Способ получения катионита для умягчения и обессоливания воды

 

Изобретение касается сероорганических соединений, в частности способа получения катионита для умягчения и обессоливания воды. Цель - упрощение и снижение энергоемкости процесса и улучшение качества катионита. Процесс ведут взаимодействием кислых гудронов, содержащих 58 - 83,5% H<SB POS="POST">2</SB>SO<SB POS="POST">4</SB>, с бурыми углями фракции 0,25 - 1,00 мм, содержащими 40 - 80% кокса, при массовом соотношении бурый уголь - кислый гудрон 1 : 4,00 - 4,50, перемешивании и 150 - 155°С в течение 1,5 - 2 ч. Затем реакционную массу обрабатывают водой при массовом соотношении твердая масса - вода 1 : 0,75 - 1,00 и перемешивании без нагревания в течение 10 - 15 мин. Способ позволяет снизить энергоемкость процесса за счет экономии 0,24 - 0,42 гкал тепла сырья, улучшить качество катионита за счет отсутствия в нем водо-, щелочнои кислоторастворимых органических веществ и упростить процесс за счет исключения стадии сульфирования и охлаждения реакционной массы, устранения выбросов SO<SB POS="POST">2</SB> и стоков 10 - 15%-ного раствора H<SB POS="POST">2</SB>SO<SB POS="POST">4</SB>. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4424825/23-04 (22) 04.02.88 (46) 30.06.90. Бюл. Р 24 (71) Затиссянский химический завод, Институт общей и неорганической химии АН УССР и Надворнянский нефтеперерабатывающий завод (72) А.Д.Биба, Н.Г.Васильев, Ф.В.Пирус, В.А.Ларин, Л,П,Буний,, В.М.Дутчак, Н. Г.Вилесов, Ю.С,Попович, В.Ф.Рошко, Д.Н.Ружило, В.Г.Чоповый, М,А.Досыга, N.Â.Ïîêîòûëî и В. Ю, Голыч (53) 547,541.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 1257076, кл. С 08 7 5/20, 15.10.84. (54) CII0COB ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНИтА ДЛЯ

УМЯГЧЕНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОД! (57) Изобретение касается сероорганических соединений, в частности способа получения катионита для умягчения и обессоливания воды. Цель — упрощение и снижение энергоемкости проИзобретение относится к усовершенствованному способу получения катионита, который может быть использован для умягчения и обессоливания воды.

Целью изобретения является упрощение и снижение энергоемкости процесса и улучшение качества катионита.

Способ получения катионита включает нагрев кислого гудрона (КГ) с бурым углем (БУ) фракции 0,25-1,00 мм при массовом соотношении БУ:КГ 1 (4,00-4,50), температуре 150 .I 55 С в течение 1,5-2 ч, обработку

„„Я0„„1574593 А1 (1)5 С 07 С 309 00 С 08 Х 5/20 цесса и улучшение качества катионита. Процесс ведут взаимодействием кислых гудронов, содержащих 58

83,5% Н ЯО, с бурыми углями фракции

0.,25-1,00 мм, содержащими 40-80% кокса, при массовом соотношении hypbN уголь — кислый гудрон 1:4,00-4,50, перемешивании и 50-155 C. в течение

1,5-2 ч, Затем реакционную массу обрабатывают водой при массовом соотношении твердая масса - вода 1:0,75-1,00 и перемешивании беэ нагревания в течение 10-15 мин, Способ позволяет снизить энергоемкость процесса за счет экономии 0,24-0,42 гкал тепла/т сырья, улучшить качество катионита за счет отсутствия в нем водо-, щелочно- и кислоторастворимых органических веществ и упростить процесс за счет исключения стадии сульфирования и охлаждения реакционной массы, устранения выбросов ЯО и стоков 10—

15%-ного раствора Н БО . 2 табл. горячей реакционной массы водой при массовом соотношении 7:Æ (твердая масса-вода-жидкая масса) 1:(0,75—

1;00) и перемешивание в течение

10-15 мин. Аипьтоацию зернистого катионита и концентрированной химически чистой серной кислоты, Способ осуществляют следующим обр азом.

