Способы очистки сточных вод коксового производства с высокой концентрацией фенолов и роданидов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В процессе коксования угольных шихт наряду с другими летучими продуктами образуются фенолы. Простейшим из фенолов, гидроксильное производное бензола, является фенол С₆Н₆О. Ближайшими гомологами фенола являются другие гидроксильные производные толуола - крезолы С₇Н₈О (орто-, мета- и пара-), гидроксильные производные ксилола - ксиленолы С₈Н₁₀О и многоатомные фенолы.

Глава 1. КОКСОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

Наиболее важным представителем является фенол С₆Н₅ОН. Это кристаллическое бесцветное вещество, плавится при 40,9°С, кипит при 181,75°С. Фенол обладает характерным запахом, токсичен. Граница восприятия запаха фенола в воздухе равна 4 мг/м³, предельно допустимая концентрация в воздухе рабочих помещений 5 мг/м³, в водоемах 0,001 мг/л. Фенол хорошо растворяется в воде. Неограниченная растворимость фенола в воде начинается при 65,3°С, для крезолов эта температура выше (для пара-крезолов 142,6°С, мета-крезолов 148,8°С и орто-крезолов 168,9°С). Фенолы малодиссоциированы в водном растворе, поэтому их кислотные свойства выражены слабо, но при взаимодействии со щелочами они образуют соли феноляты. Содержащиеся в прямом коксовом газе фенолы не извлекаются из него специальными методами. Извлечение фенолов из газа происходит на всем пути обработки коксового газа начиная от газосборников коксовых печей и заканчивается в аппаратуре улавливания бензольных углеводородов. Выделение фенолов из газа основано на их способности растворяться в воде, смоле и в поглотительном масле. При охлаждении коксового газа в газосборниках и первичных холодильниках до 30% фенолов, содержащихся в нем, растворяется в надсмольной воде, главным образом фенол и крезолы, основная часть фенолов абсорбируется сконденсировавшейся смолой. В небольшом количестве фенолы выделяются из газа поглотительным маслом в бензольных скрубберах и при дистилляции масла с сырым бензолом. Следовательно, фенолы распределяются между надсмольной водой, смолой, сырым бензолом, газом и другими продуктами коксования. Фенолы, как продукт коксования углей извлекаются из надсмольной воды, из каменноугольной смолы при ее ректификации, из сепараторных вод смолоперегонного цеха, цеха ректификации сырого бензола и отделения дистилляции сырого бензола. Фенолы, содержащиеся в сыром бензоле, не выделяются и являются потерями производства.

Сточные воды коксохимических заводов складываются из влаги шихты, пирогенетической влаги, технической воды и водяного пара, соприкасающегося в технологических процессах с химическими продуктами коксования при переработке каменноугольной смолы, сырого бензола и др. Количество сточных вод и концентрация в них загрязнений зависят от качества коксуемых углей, условий эксплуатации и состояния химической аппаратуры. Количество сточных вод на 1 т коксуемой шихты составляет 0,25-0,3 м³/ч, так что для современного шестибатарейного завода с печами большой емкости абсолютное количество сточных вод составляет 150-170 м³/ч. Основными источниками сточных вод химического завода являются: сточные воды; сепараторные и отстойные воды бензольных отделений и цехов по переработке смолы и сырого бензола. Кроме того, сточные воды содержат различные масла, взвешенные вещества и прочие примеси органического и неорганического происхождения. Большинство из этих примесей являются вредными, затрудняющими использование сточных вод в производстве. Наиболее вредными примесями являются фенолы. Поэтому все воды получили наименование «фенольные».

Фенолы и его гомологи, сероводород, цианистые и роданистые соединения и содержащиеся в маслах соединения непредельного характера легко окисляются, они поглощают в процессе своего разрушения значительное количество растворенного в воде кислорода, необходимого для нормального развития растительного и животного мира водоема. Реакции взаимодействия различных примесей сточных вод с кислородом приводятся ниже:

С₆Н₅ОН + 7О₂ = 6СО₂ + 3Н₂О;

2NaCNS + 3O₂ = 2SO₃ + 2NaCN;

2SО₂ + О₂ = 2SО₃,

Попадание фенолов и других вредных примесей в водоемы приводит к массовой гибели животных организмов и, в частности, рыб. Кроме того, подвергнутая хлорированию питьевая вода, в которой на сто миллионов весовых частей ее приходится одна весовая часть хлорфенола, приобретает крайне неприятный и трудноудалимый вкус.

