Способ переработки отработанной серной кислоты

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 01 В 17/58

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 4Ыяяр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 4900109/26

22) 08.01,91

46) 23.03.93, Бюл. ЬЬ 11

71) Нижегородский политехнический инсТитут

72) А.А.Белов, С.Е.Когтев и И.С.Никаноров, 6) Когтев С.Е. и др, Межвузовский сборник научных трудов. Минеральные удобрения.

Новые исследования и разработка. -Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 18987.

Авторское свидетельство СССР

Ь 1638106, кл. С 01 В 17/90, 1988, (Б4) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ф7) Использование: в области регенерации серной кислоты из отработанных сернокислотных растворов, отходов производства

Изобретение относится к технике регенерации отходов серной кислоты, частично нейтрализованных аммиаком, содержащей органические соединения, и может быть использовано при регенерации серной кислОты отхода производства акрилатов.

Целью изобретения является сокращение продолжительности процесса и повышение экономичности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что иЗ зоны разложения выделяют зону испарения, в отход добавляют 0,01-0.5% сульфонала, триполифосфата натрия, т инатрийфосфата, динатрийфосфата и упаривание отхода ведут до остаточной влажности 5-20%. В этом случае объем пены при у 1аривании уменьшается в 3-6 раз, тем самым улучшаются условия массопередачи

„„5U„„ 1803380 А1 акрилатов, в производстве концентрированной серной кислоты и олеума, а также при переработке сернокислотных отходов, Сущность способа заключается в том, что в исходный раствор серной кислоты перед подачей его в зону испарения вводят 0,010,5% сульфонола, или триполифосфата натрия, или тринатрийфосфата, или динатрийфосфата и процесс испарения ведут до остаточного содержания влаги 5-20%, а полученный плав нагревают при 300-700 С для выделения сульфата аммония. Продолжительность процесса составляет 5 мин, выход сульфата аммония 95-96,5%. Степень разложения образующейся газовой смеси до S02 99,2%, 1 табл. процесса выпаривания и снижается общий Q0 объем выпарных аппаратов в 2-5 раз. Упа- С) ренная влага выводится из последующих (1 стадий и в виде пара используется на нужды предприятия.

Полученный после выпарки раствор направляется в вертикальную часть печи, где происходит испарение остаточной влаги и кислоты при 300-700 С, а плав сульфата ам-,Р мония выводится через нижнюю часть на 4 переработку. Газообразные продукты поступают в высокотемпературную часть печи, где происходит разложение триоксида серы да диоксида серы.

Остаточное содержание влаги 5 обусловлено максимальной температурой упаривания, которая составляет 170-250 С и которая обусловлена термической устойчи1803380 востью добавляемых веществ. Повышение температуры упаривания выше 250 С приводит к быстрому их разложению и кэк правило к заметному пенообразованию, Оставлять в растворе более 20 влаги не экономично, т.к. вся она попадает в высокотемпературную зону, что потребует увеличения энергозатрат.

Количество добавок 0,01-0,57 от массы перерабатываемого раствора обусловлено тем, что добавление их в перерабатываемый раствор менее 0,01 не приводит к сколько-нибудь заметному снижению пенообразования, а добавление их более 0,5 не целесообразно, т.к. дальнейшее увеличение массы добавок не приводит к снижению объема пены.

В вертикальной части печи уменьшение температуры менее 300 С не позволяет выделить плав сульфата аммония, а разложение при температурах более 700 С приводит к значительному разложению сульфата аммония, что снижает его выход.

Стадия разложения триоксида серы при температурах 800-1000 С хорошо известна и не вызывает затруднений, Предлагаемый способ регенерации сернокислотных отходов производства акри латов позволяет получить сульфат аммония, который можно использовать как удобрение, и одновременно сернистый газ для получения товарной серной кислоты. Причем процесс протекает за меньшее время, требует меньших энергозатрат и имеет уменьшенные размеры выпарных установок.

Способ осуществляют следующим образом.

В сернокислотный отход производства акрилатов, 100 гl мин добавляют 0,01-0,57 сульфонола и подают в выпарной аппарат, где при температуре 170-250 С происходит удаление влаги до остаточногв ее содержания в отходе 5-20 . Частично. упаренный раствор (плав) направляют в вертикальную зону печи, где плав нагревают до температуры 300-700 С, В этой зоне происходит испарение избыточной влаги и кислоты.