Кислый гудрон (химический состав, мас.%: моногидрат серной кислоты

58-83,50; органические соединения

0,5-40; вода — остальное) загружают в эмалированный реактор, затем при

1574593

40 перемешивании небольшими порциями прибавляют природный бурый уголь

Аракции 0,25-1,00 (химический состав, мас.%: кокс 40-80; летучие соединения 10-40; зольность 5-15; сера

О, 1-5; вода — остальное ), сохраняя при этом массовые соотношения бурый уголь:кислый гудрон, равные 1: (4,00

-4,50) . Реакционную массу через стенку эмалированного реактора наг" ревают водяным паром с температурой

150-155 С в течение 1,5-2 ч. Затем отключают обогрев и к реакционной массе при перемешиваниИ приливают во- 15 ду, сохраняя при этом массовые соотношения Т: Ж 1: (О, 75-1,00 ) . Реакционную массу с водой перемешивают в течение 10-15 мин, затем отфильтровывают. 10

Фильтрат химически чистой серной

:;ислоты используют в производстве синтетических жирных кислот или минеральных удобр ений, Кристаллический катионит .на Аильт- 25 ре пятикратно промывают водой, Воду на промывку. берут, сохраняя массовые соотношения Т:Ж 1:(0,75-1,00). Кристаллический катионит влажным может быть использован для очистки воды.

Выход катионита составляет 99,80% от рассчитанного теоретически.

Изобретение иллюстрируется пример ами.

Пример 1. В реактор, снабженный механической мешалкой, холодильником, отверстием для выгрузки катионита, рубашкой для парообогрева и термометром, загружают 400 г кислого гудрона химического состава, мас.%: моногидрат серной кислоты

83,50; органические соединения 12,60; вода 3,90, При перемешиванни кислого гудрона к нему добавляют 100 г бурого угля фракции 1 мм химического состава, мас.%: кокс 80,00; летучие соединения 3 OA вода 7,00.. Затем в рубашку для обогрева в течение 2 ч подают пар с температурой 150 С,реакционнстю массу постоянно перемешивают, При этом реакционная масса превращается в однородную зеАирообразную массу (легкоразрушаемый пенообр азный поликонденсат ) .

После 2 ч обогрева и перемешивания отключают обогрев. К образовав" шейся, однородной зефирообразной массе при перемешивании приливают 375 мл воды и продолжают перемешивать в течение 15 миН. При этом образуется пульпа зернистого катионита в водном растворе серной кислоты, которую через отверстие для выгрузки направляют на вакуум-фильтр. При этом полу-, чают 375 мл фильтрата, водный

34,80%-ный раствор серной кислоты, который используют в производстве синтетических жирных кислот или минудобрения, Зернистый катионит на

Аильтре пятикратно промывают водой по 75 мл. При этом получают 375 мл промывных вод, которые возвращают в процесс на стадию обработки пенообразного ноликонденсата. Промытый катионит выгружают из фильтра, затем сушат его при 140 С до постоянного веса, получая 263,4 г зернистого катионита химического состава, мас.%:

С 47,39; Н 2,36; S 16,77; 0 25,1 1;

Н 0 8,37 ° Статическая обменная емкость полученного катионита по 0,1 н. раствору хлорида кальция равна

4,09 мг-экв/г.

Пример 2. Методика осуществления способа получения катионита аналогична примеру 1. К 450 г кислого гудрона химического состава,мас.%: моногидрат серной кислоты 70,00; органические соединения 26,00; вода

4,00, — при перемешивании небольшими порциями прибавляют 100 г бурого угля фракции 0,5 мм химического сос- . тава,мас,%: кокс 70,00; летучие соединения 15,00; зольность 5,00; вода 10,00. Полученную смесь — 450 r кислого гудрона и 100 r бурого угля— при 155 С перемешивают в течение

1,5 ч, затем отключают обогрев, к реакционной массе при перемешивании приливают 550 мл воды и продолжают перемешивать в течение 10 мин, Образовавшийся осадок кристаллического катионита отАильтровывают, затем сушат, получая 324 r (58,91% от общей массы пер ерабатываемого сырья ) катионита химического состава, мас,%:

С 49,60; Н, 3,89; S 15,65; зольность

0,60; 0-23,44. Статическая обменная емкость полученного катионита по

0,1 н. раствору хлорида калия равна

4,10 мг-экв/г. !

Пример 3. Методика осуществления способа получения катионита аналогична примеру 1. К 400 г кислого гудрона (химический состав,мас.%: моногидрат серной кислоты 58,00; органические соединения 37,20; вода ся за счет отсутствия в нем водо-, щелочно- и кислоторястворимых органических веществ в результате использования бурого угля и кислых гуд р он ов, содержащих 5 8-8 3, 5% серной кислоты, а также зя счет обработки реакционной массы водой в горячем состоянии и перемешивании ее в течение 10-15 мин.

