Agentes retardantes para la preparación de salmuera purificada.

Proceso de fabricación de salmuera de alta pureza, donde una fuente de sal que esta contaminada con unafuente de sulfato de metal alcalinotérreo,

se disuelve en agua en presencia de una cantidad efectiva de dos omás agentes retardantes para reducir el nivel de dicho sulfato de metal alcalinotérreo en dicha salmuera,particularmente la cantidad de sulfato de calcio, donde dicho nivel se reduce de tal manera que como máximo80% del sulfato de metal alcalinotérreo se disuelven en comparación a una etapa de disolución en blanco dondeno se usa la combinación de agentes retardantes, caracterizado porque se usa al menos un agente retardante debajo peso molecular que tiene un peso molecular de menos de 800 Daltons y un agente retardante de alto pesomolecular que tiene un peso molecular de al menos 1.000 Daltons, donde el agente retardante con el menorpeso molecular se selecciona del grupo que consiste en:

- sulfonatos de alquilbenceno, donde los grupos alquilo pueden ser lineales o ramificados,

- fosfatos que son solubles en agua,

- compuestos etoxilados con uno o más sulfito, sulfonato, sulfato, fosfito, fosfonato, fosfato, y/o gruposcarboxilo, y

- compuestos de alquilo de C2-C40 con uno o más sulfito, sulfonato, sulfato, fosfito, fosfonato, fosfato, y/ogrupos carboxilo;

donde el agente retardante de mayor peso molecular se selecciona del grupo que consiste en compuestos concadenas principales de alquilo opcionalmente substituidas, lineales o ramificados, que están funcionalizadas consulfonato, sulfato, fosfito, fosfonato, fosfato, y/o grupos carboxilo;

y donde la combinación de dos o más agentes retardantes es sinérgico en la reducción del sulfato de metalalcalinotérreo disuelto.

Agentes retardantes para la preparación de salmuera purificada.

La presente invención se refiere a un proceso de producción de salmuera de alta pureza según la reivindicación 1.

Mucha de la sal de hoy (esencialmente NaCl) se produce por medio de procesos de evaporación donde la sal se cristaliza desde la salmuera. El uso de salmuera de alta pureza tiene varias ventajas en dichos procesos.

Dicha salmuera se obtiene típicamente por minería de disolución de yacimientos de halita. La halita, principalmente originada por sedimentación marina, contiene metales alcalinotérreos (como Ca, Mg y Sr) y sales potásicas como las impurezas mas importantes. El sulfato, el cloruro y el bromuro son los típicos contraiones. Juntos con el ión sulfato, el calcio estará presente como el CaSO4 bastante insoluble (anhidrita) y/o como la polihalita (K2Mg2Ca2 (SO4) 4·4H2O) .

La cantidad total de calcio y sulfato en los yacimientos de halita depende del yacimiento en si, pero, por ejemplo, puede variar también con la profundidad a la que la sal se extrae. El calcio típicamente esta presente en una cantidad de 0, 5 a 6 gramos por kilogramo y el sulfato de 0, 5 a 16 gramos por kilogramo. La minería de disolución es una técnica donde sales bien solubles pueden ser extraídas en especiales lugares de los yacimientos. La ventaja de este método es que las impurezas poco solubles, como la anhidrita (CaSO4) y el yeso (CaSO4·2H2O) , permanecerán parcialmente en la mina mientras es explotada. La salmuera resultante, de todas formas, puede estar saturada con estas impurezas no deseadas. Sin ningún tratamiento las impurezas alcalino (térreas) en la salmuera cruda, obtenida de cualquiera de las fuentes mencionadas, causarán severas incrustaciones en los tubos de calentamiento de un cristalizador al vacío de NaCl. En varios ocasiones el sulfato cálcico difícil de eliminar bloqueará los tubos y frustrará la transferencia de calor. Entre otras, una contaminación de la sal resultante y una pobre eficiencia energética del proceso serán las consecuencias.