Содержание других загрязняющих примесей нормируется величиной БПК (биохимическая потребность в кислороде).

Огромный вред, причиняемый населению и народному хозяйству сточными водами, загрязненными фенолами и другими вредными примесями, делает обезвреживание этих вод важной народнохозяйственной задачей. Обезвреживание сточных вод коксохимических заводов важно не только с точки зрения улучшения их состава, но и одновременного получения при этом весьма ценных продуктов, представляющих большой интерес для народного хозяйства. К их числу в первую очередь относятся фенолы. Наиболее концентрированными по содержанию фенолов являются сеператорные воды смолоперерабатывающих цехов (до 8 г/л) и надсмольные воды отделения конденсации (1,5-2,0 г/л). Из смеси этих вод извлечение фенолов наиболее экономично. Содержание фенолов в остальных водах обычно не превышает 0,4-0,5 г/л и извлечение, их экономически нецелесообразно. Средний выход фенолов из сточных вод на 1 т сухой шихты на заводах РФ около 0,010%. Все фенолсодержащие воды химического завода коксохимического производства передаются по специальной канализации, называемой фенольной, для очистки.

ГЛАВА 2. НОВЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД КОКСОВОГО ПРОИЗВОДСТВА С ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ФЕНОЛОВ И РОДАНИДОВ

Способ очистки сточных вод от фенолов с помощью озона недостаточно эффективен, если концентрация фенолов превышает 1 000 мг/л. Обычно в этом случае совмещают озонирование с химическими методами очистки, что приводит к существенному удорожанию, усложнению процесса.

Авторы предлагают новый способ очистки сточных вод с высокой концентрацией фенолов и роданидов, который включает только электрофизические методы: импульсный коронный разряд и искровой разряд в озоновоздушных пузырях внутри воды, импульсный коронный разряд на поверхность воды и ее барботирование озоновоздушной смесью. Работы выполнены по заказу Харьковского коксового завода.

Блок-схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.

Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки:

ГОЗ -- генератор озона; К -- компрессор; ГВИ -- генератор высоковольтных импульсов; СМ -- смеситель; РК1 -- 1-я рабочая камера (с импульсным коронным разрядом в озоновоздушных пузырях); РК2 -- 2-я рабочая камера (с импульсным коронным разрядом на поверхность воды); Н -- насос с электродвигателем; ИП -- источник питания электродвигателя насоса

Насосом Н воду прокачивали через рабочую камеру РК1, где обрабатывали импульсным коронным разрядом с высоковольтного острийного электрода генератора высоковольтных импульсов ГВИ через озоновоздушный пузырь на его поверхность, т. е. водную поверхность внутри объема обрабатываемой воды. При этом вода проходила через смеситель СМ, в котором смешивалась с озоновоздушной смесью, подаваемой из генератора озона ГОЗ, и обогащалась растворенным озоном. Озоновоздушную смесь подавали и в РК1 для барботирования воды. После обработки в РК1 воду фильтровали через бумажный фильтр.

Затем в рабочей камере РК2 воду обрабатывали импульсным коронным разрядом в озоновоздушной смеси на поверхность тонкого (2--7 мм) слоя воды (см. пунктир на рис. 1). При этом смеситель СМ не использовали. После обработки в РК2 воду фильтровали через бумажный фильтр.

В обеих рабочих камерах обработку длительностью 1--2 часа осуществляли 1--2 раза. Объем воды составлял примерно 0,5 л.

На рис. 2 приведена фотография импульсных коронных разрядов в озоновоздушном пузыре в РК2. Частота следования импульсов с коронными разрядами составляла 900 имп./с.