8 качестве 6азового объекта служит производство сульфоуглей, по ко-орому их получают сульфировянием каменных углей при помощи апеумя при температуре 110-140 С в течение 3—

4 ч. Получают сульфоугли, имеющие статическую обменную емкость по

Оу 1 нà раствору у равную ОуЯО

1,00 мг-экв/г.

Сопоставительный анализ базового объекта с данным изобретением по свойству катионитов приведен в тя6л.? .

По своим физико-жлмическим и зкономическим показателям новый катионит для умягчения и обессоливания воды пр евосходит базовый суль фоуголь, выпускаемый нашей промышленностью.

Формул а и зо бр ет ения

Способ получения кятионита для умягчения и о6ессоливания воды, заклю-чающийся в взаимодействии кислого гудрона с органогенными ископаемыми при перемешивании и нагревании и промывке катионита водой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения и снижения энергоемкости процесса и улучшения качества кятионита, в качестве кислого гудрона используют кислые гудроны, содержащие 58,083,5% серной кислоты, а в качестве органогенных ископаемых —, бурые угли фракции 0,25-1,00 мм, содержащие 40—

80% кокса, и процесс ведут при массовом соотношении бурый уголь: кислый гудрон, равном 1:(4,0-4,5), и темпер атуре 150-155 С в течение 1,5 — 2, О ч, затем нагревание прекращают и реак— ционную массу о6ра6атывяют водой при массовом соотношении твердая масса: вода, равном 1:(0,75-1,00), и перемешивании в течение 10-15 мин.

5 1574593

4,80) при перемешивании при6являют

100 г бурого угля фракции 0,25 мм химического состава, мас.%: кокс

40,00; летучие соединения 40,00;. эоль. ность 7,00;.вода 13,00, Полученную смесь (400 r кислого гудрона и IOO r бурого угля) при 150 O перемешивают в,течение 2 ч, затем отключают о6огрев и при перемешивании к реак- 10 ционной массе приливают 500 мл воды.

Полученную реакционную массу с водой перемешивают в течение 15 мин, затем

OTAHJIbTpOBhIBRMT Катионит íà AHJIbT ре промывают водой пять раз по 100 мп, 15 затем сушат до постоянного веса, получая 348,80 r (69,76% от общей массы перерабатываемого сырья ) катионита химического состава, мас. %: С 49, 83;

Н 5,31; S 15,43; О 23,11; Н О 6,32.

Статическая обменная емкость полученного катионита по 0,1 н. раствору хлорида кальция равна 4,09 мг-экв/г.

Из сопоставительного анализа прототипа с.данным изобретением следует, что упрощение процесса получения ка-! тионита в изобретении достигается за счет исключения стадии сульфирования и охлаждения реакционной массы, а также за счет снижения нагрева с 250 — 30

280 С до 150-155 С; за счет устранения выбросов ЯО и устранения стоков

10-15% †íî раствора серной кислоты, загрязненной 0pFаническими веществами; в изобретении положительный эАфект достигается за счет использования 6урых углей и осуществления процесса нагрева при сравнительно низких температурах (150-155 С) в течение 1,5-2 ч. 40

Снижение энергоемкости достигается за счет экономии 0,24-0,42 Гкал тепла (2,88-5,04 py6) на каждой тонне перера6атываемого сырья в результате того, что исключен нагрев при 45

95-100 С в течение ?.-4; на 100

125 С в течение 1-2 ч уменьшен нагрев смеси кислого гудрона с бурым углем, В табл.1 приведены результаты экспериментальных исследований по изу- 50 чению влияния режимных параметров на выход и качество катионита,образующегося при взаимодействии кислого гудрона с бурым углем.

Улучшение качества катионита,по- 55 лученного по изо6ретению,,цостигает15 74593

5 Ua Pl dt л

Э Э IU « IU dl dl Э «dl Э Э dl Э dl Э dl Э dt Э dt Ь Э dl dl Э Э 41

1- ь сч 1с. с. э 1э ь сч 1. э э с- э | с. э 1- с- э ь сэ э с- с ь с. ь сСЭо ф в во ли иввooооо о ос о ивмо о Оолоо О иии ори в о - о э а о ов - - - и o - - о о о л о - - - о о - - - - - - - o

« *

М -ЧГ ЧГ W O М W . М .М W CЛ . т -М - т |"| -О -О -О --4 М Э W a т W -О .Э W -Э ооь а мо счво

