Введение к работе
Актуальность проблемы. Актуальность разработки технологии переработки сернокислотных отходов связана с необходимостью поиска путей рационального использования промышленных отходов, которые зачастую сами являются ценным химическим продуктом либо сырьем. Одним из таких веществ является отработанная серная кислота (ОСК), образующаяся в ходе технологических процессов. В настоящее время объем ОСК составляет порядка 1 млн. т/год, что составляет около 10% от годового выпуска товарной серной кислоты. Выбор способа регенерации отработанной серной кислоты обусловливается как концентрацией моногидрата, так и качественным и количественным составом органических и неорганических примесей. Однако существующие методы очистки в основном предназначены для очистки ОСК от одного вида загрязняющих веществ. Реальные кислые отходы часто содержат в своем составе несколько загрязняющих веществ, и в этом случае задача очистки значительно усложняется. Одним из таких отходов является ОСК производства метилметакрилата (ММА), который является ценным химическим продуктом. Кроме серной кислоты, данная ОСК содержит 40% бисульфата аммония и до 6% органических примесей (входят метанол, метилметакрилат, ацетон, метил-оксиизобутират, масляная кислота и др.). В настоящее время ее переработку осуществляют путем нейтрализации аммиаком с получением сульфата аммония. При этом часть органических примесей переходит из ОСК в товарный продукт, что приводит к снижению его качества. Кроме того, серная кислота, содержащаяся в ОСК, выводится из технологического цикла и переводится в низкокачественный продукт. В связи с этим проблема переработки отработанной серной кислоты производства метилметакрилата остается актуальной технической и экологической задачей.
Разработанная и прошедшая опытную проверку технология переработки ОСК производства ММА может быть использована для регенерации других сернокислотных отходов, содержащих значительное количество бисульфата аммония, например, производстве жидкого диоксида серы. Автор выражает благодарность к.т.н., ст.н.с. Борисенко А.С. за пордацоддаИкНАЙ&МЪпФНной работы
вНЬЛИСЛЕКА
4 Целью работы явилось исследование процессов термического разложения серной кислоты, сульфата аммония, выделения плава сульфата аммония из ОСК, получение из него товарного сульфата аммония и разработка технологии комплексной переработки ОСК произ"водства ММА, позволяющей также получать товарные сорта серной кислоты.
Научная новизна. Проведено исследование совокупного влияния параметров процесса термического разложения серной кислоты на выход диоксида серы. В результате выведено уравнение, учитывающее и позволяющее определить оптимальные условия терморазложения. На основании обобщения известных закономерностей и проведения дополнительных исследований предложен и экспериментально обоснован механизм термического разложения сульфата аммония, определена энергия активации и порядок протекающих в процессе разложения реакций. Впервые изучен процесс выделения плава сульфата аммония из ОСК в прямоточном и противоточном режимах. Получены новые данные о влиянии температуры и времени пребывания плава в печи на состав плава и выход сульфата аммония, а также на степень разложения серной кислоты в печи термолиза. Определены условия, позволяющие получить до 80% исходного сульфата аммония в виде товарного продукта с минимальными потерями H2SO4.
Изучен процесс выделения сульфата аммония из плава методом перекристаллизации. По результатам экспериментов расчитаны константа скорости кристаллизации и выход сульфата аммония. Показано, что сажистые частицы, находящиеся в плаве, отрицательно влияют на'процесс кристаллизации сульфата аммония из раствора, не позволяя получать крупные кристаллы достаточной чистоты. После отделения сажистых частиц фильтрованием получен сульфат аммония, не содержащий органических примесей и удовлетворяющий требованиям ТУ2141-036-05761689-2000, что позволяет рекомендовать данный продукт к применению в промышленности, сельском хозяйстве и т.д. На основе полученных данные составлена принципиальная технологическая схема переработки ОСК производства ММА, позволяющая получение товарных сортов серной кислоты и сульфата аммония.
5 Практическая значимость и реализация результатов работы. Для
комплексной переработки ОСК производства ММА предложен двустадийный метод ее регенерации: на первой стадий-выделение при температуре 350С плава сульфата аммония, на второй-термолиз паров серной кислоты при температуре 1000С. Внедрение в промышленность данного способа позволит сократить объем закупаемой серной кислоты на 30000 т/год и получить сульфат аммония более высокого качества, чем по базовому методу. Технология регенерации данной ОСК с получением товарного сульфата аммония и товарной серной кислоты разработана и испытана на пилотной установке. Подготовлены исходные данные для проектирования промышленной установки.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на IV международной конференции: "Инженерная защита окружающей среды" (Москва, 2002 г.), на региональном научно-техническом форуме "Будущее технической науки Нижегородского региона" (Н.Новгород 2002 г.), На VIII нижегородской сессии молодых ученых (Н.Новгород, 2003г.), V международной конференции: "Инженерная защита окружающей среды" (Москва, 2003 г.), на научных семинарах и конференциях Дзержинского филиала НГТУ 2002-2003 г.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 3 статьях и 4 тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы, включающего<^[ наименования. Объем диссертационной работы: ^я/'страниц машинописного текста, <^ггаблиц„)&5рисунка.