Рис. 3. Схема обработки воды в РК2:

ЭБ -- электронный блок; ИТ -- импульсный трансформатор; С -- обостряющая емкость; МЗР -- многозазорный искровой обостряющий разрядник; ЭС -- электродная система; ИКРРЗИ -- импульсный коронный разряд с расширенной зоной ионизации

На рис. 4 приведена фотография импульсного коронного разряда положительной полярности (ИКРРЗИ) на поверхность воды с использованием конструкции отрицательного электрода в соответствии с патентами на изобретения № 71940 (Украина) и № 2211800 (РФ).

Рис. 4. ИКРРЗИ на поверхность воды

При очистке газовых выбросов лучшие результаты получены при положительной полярности острийного электрода. В то же время при очистке воды более эффективен импульсный коронный разряд на поверхность воды при отрицательной полярности острийного электрода, расположенного в газовой среде. Вероятно, именно при такой полярности в воду через ее поверхность попадают наиболее активные частицы, прежде всего электроны.

В таблице представлены результаты очистки воды предложенным способом согласно данным лаборатории Харьковского коксового завода.

Результаты очистки воды

Эффективность очистки от фенолов около 60 %, от роданидов -- 94 %. Нейтральное значение рН можно получить известными методами. Для экспериментальной установки коэффициент полезного действия передачи энергии от сети в импульсный коронный разряд был низким. Поэтому на данном этапе точно оценить удельные энергозатраты на обработку воды не представляется возможным.

Глава 3. МОНОЭТАНОЛАМИНОВАЯ СЕРООЧИСТКА КОКСОВОГО ГАЗА

Строительство моноэтаноламиновой очистки коксового газа от сероводорода (МЭАО) на Днепродзержинском азотно-туковом заводе было вызвано необходимостью приема коксового газа с веденного с 1952 г. Баглейского коксохимического завода. Технорабочий проект выполнен московским институтом «Гипрогазоочистка».

В проектном задании моноэтаноламиновой очистки от Н₂ S и CO₂ предшествовала предварительная коксового газа от цианистых соединений в цехе полисульфидной очистки, что требовало дополнительных капиталовложений. УХИНу было поручено провести полупромышленные испытания очистки коксового газа от сероводорода в присутствии цианистого водорода. В результате этих испытаний было установлено:

· при очистке коксового газа от Н₂S с 23 до 2,5 г/м³ 12%-ным водным раствором МЭА в одну степень происходит одновременно удаление из коксового газа цианистых соединений от 0,85 до 0,1 - 0,05 г/м³ ;

· поглощенный НСN почти полностью переходит в роданат моноэтаноламина, в связи с чем газы абсорбции содержат НСN в количестве менее 0,1% объема;

· МЭА, связывающийся в труднорегенерируемые соединения, на 90% представляют собой роданистую соль и на 10% - тиосульфат, сульфит и другие соединения; количество Н2S, связывающегося в труднорегенерируемые соединения, составляет 5% от извлеченного из газа;

· наличие в растворах роданистых соединений не оказывает влияний на степень абсорбции из раствора сероводорода и углекислоты;

· обработка роданистого моноэтаноламина раствором едкого натра с избытком в 20% сверх стехиометрии, считая на МЭА, связанный в виде солей всех типов, обеспечивает полное разложение роданата и освобождения за счет этого связанного МЭА.

На основании испытаний выполненных УХИНом, предварительная очистка коксового газа от цианистых соединений из проекта была исключена. Для поддержания оптимального состава рабочего раствора моноэтаноламина и вывода из системы накапливающихся роданистых и других солей была предложена вакуум-разгонная установка.

В окончательном виде технорабочий проект представлял собой двухступенчатую последовательную по газу и параллельную по раствору моноэтаноламиновую очистку коксового газа с вакуум-разгонной утстановкой рабочих растворов моноэтаноламина, без предварительной очистки коксового газа от цианистых соединений.

Сущность способа заключается в том, что газ, подлежащий очистки от Н₂S и CO₂ , промывается 15%-ным водным раствором моноэтаноламина; при этом происходит связывание Н₂S и CO₂:

При кипячении насыщенного раствора реакции идут в обратном направлении с выделением из раствора поглощенных кислых газов.