Образующийся плав сульфата аммония выводится из нижней части печи и подается на дальнейшую переработку, Образующийся газовый поток, содержащий в своем составе пары воды, двуокиси углерода и серный ангидрид, направляют в высокотемператур.ную зону печи, где происходит разложение серного ангидрида в сернистый в среде продуктов сгорания углеводородного топлива при температуре 800-900 С. Отходящие из печи газы пропускали через холодильник, где отделялись пары воды и неразложившейся кислоты, и собирали в аспиратор, Анализ газов на содержание оксида серы осуществляли хроматографически, анализ плавэ на аммонийный азот проводили фор5 мальдегидным способом, на сульфат-ион-— спектрофотометрически.

Пример 1. В раствор отработанной серной. кислоты производства метилметакрилата 100 г/мин, содержащий 30 моно- гидрата серной кислоты, 307; сульфата аммония и 6 j органических соединений. добавляют сульфонол в количестве 0,02 и подают в выпарной аппарат, где раствор упаривают при температуре 250 С до оста15 точного влагосодержания 107;, пары воды удаляют из испарителя, а раствор подают в вертикальную зону печи, где происходит его разложение при 600 С. Получившийся плэв сульфата аммония выводится из нижней ча20 сти печи в виде продукта, а газовый поток, содержащий диоксид углерода, пары воды и триоксид серы, поступает в высокотемпературную зону печи, где происходит разложение триоксида серы до диоксида серы при

25 температуре 350 С, степень разложения триоксида серы 99,2 . Выход сульфата аммония — 95%, расход тепла на испарение

0,19 кг/кг,мнг, относительный объем пены—

20 Р. Общее время процесса 5 мин. Пример

30 приведен в таблице, Анализ результатов, представленных в таблице, показывает, что отличительные признаки действительно оказывают существенное влияние на показатели процесса.

35 Так, уменьшение количества введенных добавок до 0,005 приводит к значительному пенообразованию (отн,объем пены 350%), а вследствие этого к уменьшению скорости массоотдачи и в результате к

40 увеличению времени процесса до 9,3 мин, Увеличение количества добавок до 0,67; не приводит к дальнейшему уменьшению обьема пены при упаривании, который сохраняется на уровне 20 Д, Общее время процесса

45 сохраняется также на уровне 4,8 мин, Уменьшение температуры в зоне выделения сульфата аммония до 280 С хоть и позволяет выделить почти весь сульфат аммония (98,1 /), однако он содержит значи50 тельное количество (до 15-20%) серной кислоты, а увеличение температуры до

720 С приводит к значительному снижению доли выделяемого сульфата аммония (69,0 / от его исходного содержания).

Применение предлагаемого способа имеет следующие технико-зкономические преимущества: — позволяет уменьшить общее время проведения процесса с 10 до 4,8 мин;

1803380 — позволяет уменьшить общий объем выпарных аппаратов в 2-5 раз.

- позволяет произвести экономию топлива за счет уменьшения доли влаги, посту-!

1ающей в высокотемпературную зону.

Формула изобретения

Способ переработки отработанной серцой кислоты. содержащей сульфат аммония, включающий упаривание ее с получением булава сульфата аммония и разложение образующейся газовой смеси при 800-1000 С с получением диоксида серы, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса и повышения его экономичности, в исходный раствор перед

5 упариванием вводят 0.01-0.5 мас,g сульфонола, или триполифосфата натрия, или тринатрийфосфата, или динатрийфосфата, упаривание ведут до остаточного содержания влаги 5-20 и полученный при этом

10 плав подвергают термообработке при 300700 С.

Разложение газов О б щ и и расход

Общее время процесса, Выделение сульфата

Ф аммония

Концентрирование

Пример Добавка температура, С температура размазута, кг/кг мнг степень разлож. триоксида остаточное влаговыход сульфата аммония от его исотносительный объем пеколичество добавки. мас. $ содержание, 1 ложения. с серы ходи; содер., сульфа280 зоо

7ОО

720 нол триполифосфат натрия тринатрий фосО.П5

6.8

98,9

В,г

500

900

96.2

0,2

1О

6,9

99,1

0,175

7,9

500

900

96,0

0,2 фат динатрий

98,7

0,175

7,1

500

8.!

9ОО

95 8

0,2 фосфат

l1o прото10

0.19

900

500

0,2 типу т

При оптимальном содержании добавок «0,2 $.

Составитель Л.Темиров

Техред M.Моргентал Корректор М.Петрова

Редактор

Заказ 1031 ° Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 о

0,005 о.о!

0.1 о,г

0.5

0,6

60 зо

20 го го зо.о

28.0

12

5

98,1

98,О

96,5

95,3

82.3

7О,З

69,0

9ОО

900 !

О0О ооо, 1ООО

89

89

99

99

99,2

99.2

99.2

О,!9

О,!8З о.по

0.175

0,160

0,160

0,160! о

9,3

8,2

7,!

5,0

4,8

4,8