Ежегодная Международная конференция "Сотрудничество для решения проблемы отходов"


Главная страница
Сведения об авторах

 

Технология регенерации отработанных сернокислотных растворов, содержащих сульфат натрия

Ульянов В. П., Булавин В. И., Крамаренко А. В., Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина

Одна из важнейших проблем, возникающих на предприятиях химической промышленности при создании безотходных систем водного хозяйства, — утилизация отработанных растворов (ОР), содержащих серную кислоту и ее соли.

Специалисты УкрГНТЦ «Энергосталь» и НТУ «ХПИ» разработали и в опытных условиях испытали новую эффективную технологию полной и безотходной регенерации ОР, образующихся при кислотной обработке стекловолокна, стеклотканей и стеклонитей. Состав ОР приведен в таблице.

                   Качественный и количественный состав ОР

Компонент

Содержание

Н2SO4, мас. %

17,8–25,4 

Катионы, г/л

Na+

8,12–37,46

Mg2+ 

0,21–0,32

Са2+ 

0,21–0,42

Fe2+ 

Следы

Fe3+

0,035–0,093

А13+

0,020–0,035

Zn2+

Следы

Pb2+

Следы

Анионы, г/л

SiO32–

Следы

SO42–

41,96–288,75

NO3

Следы

Сl

0,107–0,331

Органические примеси (замасливатель)*, г/л

5,85–13,10 

          * Смесь полиэтиленгликолевых эфиров высших жирных кислот,
дибутилсебацианат, дициндиамидформальдегидная смола
карбозолин, эмульсол Т, пеногаситель «Пенту-465».

Регенерация серной кислоты включает следующие процессы:

— концентрирование упариванием исходных ОР;

  термическое разделение упаренных ОР в аппарате с кипящим слоем на твердый продукт (сульфат натрия) и парогазовую смесь, содержащую SO3, пары серной кислоты и воды;

  конденсацию смеси и получение концентрированной H2SO4.

Режим проведения регенерации предусматривает:

— предварительную очистку ОР от органических примесей путем их коагуляции;

—    концентрирование ОР выпариванием при оптимальной температуре до оптимальных характеристик (степени упаривания, фракционного состава (твердая и жидкая фазы), концентрации серной кислоты);

   выделение из упаренных ОР парогазовой смеси и твердой фазы сульфата натрия (гранулированный продукт) при оптимальной температуре (без образования SO2) и оптимальных характеристиках псевдоожиженного слоя и теплоносителя; парогазовая смесь содержит SO3, пары серной кислоты и воды (содержание Н2SO4 и SO3 86,5–98,5 об. %);

   конденсацию парогазовой смеси на поверхности конденсаторов с получением концентрированной серной кислоты.

Предложенная технология обеспечивает высокую степень очистки отходящих газов от серной кислоты (99,7 %) и исключает загрязнение атмосферы.

Технологическая схема установки состоит из трех основных узлов. Первый узел связан с приемкой и хранением ОР.

Второй узел предназначен для концентрирования ОР путем упаривания и получения конденсата воды, который используется для приготовления рабочих растворов серной кислоты.

Основное оборудование включает теплообменник для конденсации паров воды и реактор-концентратор — толстостенный чугунный резервуар, снабженный гуммированной мешалкой. Нагрев аппарата осуществляется через стенку пламенем газовой или мазутной горелки. Материал реактора —   высокоуглеродистый или высококремнистый чугун, устойчивый в кипящем ОР и парогазовой среде.

В третьем узле протекают следующие процессы:

   термическое разложение упаренного раствора с получением гранулированного сульфата натрия;

   очистка от пыли парогазовой смеси, содержащей серную кислоту, ее охлаждение и конденсация с образованием концентрированной кислоты;

   очистка отходящих от конденсатора газов от возможного проскока тумана серной кислоты.

Регенерированная серная кислота по химическому составу и физико-химическим свойствам (содержание Н24 98,3—98,6 %, плотность 1 840—1 841 кг/м3, кинематическая вязкость 12,0—12,1 мм2/с) удовлетворяет требованиям, предъявляемым к исходной кислоте, применяемой для приготовления рабочих растворов при кислотной обработке стеклонитей, стеклотканей, стекловолокон, и может использоваться в качестве оборотного продукта. Степень регенерации серной кислоты составляет 99,4—99,6 %.

Гранулированный продукт c массовой долей Na2SO4 93,34—95,84 % и размером частиц около 3 мм (75 % по массе) соответствует ГОСТ 6318-77 «Натрий сернокислый технический. Технические условия» (марка Б). Его можно применять в качестве добавки к шихте при производстве стекломассы или на химических заводах как вторичное сырья для получения сульфата натрия.

Технология регенерации предусматривает также утилизацию физического тепла основной части отходящих от реактора-концентратора топочных газов в системе предварительного подогрева исходных ОР, что обеспечивает снижение расхода топлива на 75 %.

Разработанная технология не только соответствует уровню лучших зарубежных аналогов, но имеет по сравнению с ними ряд преимуществ: значительно упрощена схема регенерации, не применяются дорогостоящие химические реактивы, обеспечивается селективное и практически полное извлечение кислоты. 

Recovery Technology for Spent Sulfuric Acid Solutions Containing Sodium Sulphate

Ulyanov V. P., Bulavin V. I., Kramarenko A. V., National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, Ukraine

A new and efficient complete recovery technology for spent etching solutions (ES) containing sulphuric acid and sodium sulphate has been developed by the specialists of the UkrSSEC «Energostal» and NTU «KhPI». The proposed technology uses ES evaporation, its separation in the fluidized bed into the steam-gaseous mixture containing sulphuric acid and water vapour, and sulphuric anhydride; and condensation stage to generate concentrated sulphuric acid and granulated sodium sulphate.


 

Главная страница

Сведения об авторах

Ульянов Владимир Павлович, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., кафедра общей и неорганической химии, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Фрунзе, 21, Харь­ков, 61002, Украина. Тел./факс (057) 338-34-39
Булавин Виктор Иванович, канд. хим. наук, проф., зав. кафедрой общей и неорганической химии, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Фрунзе, 21, Харьков, 61002. Тел.: (057) 707-64-92, (0572) 64-19-17.
E-mail
Крамаренко Андрей Викторович, ст. преподаватель, кафедра общей и неорганической химии, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Фрунзе, 21, Харьков, 61002. Тел.: (057) 707-64-92, 701-58-70.
E-mail

 

 

  Rambler's Top100


© Независимое агентство экологической информации
Последние изменения внесены 21.09.10