La salmuera de alta pureza es también de interés para procesos donde las soluciones de sal son usadas como material crudo, como en la industria de transformación química, p. ej. la industria del cloro y cloratos. Especialmente la conversión de tecnologías de diafragma y mercurio a tecnologías de membrana más medioambientalmente aceptables activó la demanda por salmuera de alta pureza. La salmuera para usar en estos procesos se obtiene típicamente por disolución de una fuente de sal, que puede ser halita, sal de procesos de evaporación como se ha descrito anteriormente, y/o sal solar, incluida de lagos o mares de sal. Se observa que la sal del mar contiene típicamente menos de 0, 5 g/l de CaSO4 debido al hecho de que el CaSO4 se presenta típicamente en la forma de yeso con una solubilidad limitada.

El uso de salmuera de alta pureza fue encontrado de interés por esta industria porque permite una mejor eficiencia energética así como la formación de menos residuos. También los productos resultantes de la industria de transformación química pueden ser de una mayor calidad si se usa para hacerlos una salmuera con alta pureza.

Por consiguiente, se han hecho muchos intentos para mejorar la calidad de la salmuera. Una primera solución fue usar sal de alta pureza, la cual era disuelta para hacer tal salmuera. Esta sal de alta pureza puede ser obtenida evitando la cristalización del sulfato de calcio en los procesos de producción de sal añadiendo semillas especificas o aplicando un inhibidor de incrustación. La patente de EE. UU. Nº 3.155.458, por ejemplo, expone como añadir fosfato de almidón a la salmuera en los procesos de cristalización por evaporación. Se dice que el fosfato de almidón mejora la solubilidad del CaSO4, y así previene las incrustaciones y permite la producción de sal de alta pureza y bajo contenido de CaSO4.

Sin embargo, este proceso requiere la purga indeseada de una corriente rica en CaSO4 del proceso de cristalización, y también requiere que la salmuera esté esencialmente libre de bicarbonato.

Otra solución es eliminar impurezas de la salmuera cruda por tratamiento químico de dicha salmuera. Un ejemplo de dicho tratamiento se da en el documento DE-115677 de hace más de 100 años, donde se usa cal hidratada para precipitar hidróxido de magnesio y yeso de la salmuera cruda.

Además de, o en lugar de, estos métodos, se han hecho intentos también para incrementar la pureza de la salmuera mediante la reducción de la cantidad de impurezas, como las mencionadas anteriormente anhidrita, yeso, y polihalita (y/o sus análogos de estroncio) , que se disuelven en dicha salmuera. Esto se hace típicamente añadiendo ciertos agentes al agua que se usa en el proceso, o mediante la mezcla de dichos agentes con la fuente de sal antes de añadir al agua (especialmente para disolventes de sal solar) . De aquí en adelante, estos agentes serán llamados “agentes retardantes”.

En el documento de la República Democrática Alemana Nº 115341 expone que la salmuera, particularmente para su uso en procesos de fabricación de carbonato de sodio, con una reducción de la cantidad de CaSO4 y de MgSO4 puede ser obtenida añadiendo sulfonato de lignina de calcio al agua que se usa para producir la solución de salmuera. La adición de sulfonato de lignina de calcio bajará supuestamente la solubilidad del CaSO4 y del MgSO4.

El documento de EE.UU. Nº 2.906.599 revela el uso de un grupo de fosfatos, denominados “polifosfatos”, incluidos los hexametafosfatos, para reducir la velocidad de disolución del sulfato de calcio (anhidrita) , dando lugar a salmuera con iones de calcio y sulfato reducidos. A bajas concentraciones (p.ej. por encima de 50 ppm en la salmuera) se encontró que los hexametafosfatos son los agentes mas efectivos, siendo el hexametafosfato de sodio el agente retardante preferido.

Actualmente, otro tipo de agente retardante esta siendo comercializado por Jamestown Chemical Company Inc. bajo el nombre de SSI® 200 (Inhibidor de Solubilidad de Sulfato) . Según la ficha de datos de seguridad del material este contiene ácido dodecilbenceno sulfónico, ácido sulfúrico y ácido fosfórico.