Кроме основных реакций, в связи с присутствием в коксовом газе цианистого водорода и кислорода в процессе образуются побочные труднорегенерируемые и нерегенерируемые соединения МЭА, частичное разрушение которых происходит на вакуум-разгонке.

Коксовый газ проходит первую ступень очистки в насадочном абсорбере, где происходит улавливание сероводорода и углекислоты на 80 - 85%. Тонкая очистка коксового газа происходит во второй ступени в тарельчатом абсорбере до остаточного содержания сероводорода («следы») и углекислоты до 0,1%. Каждая ступень очистки коксового газа проходит на самостоятельном растворе, который регенерируется в отгонных колоннах. Газы регенерации, содержащие сероводород и углекислоту, используются для получения серной кислоты.

Цех моноэтаноламиновой очистки (МЭАО) был введен в эксплуатацию в июне 1959 года и включал в себя:

· машинный зал с пятью газовыми нагнетателями типа «Егерь» производительностью по 28 тыс. м3/ч коксового газа;

· отделение моноэтаноламиновой очистки, состоящее из четырех насадочных абсорберов первой ступени и восьми тарельчатых абсорберов второй ступени очистки общей производительностью по очистке коксового газа до 100 тыс. м³ /ч;

· отделение получения серной кислоты из сероводородного газа методом мокрого катализа, состоящее из двух параллельных ниток общей производительностью до 35 тыс. т. серной кислоты в год.

В 1969 г. была построена еще одна очередь очистки коксового газа моноэтаноламиновым раствором с аналогичной компоновкой оборудования производительностью 110 тыс. м³ /ч коксового газа и две нитки по производству серной кислоты из сероводородного газа и жидкой серы производительностью по 100 тыс. т. серной кислоты в год каждая.

Общая производительность цеха МЭАО по очистке коксового газа достигала 170 тыс. м³ /ч. Степень очистки коксового газа от сероводорода на протяжении периода его работы до 1990 г. сохранялась в пределах 0,005 г/м³.

Расходные коэффициенты сырья, энергоресурсов до реконструкции МЭАО были следующими (расход 1 тыс. м³ коксового газа):

· моноэтаноламин - 0,0006 т.;

· сода каустическая - 0,0005 т.;

· электроэнергия - 0,026 кВт*ч;

· пар - 0,272 Гкал;

· вода - 0,46 м³ .

В процессе очистки коксового газа от сероводорода образовалось 90 - 120 м³ /ч сточных вод.

1 марта 1990 г. цех МЭАО был передан с баланса ДПО «Азот» на баланс Баглейского коксохимического завода.

Такая передача была связана с закрытием производства аммиака из коксового газа в связи с переходом на технологию синтеза аммиака из природного газа.

С 1988 г. в цехе МЭАО проходила реконструкция с заменой физически и морально изношенного оборудования на новое, более эффективное. Реконструкцию проводили по проекту, разработанному Днепродзержинским филиалом ГИАП. С переходом МЭАО в состав Баглейского коксохимического завода реконструкция цеха в 1990 - 1992 гг. осуществлялась в нарастающем темпе.

Была произведена замена насадочных абсорберов первой ступени очистки (схемы 1959 г.) на новые, более эффективные абсорберы с провальными тарелками, насадочных регенераторов на тарельчатые, теплообменной аппаратуры для рабочих растворов моноэтаноламина. В последующие годы работы были связаны с совершенствованием существующей технологической схемы с целью экономии энергоресурсов, наиболее эффективного использования оборудования и уменьшения выбросов в окружающую атмосферу и сбросов сточных вод.

В 1992 г. в отделении машинного зала цеха МЭАО был смонтирован и введен в эксплуатацию «закрытый» цикл охлаждения оборотной воды, использовавшейся для охлаждения коксового газа - после нагнетателей «Егерь» в скрубберах. Закрытие цикла позволило исключить выбросы цианистого водорода в воздушный бассейн и прекратить сбросы загрязненных вод. В то же время увеличение НСN в коксовом газе привело к дополнительному расходу МЭА.

