CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 275
1976
РЕГЕНЕРАЦИЯ КИСЛЫХ СТОКОВ
В. П. ПИЩУЛИН, С. А. БАБЕНКО
(Представлена научным семинаром кафедры процессов, аппаратов и кибернетики химических производств)
В производстве ароматических сульфохлоридов, получающихся в результате взаимодействия ароматических соединений с хлорсульфонсвой кислотой, по условиям технологии необходим 4-кратный избыток хлор-сульфоновой кислоты; последняя в процессе реагирования разлагается, образуя кислые водные растворы, содержащие около 8% Н2504, 6% НС1 и некоторое количество примеси ароматических соединений. Эти растворы представляют основное количество сточных вод, сбрасываемых в канализацию. Таким образом, только 20% ценного химического сырья используется непосредственно для реагирования, а остальные 80% бесполезно теряются, загрязняя естественные водоемы.
Анализ исследований и практика переработки кислых стоков свидетельствует о том, что обезвреживание кислых стоков возможно осуществить нейтрализацией известью, а их утилизацию разделением серной и соляной кислот и воды — ректификацией.
Обезвреживание кислых стоков известью приводит к образованию сернокислого кальция, растворимость которого в воде мала и составляет примерно 0,2% и раствора хлорида кальция. Сернокислый кальций может быть использован в дальнейшем как вяжущий строительный материал, а раствор хлористого кальция необходимо подвергнуть выпариванию. Таким образом, для обезвреживания и утилизации серной и соляной кислот из кислых стоков производства ароматических сульфохлоридов известью необходимы значительные капитальные затраты, связанные со строительством отделения приготовления извести, отделения нейтрализации, отделения фильтрации, отделения выпарки, а также большой расход энергии на выпаривание раствора хлористого кальция.
Утилизацию кислых стоков наиболее целесообразно осуществить разделением серной и соляной кислот и воды — ректификацией. В этом случае для организации процесса можно ограничиться двумя ректификационными колоннами. При этом уменьшаются капитальные затраты, упрощается обслуживание, получаются гораздо более ценные продукты— серная и соляная кислоты при меньшем расходе энергии.
Существенными проблемами при утилизации кислых стоков ректификацией является выбор конструкционных материалов, вследствие высокой агрессивности растворов серной и соляной кислот, а также выбор теплоносителя.
Нами для осуществления процесса ректификации кислых стоков применен высокоэффективный способ концентрирования растворов серной
кислоты с применением прямого электрического нагрева в аппаратах электродного типа [1].
В лабораторных условиях был изготовлен аппарат, аналогичный описанному в сообщении [2], с угольными электродами и насадкой из стружки фторопласта-4. В результате проведенных исследований на ректификационной установке с прямым электрическим нагревом получены кубовый остаток первой колонны, состоящий из водного раствора серной кислоты концентрацией от 80 до 95% с примесью окисленных органических соединений до 5%, кубовый остаток второй колонны, состоящий из раствора соляной кислоты концентрацией 15—19% с температурой кипения около 108° С и дистиллят второй колонны, представляющий чистую дистиллированную воду; определены все необходимые данные для расчета промышленного процесса ректификации кислых стоков. Анализ полученного раствора серной кислоты из первой колонны указал на полную отгонку соляной кислоты в паровую фазу,что согласуется с данными по равновесию в системе HCl—H2S04—Н20 [3].
На основании полученных данных предложена технологическая схема для проведения процесса ректификации кислых стоков, состоящая из двух ректификационных колонн, по которой исходная смесь, содержащая 8% H2S04 и 6% HCl, предварительно нагретая теплом конденсации водяных паров второй колонны, поступает на орошение в верхнюю часть первой колонны, стекает по насадке вниз по колонне, постепенно обогащаясь серной кислотой. Из куба колонны вытекает технический раствор серной кислоты концентрацией до 97%, содержащий только примеси окисленных органических соединений, который может быть очищен в случае необходимости. Хлористый водород и вода в результате массо-обмена в колонне переходят полностью в паровую фазу и поступают на разделение в среднюю часть второй колонны. Во второй колонне в виде кубового остатка получается раствор соляной кислоты концентрацией 15—19% HCl, а вода уходит в виде пара из верхней части второй колонны. Часть воды возвращается в виде флегмы, остальная часть может быть использована для технических нужд предприятия.
Укрупненный экономический расчет показал целесообразность применения процесса ректификации с прямым электрическим нагревом для регенерации серной и соляной кислот из кислых стоков, сбрасываемых в настоящее время в канализацию.
ЛИТЕРАТУРА
.1. В. П. Пищулин. Применение прямого электрического нагрева для концентрирования серной кислоты. Сообщение 1. Известия ТПИ, т. 259, Изд-во Томского университета (в печати).
2. В. П. Пищу лин, В. И. К о си нц ев, Б. Б. Ев те ев. Концентрирование серной кислоты в аппарате дефлегмационного типа с прямым электрическим нагревом (настоящий сборник).
3. А. Б. Здановский, Е. И. Ляхов ский^ Р. Э. Ш л е й м о в и ч. Справочник по растворимости солевых систем. Т. 1, М., Госхимиздат, 1953.
