СЕРНАЯ КИСЛОТА ИЗ ОТРАБОТАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

В промышленности успешно применяется ряд процессов для переработки разбавленной серной кислоты. В частности, по методу Полннга проводится концентрирование кислоты в реакторе с наружным обогревом, соединенном с дефлегматором.

Минеральные солн, такие как сульфаты медн, железа, аммония, щелочноземельных металлов н натрня, при такой обработке удаляются лишь частично. При повторном использовании сконцентрированной кислоты минеральные солн могут накапливаться в системе, что в конце концов делает регенерированную кислоту непригодной для дальнейшего использования.

Процесс, разработанный Ж¦ Алаги, К- Буссоном и М. Чессу (патент США 3 935100, 27 января 1976 г., Французский нефтяной институт, Франция), предназначен для обработки сточных вод, содержащих серную кислоту и (или) сульфат аммония. Способ включает следующие стадии: I) взаимодействие воды с сульфидом бария и образование сульфата бария; 2) взаимодействие последнего с углеродсодержащими неорганическими примесями при высокой температуре с образованием сульфида бария, большая часть которого возвращается на стадию I, а также газа, который выводится нз системы; 3) растворение в воде оставшейся части сульфида бария, образовавшегося на стадии 2, отделение нерастворимых примесей и возврат по меньшей мере части полученного очищенного раствора на стадию I.

Процесс, разработанный X. фон Плессеном и С. Шисслером (патент США 3 972987, 3 августа 1976 г.; фирма «Хёхст AT», ФРГ), представляет собой двухстадийный процесс для регенерации разбавленной серной кислоты, которая может содержать органические и неорганические примеси, такие как соли тяжелых металлов.

Процесс, разработанный К. Боденбеннером, Г. Мюллером и X. Мюллером (патент США 4 157381, 5 июня 1979 г.; фирма «Хёхст А Г», ФРГ), предназначен для регенерации разбавленной серной кислоты, содержащей органические примеси и, возможно, также неорганическую соль.

Способ является многостадийным. На первой стадии серную кислоту концентрируют в теплообменнике, нагреваемом парами, образующимися на второй стадии. Во второй стадии процесса кислоту концентрируют путем непосредственного контакта со смесью водяного пара и паров кислоты, подаваемых противотоком с третьей стадии процесса. На третьей стадии кислоту, выходящую со второй стадии, смешивают с перегретым водяным паром. Регенерированную сериую кислоту

Рис. 161. Схема процесса регенерации серной кислоты

выделяют из этой смеси, а пары воды и кислоты направляют на вторую стадию. В том случае, когда разбавленная кислота содержит органические примеси, по меньшей мере на одной из стадий процесса добавляется окислитель.

Схема этого процесса представлена на рис. 161. Серная кислота с. концентрацией 20 %, содержащая соль и органические примеси, с температурой 20 0C подается в теплообменник I, где она подогревается конденсатом из циркуляционного испарителя' 2, а затем поступает в испаритель. Пары, поднимающиеся из куба колонны 3, конденсируются в конденсаторе 4\ инертные газы выводятся с помощью вакуумного насоса 5, который обеспечивает пониженное давление в процессе упаривания. Часть кислоты, выходящей из куба колонны 3, смешивается с кислотой, выходящей из теплообменника, и подается в циркуляционный испаритель. Остальная часть кислоты, выходящей из куба (равная количеству кислоты, подаваемой из теплообменника I в испаритель 2) в случае присутствия в ней неорганических солей насосом 6 перекачивается в резервуар с мешалкой 7, снабженный охлаждающей рубашкой.

Кислота, подаваемая в верхнюю часть колонны 11, взаимодействует с поступающей противотоком смесью водяного пара и паров кислоты. Кислота, выходящая из куба колонны 11, по трубопроводу 22 подается в струйный смеситель 12, где происходит смешение с перегретым водяным паром предварительно нагретым в нагревателе 13 до температуры 600—700 °С. В результате образуется двухфазная смесь, которая при температуре ~290—300 °С находится во временном состоянии равновесия.

Эту смесь по трубопроводу 23 подают в сепаратор 14, где отделяется кислота. Смесь водяного пара и паров кислоты, выходящая из верхней части сепаратора 14, по трубопроводу 24 поступает в нижнюю часть колонны 11. Пары, выходящие из верхней части колонны 11, с помощью вентилятора 18 подаются в циркуляционный испаритель 2, где используются для нагревания сырья. Кислота из сепаратора 14 поступает в устройство для декомпрессии, например в импульсную камеру 19, которая соединена с выходом циркуляционного испарителя 2 трубопроводом 25.

Водяной пар, образующийся на стадии декомпрессии, используется для нагрева на первой стадии. Жидкая фаза насосом 20 подается в теплообменник 10, где он отдает основную часть своего тепла; остаточная теплота утилизируется в теплообменнике 15. В результате декомпрессии в импульсной камере 19 получается серная кислота с концентрацией 97 % ¦ Окислитель добавляется в процесс с помощью насосов 16 и 17. Трубопровод 26 предназначен для подачи водяного пара низкого давления, а трубопровод 27 — для подачи топлива.

Пример I. 422 кг/ч 23,4 %-ного раствора серной кислоты, имеющего черный цвет и содержащего органические примеси и 0,6 % углерода, при температуре 20 0C подается в аппаратуру, описанную выше, но без резервуара с мешалкой 7, центрифуги 8 и импульсной камеры 19. В циркуляционном испарителе, давление в котором составляет 5,7 кПа, отгоняется 255 кг/ч воды.

Раствор из куба испарителя, имеющий температуру 83 0C и содержащий 59 % H2SO4 в теплообменнике 10 за счет контакта с горячей 94 %-ной серной кислотой нагревают до 110—120 0C и подают в верхнюю часть колонны 11, откуда выходят пары с температурой 135 0C. Кислоту, выходящую из куба колонны 11, смешивают в струйном миксере 12 с 263 кг/ч перегретого водяного пара, имеющего температуру 620 0C.

Температура смеси в сепараторе 14 составляет 290 °С. В качестве окислителя в сепаратор добавляют 4,6 кг/чЮО %-ной HNO3 (4,4 % от количества концентрированной кислоты). Содержание углерода в 94 %-ной кислоте составляет ^=:0,5%. Кислота практически не имеет окраски. При использовании импульсной камеры 19, концентрация получаемой кислоты возрастает до 96 %, а температура снижается до 205 0C.

Пример 2. Разбавленный раствор серной кислоты имеет следующий состав: 31 % H2SO4; 65,4 % H2O и 3,6 % FeSO4. После упаривания в соответствии с примером I (в состав аппаратуры входят резервуар 7 и центрифуга 8, но отсутствует импульсная камера 19) получают горячую кислоту, содержащую 70 % H2SO4; 22,7 % H2O и 7,3 % соли. После охлаждения и отделения осадка сульфата железа кислоту дегидрируют действием горячего водяного пара и получают раствор кислоты с концентрацией 94 %.