С вводом в систему сбора и возврата конденсата коксового газа, а также замкнутого цикла охлаждения подшипников вакуум-насосов вакуум-разгонной установки была достигнута экономия моноэтаноламина благодаря его возврату в систему рабочих растворов; сократился сброс промышленных стоков.

После замены насадочных абсорберов первой ступени очистки коксового газа на более эффективные абсорберы с провальными тарелками, имеющие к тому же большую производительность (до 50 тыс. м³ /ч по сравнению с 20 тыс. м³ /ч), появилась возможность очистки всего коксового газа (до 100 тыс. м³ /ч) по схеме 1959 г. С целью снижения затрат на очистку коксового газа отделение очистки, построенное в 1969 г., было выведено из эксплуатации.

Очистка коксового газа с остаточным содержанием сероводорода до 0,5 г/м³ на абсорберах с тарелками провального типа первой ступени очистки достигалась при плотности орошения коксового газа при 4 - 4,5 л/м³ газа 15%-ным раствором МЭА. Сложность заключалась в охлаждении раствора МЭА, поступающего на абсорберы. Для протекания реакции поглощения сероводорода в оптимальном режиме температура раствора МЭА не должна быть больше 40⁰С. Для достижения такой температуры была увеличена поверхность теплообмена на стадии охлаждения растворов МЭА. После достижения степени очистки коксового газа до остаточного содержания в очищенном коксовом газе сероводорода меньше 0,5 г/м³ в одну ступень появилась возможность вывести из эксплуатации вторую ступень очистки и снизить затраты на очистку коксового газа.

С выводом из эксплуатации второй ступени очистки удалось снизить сопротивление газового тракта завода на 1000 мм вод. ст., что позволило вывести из эксплуатации машинный зал цеха МЭАО и транспортировать коксовый газ по заводским газовым трактам газодувными машинами машинного зала цеха улавливания, а также снизить энергозатраты на очистку коксового газа.

В 2001 г. на участке регенерации МЭА были завершены работы по монтажу и отвязке новой отгонной колонны с ситчатыми тарелками взамен морально и физически изношенной насадочной колонны.

Принципиальная схема очистки коксового газа от сероводорода моноэтаноламиновым раствором в одну ступень представлена на рисунке.

Рисунок - Схема моноэтаноламиновой сероочистки

Схема движения коксового газа. Коксовый газ, очищенный от аммиака, нафталина, бензольных углеводородов поступает в нижнюю часть параллельно включенных абсорберов 1 ступени. Очищенный газ от сероводорода и от углекислоты поступает на ТЭЦ, на обогрев коксовых печей и хозяйственные нужды завода.

Схема движения раствора. Рабочий раствор МЭА из нижней части абсорберов через гидрозатворы поступает в сборники насыщенного раствора. Отсюда раствор МЭА по трубной части теплообменников подают в верхнюю часть отгонных колонн, где раствор освобождается (регенерируется) от сероводорода и углекислоты до остаточного содержания в нем: сероводорода менее 0,3 г/л и углекислого газа менее 5 - 6 г/л.

Регенерированный раствор МЭА из нижней части отгонных колонн, пройдя межтрубное пространство теплообменников, поступает через холодильники на орошение абсорберов. Таким образом цикл по рабочему раствору МЭА замыкается. Часть регенерируемого раствора (35 - 40 м³ ) выводят из цикла и подают в вакуум-кубы на разгонку. Выделившиеся пары МЭА и воды из вакуум-куба отсасываются в сборник дистиллята. Процесс вакуум-разгонки считается законченным при содержании МЭА в дистилляте больше 5 г/л. В кубе остаются натриевые соли - кубовые остатки, которые утилизируют.

Схема движения «кислых» газов. Выделившиеся в результате десорбции кислые газы поступают в холодильники-конденсаторы, а затем в сборник флегмы №1, где происходит отделение жидкой фазы от газообразной. Жидкая фаза (флегма) под давлением кислых газов поступает в сборники насыщенного раствора, а кислые газы из сборника флегмы поступают на холодильники-конденсаторы для дальнейшего их охлаждения, а затем - в сборник флегмы №2. После отделения флегмы кислые газы из сборника флегмы через регулятор давления направляются в коллектор кислых газов, идущий на участок мокрого катализа, для получения серной кислоты.