Sorprendentemente, se ha encontrado que el uso de una combinación específica de compuestos da como resultado una reducción del nivel de contaminantes, particularmente de sulfato de calcio, en la salmuera obtenida mediante la disolución de una fuente de sal, cuando se compara la salmuera obtenida cuando se utilizan agentes retardantes convencionales. Se observó que la particularidad mencionada se mantiene cuando la fuente de sal está contaminada con anhidrita, yeso, polihalita, los equivalentes que contienen estroncio de estos compuestos y/o minerales de la arcilla.

Por consiguiente, la invención se refiere a un proceso para fabricar salmuera, mediante la disolución de una fuente de sal que está contaminada con una fuente acuosa de sulfatos de metales alcalinotérreos, donde se usa una cantidad efectiva de una combinación de al menos un agente retardante de bajo y otro de alto peso molecular para reducir la cantidad de sulfato de metal alcalinotérreo disuelto en dicha salmuera. Preferiblemente, la combinación de dos o más compuestos es sinérgica en la reducción del sulfato de metal alcalinotérreo disuelto. Preferiblemente, los agentes retardantes tienen al menos un grupo polar y al menos un segmento apolar en la molécula.

Se encontró que dicha salmuera de alta pureza así obtenida puede ser usada sin ninguna purificación posterior en la cristalización de sal por evaporación y en la industria de transformación química. Sin embargo, si se desea, la salmuera puede ser purificada posteriormente mediante tratamiento químico convencional. También, el uso de inhibidores de incrustación y/o semillas especificas en la técnica de cristalización por evaporación, para prevenir la precipitación del CaSO4, no será requerido. Sin embargo, si se desea, se pueden usar los inhibidores de incrustación y/o las semillas especificas en combinación con la salmuera de alta pureza del presente proceso, que opcionalmente se purifica posteriormente por tratamiento químico.

Además, se encontró que el uso de agentes retardantes según esta invención dio como resultado sistemas que muestran muy poca formación de espuma, una desventaja que se observa a menudo en sistemas convencionales que comprenden sulfonatos y similares.

En una... [Seguir leyendo]

1. Proceso de fabricación de salmuera de alta pureza, donde una fuente de sal que esta contaminada con una fuente de sulfato de metal alcalinotérreo, se disuelve en agua en presencia de una cantidad efectiva de dos o más agentes retardantes para reducir el nivel de dicho sulfato de metal alcalinotérreo en dicha salmuera, particularmente la cantidad de sulfato de calcio, donde dicho nivel se reduce de tal manera que como máximo 80% del sulfato de metal alcalinotérreo se disuelven en comparación a una etapa de disolución en blanco donde no se usa la combinación de agentes retardantes, caracterizado porque se usa al menos un agente retardante de bajo peso molecular que tiene un peso molecular de menos de 800 Daltons y un agente retardante de alto peso molecular que tiene un peso molecular de al menos 1.000 Daltons, donde el agente retardante con el menor peso molecular se selecciona del grupo que consiste en:

- sulfonatos de alquilbenceno, donde los grupos alquilo pueden ser lineales o ramificados,

- fosfatos que son solubles en agua,

- compuestos etoxilados con uno o más sulfito, sulfonato, sulfato, fosfito, fosfonato, fosfato, y/o grupos carboxilo, y

- compuestos de alquilo de C2-C40 con uno o más sulfito, sulfonato, sulfato, fosfito, fosfonato, fosfato, y/o grupos carboxilo;

donde el agente retardante de mayor peso molecular se selecciona del grupo que consiste en compuestos con cadenas principales de alquilo opcionalmente substituidas, lineales o ramificados, que están funcionalizadas con sulfonato, sulfato, fosfito, fosfonato, fosfato, y/o grupos carboxilo;

y donde la combinación de dos o más agentes retardantes es sinérgico en la reducción del sulfato de metal alcalinotérreo disuelto.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, donde el agente retardante de mayor peso molecular se selecciona del grupo que consiste en lignosulfatos, fosfolípidos, y poliacrilatos, preferiblemente fosfolípidos.

3. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la combinación de los agentes retardantes es una mezcla de fosfolípidos de bajo y alto peso molecular, preferiblemente derivados de células de levadura, particularmente de levadura de panadería.

4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la salmuera se purifica posteriormente mediante un tratamientos químico convencional.