ЮЮо- тоол сч о о an м м м о о о о сч с | о о а

Г ОО Со ФООММ с | с 1 е и О О О г» а o o г во1 Фао маОООО оооо— оо---моол

1 ООсЧ

« оооа

Cta

О О О О С«. Л вЂ” аооc О в m оо о а а а |л а и а л а an а а а а а сл а О о л и и и и и и а и а an и м; л а оао л а л о сч о и о а о о а î а an an а и а и а и сч о t» а а а а vt и и и и и л и а an а и л и

0 an г» о л г» л л t» л л л «««л t л г- C л л л t» t» л t» л t» л л л t»

СЧ |Ч С- С | СЧ СЧ СЧ С| СЧ СЧ СЧ СЧ Л О И Л СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ ГЧ СЧ ГЧ СЧ СЧ СЧ С-1 СЧ

М О Л -4

СЧ N М

О О О О Î И О И и О И О Î O Î 0 Î Î Î Î O О О О О О О О О О О О О О с 4 с4 сч сч N сч сч m в cta в в о о в сч сч N о в m в О в в в о с4 с | сч с 4 с сч

an an а |л î î o o an an an о и а а сл о о о а и а и и а и а и î o o о о о а и а гл .э а и а м1 сл а о an а а а an а а и а и а а an и а и и и и и м1 м;

o o an o o an с4 сч |л о сч оооо-—! о о о о о о о о о о о о о о о о о î î о о î о о о о o o o о о o o o о о а о а а а а а а а и и м1 а и и и и а и и а а л и |л и и и а |л а а

« 1

cnw tn»tMw w»tow »t M Ф.Ф.Ф Ф.Ф Ф Ф м-т.м Ф-Ф-Ф Ф-Ф и т Ф

Ct CI а ьЬ

Э I о р

l k lc g о и

ml p аэоо сч ) И

О I1. И о

5 Cd

Э ж

М о г«р осооооооооооoооооооооoоo too лоооoо

t г»г с»г t»t t t»лллг лллллг»ллг лt»м<сосоллллс»

О Î Î 0 0 Î Î Î Î O Î 0 О О Î Î О Î О Î О O О О О О О О О О О О О ааааа а а а а и а м1 сл |л и и л и и а и и а и а и а а а и и л а

О î 0 î 0 о о о о о о о о о о о о o o а а о л о о 0 о о о о 0 0 о

m со со а m m co со со со m со со со m со а а m л и л - о со m m m m со со m m и а о о а о а а а и а и а а и а а и а а и а а а а л а а а а а а и и а

O СЧ И СЧ N N N N N С 4 N N C4 СЧ СЧ N C4 N C4 С | СЧ N сЧ N N С4 N N N N СЧ N — N Е1 СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ С.l СЧ N СЧ C4 C.: ОI C I С.| СЧ СЧ с-| СЧ СЧ СЧ СЧ ГЧ СЧ О| СЧ СЧ СЧ осчмма олаво — счм-саалсово счм — СЧ и 4 и а лса в - — — — — С4 СЧ СЧ С4 СЧ СЧ C | N СЧ СЧ и М М М

I о

Ю 1 и 1

1! о

m I

I а сч

СЧ

1

Ф и

10

1574593

Таблица2

Наименование показателей Базовый сульфоуголЬ

Катионит по изобретению

Насыпная масса, кг/л

Удельный объем, мл/г

Влажность, Х

Статическая обменная емкость (СОЕ): а) по 0,1 н. раствору б) по 0,1 н. раствору

Na0H

Динамическая обменная емкость (ДОЕ) по 0,007 раствору мг-экв/л

Стабильность: а) к кислотам б) к щелочам

Максимальная рабочая темпер атур а, С

Внешний вид

Размер зерен, мм

Производительность 1 т катионита по 0,013 н, раствору в воде, м

Себестоимость 1 т катионита, руб.

0,75-0,80

2,8"3,0

40-50

0,65-0,70

2,30-2,60

20-40

0,80-1,10

2,5-3,6

4, 10-4,90

4 10-4,90 н °

250-300

1200-1300

Стойкий

Малостойкий

Стойкий

Стойкими

Черные з ер на

0,25-0, 70

120-130

Черные зерна

0,25-1 00

300

304, 4

Составитель Т. Власова

Техред А.Кравчук

Корр ек тор Н . Кор оль

Редактор А.Маковская

Заказ 1756 Тираж 351 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101