Внедрение двухступенчатой схемы охлаждения кислых газов позволило снизить влагосодержание этих газов и повысить концентрацию производимой серной кислоты в летний период до 91 - 92,5%, а в зимний - до 94 - 96%.

Образование сточных вод при работе цеха МЭАО по схеме очистки коксового газа в одну ступень составляет 3 - 4 м³ /ч; расходные коэффициенты сырья, энергоресурсов следующие:

· моноэтаноламина - 0,0006 т.,

· сода каустическая - 0,0005 т.,

· электроэнергия - 0,0011 кВт,

· пар - 0,181 Гкал,

· вода - 0,189 м³ .

Рассмотренный в данной статье способ очистки коксового газа от сероводорода, по нашему мнению, представляется более эффективным и технологичным из всех существующих в коксохимической промышленности способов очистки коксового газа.

При коксовании каменных углей образуются цианистые соединения: дициан (СN)2 и цианистый водород НСN или цианистоводородная кислота (синильная кислота). Содержание дициана в коксовом газе невелико, поэтому содержащиеся цианистые соединения в газе относят главным образом к цианистому водороду. Выход его зависит от содержания азота в угле и технологических условий коксования. При коксовании донецкий углей содержание цианистого водорода в прямом коксовом газе составляет 1,5-1,7 м3, а при коксовании углей Кузнецкого бассейна достигает 2,5-3,0 г/м3. В цианистый водород переходит до 2% азота, содержащегося в угле.

Цианистый водород - продукт вторичных реакций, протекающих между аммиаком, углеродом и углеводородами. Одной из таких реакций является взаимодействие аммиака с углеродом кокса:

NH3 + С --?HСN + Н2

С повышением температуры коксования, снижением влажности шихты и увеличением высоты коксовой камеры выход цианистого водорода повышается. Цианистый водород это слабая кислота, она представляет собой жидкость с плотностью при 18°С, равной 0,6969 г/см3, температура кипения 25,65°С. Цианистый водород в любых соотношениях смешивается с водой, растворяется во многих органических растворителях. Цианистый водород и его соли очень токсичны. В присутствии цианистого водорода значительно ускоряется коррозия аппаратуры, оборудования и трубопроводов. При охлаждении коксового газа в первичных газовых холодильниках некоторое количество цианистого водорода растворяется в надсмольной воде с образованием аммонийных солей цианистой и роданистоводородной кислот. Остальная часть цианистого водорода проходит с газом через сатураторы в конечные газовые холодильники и достигает бензольных и серных скрубберов. При этом в конечных газовых холодильниках часть цианистого водорода (от 35 до 50%) вымывается из газа мощным потоком воды.

Экономическая целесообразность извлечения цианистого водорода из коксового газа определяется возможностью получения ценных для народного хозяйства продуктов (роданистого аммония, роданистого натрия, тиомочевины, берлинской лазури, желтой кровяной соли), необходимостью обеспечения большой долговечности аппаратуры и газопроводов газового тракта.

Очистка газа от цианистого водорода необходима при применении газа для коммунально-бытовых нужд, т.к. при сгорании НСN образуются ядовитые оксиды азота (его содержание в газе не должно превышать 5 г на 1000 м3 газа). При передаче газа в сеть дальнего газоснабжения очистка его от НСN также необходима, т.к. в присутствии влаги цианистый водород вызывает коррозию газопроводов, газгольдеров, компрессоров и т.д.

Очистка коксового газа от цианистого водорода

По характеру применяемого поглотителя различают методы сухой и мокрой очистки коксового газа от цианистого водорода.

Сухая очистка газа от цианистого водорода болотной рудой - наиболее простой метод и осуществляется попутно с поглощением сероводорода. Степень извлечения цианистого водорода болотной рудой достаточно высока (85-95%).

