Способы производства йода

Преимущества предлагаемых способов

Йод в мировой практике извлекают из солевых растворов (природные воды и попутные воды нефтяных и газовых сесторождений), массовая концентрация йода в которых составляет 9-300г\м. куб.

Все способы извлечения йода можно разделить на две группы в зависимости от того, в каком виде йод извлекают из воды: в виде йодида или в виде элементарного йода. Йод из промышленных вод можно выделить в виде осадков йодидов различных металлов. Известны также способы выделения йодида из маломинерализованнных вод с помощью анионообменных смол. Ни один из этих способов широкого применения не имеет из-за сложностей технологии и аппаратуры, высокой стоимости, низкого выхода продукта.

Все наиболее распространенные способы извлечения йода из промышленных вод, применяемые в мировой практике, включают предварительное окисление йодида до элементарного йода. Из множества известных способов извлечения элементарного йода из промышленных вод наиболее широко применяются способы воздушной десорбции, а также адсорбции активированным углем и ионообменными смолами. Выбор способа извлечения йода определяется, главным образом, массовой концентрацией йода в промышленной воде и её температурой.

На выбор конкретной аппаратурно-технологической схемы процесса извлечения в рамках выбранного способа влияют химический состав промышленной воды (щелочность, галогенопоглощаемость, общая минерализация, содержание щелочноземельных элементов, сульфатов, железа и др.), содержание механических примесей и нефти, условия сброса отработанной воды, конкретные техникоэкономические и географические особенности района строительства производства. 

Воздушно-десорбционный способ извлечения йода из промышленных вод

Способ основан на достаточно высокой упругости паров йода над промышленной водой, содержащей элементарный йод, что позволяет осуществить процесс десорбции йода из воды потоком воздуха.

Технологическая схема производства включает следующие стадии:

• подкисление промышленной воды минеральной кислотой (соляной, серной) для подавления гидролиза;
• окисление йодида до элементарного йода (хлором, гипохлоритом, нитритом);
• десорбция йода из воды воздухом;
• абсорбция йода из воздуха абсорбентом, содержащим химически активный компонент (диоксид серы, сульфит натрия, щелочь);
• кристаллизация йода из абсорбента (хлором, бихроматом, бертолетовой солью, кислотой, перекисью водорода);
• обезвоживание и очистка йода.

Основу промышленных установок составляют насадочные башни десорбции и абсорбции йода, через которые вентилятором продувают поток воздуха. Конструкция башен, массообменных насадок, оросителей и брызгоотбойников в этих башнях весьма разнообразны.

Воздушно-десорбционный способ по сравнению с другими прост и менее трудоемок, позволяет легко автоматизировать технологический процесс, обеспечивает самое высокое качество продукции, аппаратура высокопроизводительна и компактна. Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации йодных производств показал, что при концентрации йода в воде 20-60г/м куб. воздушно-десорбционный способ экономичнее других при переработке промышленных вод с температурой выше 30-35 град. по Цельсию, т.к. при повышении температурыувеличивается упругость йода над водой, сокращается требуемый расход воздуха и, соответственно, электроэнергии на процесс извлечения йода. Для вод с более высокой концентрацией йода воздушно-десорбционный способ экономически оправдан и при более низкой температуре воды.

Воздушно-десорбционный способ производства йода наиболее широко применяется в мировой практике. Таким способом получают весь йод в США, большую часть йода Японии и в странах СНГ. В последнии годы на этот способ переходит и Чили - крупнейший поставщик йода на мировой рынок.

Угольно-адсорбционный способ извлечения йода из промышленной воды

Основан на способности активированных углей адсорбировать элементарный йод из водных растворов.

Принципиальная технологическая схема производства также включает стадии подкисления воды, окисления йодида, кристаллизации, обезвоживания и очистки йода. В отличии от схемы производства воздушно-десорбционным способом вместостадии воздушной десорбции и абсорбции йода здесь имеются стадии адсорбции йода активированным углем и десорбции йода с углей расвором щелочи при нагреваниии.

Основу промышленных установок составляют адсорберы йода, в которых осуществляется бенапорная фильтрация промышленной воды с йодом через слой зернистого угля.

Угольно-адсорбционный способ характеризуется низкой производительностью и, соответственно, большим объемом аппаратуры, сложностью автоматизации процесса, высокой трудоёмкостью, низким качеством продукции. В настоящее время этот способ используется на некоторых заводах России, Туркмении и Азербайджана, но постепенно заменяется на более прогрессивные воздушно-десорбционный и ионообменный способы.

Ионообменный способ извлечения йода из промышленных вод

Основан на высокой адсорбционной емкости отдельных ионообменных смол по йоду (до 350-400кг/м куб.). Принципиальная схема производства не отличается от схемы производства угольно-адсорбционным способом. В разных странах в промышленности используются различные ионообменные смолы, в странах СНГ обычно применяются АМП и АВ-17-8.

Основные аппараты - адсорберы - значительно более производительные, чем при угольно-адсорбционном способе, за счет использования напорной фильтрации через стационарный слой ионита или техники взвешенного слоя, поэтому количество адсорберов и производственные площади резко сокращаются.

Ионообменный способ обеспечивает хорошее качество готового продукта, возможность автоматизации процесса, а также возможность проведения процесса извлечения йода при пониженной кислотности промышленной воды, а в некоторых случаях и при щелочной воде.

Экономически ионообменный способ производства оправдан при низкой температуре промышленной воды, при повышенных температурах процесс протекает хуже, возрастают потери йода.

В промышленном маштабе ионообменный способ производства йода применяют в Болгарии, на некоторых заводах Японии, на Ново-Нефтечалинском йодобромном заводе в Азербайджане.

Источником сырья для производства йода в Туркменистане являются подземные буровые пластовые воды, содержащие 27,5 - 33,5г/м куб. йодида, с исходной щелочностью 1,0 - 1,4 г-экв/м куб., с достаточно высокой температурой на устье скважин 50 - 90 град. по Цельсию и содержанием взвешенных частиц 100 - 230 г/м куб. 

Исходя из особенностей существующих методов производства аппаратное оформление технологических большинсво процессов включает в себя: десорбер, абсорбер, систему воздуховодов, систему дроссельных клапанов, вентилятор, а так же насосное и емкостное оборудование. Узел переработки состоит из кристаллизатора, нутч-фильтра, плавителя, конденсатора, десублиматора и аппарата чешуирования. Стоит отметить, что всё оборудование выполняется из титанового сплава марки ВТ 1-0. 

Лучшие производства по достигаемым технологическим показателям перечисленных методов являются:

- производство йода методом воздушной десорбции на совместном российско-американском заводе Краснодарском крае (СП), Россия;

- действующее производство йода методом воздушной десорбции на Троицком заводе (ТИЗ), Россия;

- производство йода методом воздушной десорбции на фирме "Ise Chemical Industri Co", Япония.