly módon fokozható, hogy a szűrőközeg felületére MgC03*3H20 kristályokból álló filcelődött réteget juttatunk és a CaC03-ot is ezzel keverjük, hogy ott mint derítőanyag viselkedjen. A szűrési sebességet mely dinamikus üzemben értelemszerűen megegyezik a betáplálási sebességgel, úgy kell megválasztani, hogy ne haladja meg a 8001iter/m2 óra értéket. Ezeknek S 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