В результате некоторых реакций цианистый водород оказывается связанным в болотной руде в виде Fе(СN)2 и главным образом в виде Fе7(СN)18, однако эти со- единения не выделяются из поглотительной массы и полностью теряются. Из мокрых способов очистки получили применение: а) полисульфидная очистка (полусильфидом натрия) с получением двухводной соли роданистого натрия высокой степени чистоты для производства химического волокна нитрон; б) полисульфидная очистка с получением роданистого аммония (поглотитель полисульфид аммония). Степень очистки коксового газа от цианистого водорода полисульфидом натрия достигает 95%, а полисульфидом аммония 80-85%.

Эти методы характеризуются высокой экономической эффективностью и выгодностью, они дают большую прибыль, т.к. стоимость товарного продукта довольно высока.

Установки очистки коксового газа от цианистого водорода полисульфидом натрия располагают после бензольных скрубберов перед сероочисткой.

Роданистый натрий получают извлечением цианистого водорода из коксового газа раствором полисульфидов натрия с последующим выделением из рабочего раствора роданистого натрия в виде чистой соли.

Этот метод позволяет:

а) наиболее полно (на 85-90%) использовать ресурсы НСN в газе;

б) получать рабочий раствор роданистого натрия высокой концентрации, что

значительно облегчает и упрощает дальнейшую его переработку с получением продукта высокой чистоты

в) получать в одной и той же аппаратуре любую соль (роданистый натрий, роданистый калий и др.), в зависимости от потребности промышленности;

г) снизить коррозию последующей аппаратуры и значительно уменьшить расход средств производства, в частности поташа или соды в вакуум-карбонатных и мышьяково-содовых сероочистных цехах;

д) получать серную кислоту с минимальным содержанием оксида азота, что весьма существенно при последующей транспортировке коксового газа на азотнотуковые заводы.

Получение роданистого натрия (NaСNS) непосредственно из цианистого водорода коксового газа состоит из двух стадий:

1) извлечение цианистого водорода из газа поглотительным раствором полисульфидов натрия с получением технического роданистого натрия;

2) выделение роданистого натрия из технического раствора в виде чистой соли.

Взаимодействие цианистого водорода с полисульфидным раствором протекает по следующим реакциям:_

HСN + Nа2СO3 = NаСN + NаНСО3

NаСN + Na2Sn = NaСNS + Nа2Sn-1

Раствор полисульфидов натрия готовится путем насыщения серой рабочего раствора, содержащегося в начальный период работы сульфид натрия:

коксовый сточный фенол роданид сероочистка

Н2S + Nа2СO3 = Na2S + СO2 + Н2O

Na2S + (n - 1) S -->?Na2Sn.

В результате поглощения цианистого водорода активность рабочего раствора снижается. Восстановление поглотительной способности раствора осуществлятся путем взаимодействия его с серой:

NaSn-1 + S = Na2Sn.

Основному процессу образования NaCNS сопутствуют побочные реакции, в результате которых образуются балластные соли - Na2S2O3, Na2SO4 и др., т.к. в коксовом газе содержится кислород.

Роданистый натрий используется в производстве полиакрилонитрильных волокон, получаемых полимеризацией акрилонитриланитрон, который используется для производства трикотажа, тканей, мехов, ковров и т.д.

Получающийся в процессе производства роданистого натрия сульфат натрия, является побочным продуктом и может быть использован в стекольной и сульфат-целлюлозной промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Красовицкий Ю.В., Батищев В.В., Иванова В.Г., Новый подход к проблеме энергосберегающего сухого пылеулавливания при производстве строительных материалов. // Строительные материалы. № 4, 2004. ж. с. 2

2. Байтренас П.Б. Обеспыливание воздуха на предприятиях стройматериалов. М., 1990. - 15-17 с.

3. Бобровников Н.А. Охрана воздушной среды на предприятиях строительной индустрии. М., 1981. - с. 6-9, 52-54

4. Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. М., 1979. - с. 56-59, 160-163

5. Азаров В.Н., Системы аспирации дымовых и леточных газов производства карбида кальция. // Стройматериалы.№ 11, 2002, с. 20-21

6. Гришин П.Г. Шлегель И.Ф. Булгаков А.Н., Система очистки дымовых газов в линии подготовки пресс порошка ШЛ310 // Стройматериалы. 6 / 2002, стр. 44-45.

Размещено на Allbest.ru