Спосіб регенерації відпрацьованої сірчаної кислоти

1. Спосіб регенерації відпрацьованої сірчаної кислоти, розчин якої містить домішки сульфатів металів, який включає концентрування зазначеного розчину й видалення з нього кристалів солей C2 2 (19) 1 3 83068 H2SO4 [див. патент Канади №1106571, МКВ - С01В 17/88, опубл. 11.08.1981р.]. Перевагою прототипу в порівнянні з аналогом є використання технології з більш низьким температурним режимом. Недоліками розглянутого способу є те, що в результаті концентрування відпрацьованої сірчаної кислоти виділяється суміш сульфатів металів, що повинна піддаватися подальшій переробці або похованню. Крім того, представляється недоцільним використання в якості енергоносія і концентратора товарної 90-96%-ної сірчаної кислоти. Задача, що вирішується винаходом, полягає в комплексній переробці відпрацьованої сірчаної кислоти, яка містить сульфати металів, з можливістю одержання 75%-ної сірчаної кислоти й товарного залізного купоросу завдяки попередньому, до стадії укріплення, максимальному витягу товарних сульфатів металів кристалізацією. Це дозволяє значно спростити наступний процес укріплення сірчаної кислоти й знизити енергетичні витрати. Задача вирішується завдяки тому, що в способі регенерації відпрацьованої сірчаної кислоти, розчин якої містить домішки сульфатів металів, який включає концентрування зазначеного розчину й видалення з нього кристалів солей металів, відповідно до винаходу, початковий розчин відпрацьованої сірчаної кислоти охолоджують до температури +5 ¸ -15°С, видаляють кристали сульфатів металів, що виділилися з нього, після чого отриманий розчин концентрують до 70-75% по сірчаній кислоті й видаляють із нього кристали сульфатів металів, що виділилися додатково. В кращому варіанті реалізації способу виділені зі сконцентрованого розчину кислоти кристали сульфатів металів направляють у початковий розчин відпрацьованої сірчаної кислоти. Ще в одному варіанті реалізації винаходу виділені зі сконцентрованого розчину кислоти кристали сульфатів металів виводять із циклу й направляють на подальшу переробку. Ще в одному варіанті реалізації винаходу на охолодження направляють розчин з концентрацією 22 ¸ 35% по сірчаній кислоті, який при необхідності одержують за рахунок додавання у початковий розчин відпрацьованої кислоти більш концентрованого її розчину зі стадії концентрування. Перераховані істотні ознаки способу, що заявляється, дозволяють одержати переваги перед описаними вище аналогами, які полягають у наступному: - відпрацьована розведена сірчана кислота з концентрацією 15-25% регенерується до концентрації 75%; - на кристалізацію направляється розчин, стабілізований по концентрації сірчаної кислоти за рахунок його укріплення відпрацьованою 75% сірчаною кислотою, що о тримується після стадії концентрування; - укріплення початкової відпрацьованої сірчаної кислоти до 20-28% не призводить до зниження продуктивності по сірчаній кислоті й дозволяє оптимізувати технологічний процес, а також підвищити вихід товарних сульфатів металів; 4 - завдяки охолодженню гідролізної сірчаної кислоти до +5 ¸ -15°С практично повністю витягається сульфат заліза у вигляді залізного купоросу, що полегшує проведення процесу концентрування відпрацьованої гідролізної кислоти після кристалізації, а також дозволяє помітно знизити температури концентрування й спрацювання устаткування. Спосіб здійснюють таким чином. Відпрацьовану сірчану кислоту охолоджують у кристалізаторі до температури +5¸-15°С, викликаючи тим самим утворення кристалів залізного купоросу. З отриманої в результаті кристалізації суспензії видаляють кристали залізного купоросу, які виводять із циклу. Освітлений розчин направляють на випарювання. Упарену сірчану кислоту з концентрацією 6575% відокремлюють від кристалів одноводного сульфату заліза й інших сульфа тів. При цьому кристали одноводного сульфату заліза й інших сульфатів направляють на розчинення у початковій відпрацьованій сірчаній кислоті. Переваги способу видно з конкретних прикладів його реалізації. Приклад 1 Кристалізацію відпрацьованої сірчаної кислоти об'ємом 5 літрів проводили в колбі з термостійкого скла об'ємом 7 літрів при температурі мінус 10°С. Відділення кристалічної фази здійснювали на лійці Бютнера. При цьому розчин відпрацьованої сірчаної кислоти мав густість 1,26г/л при наступному складі компонентів: 10% мас. FeSО4; 22% H2SO4; 0,3% Al2(SO 4)3; 0,24% MgSO4 ; 0,2% MnSO 4; сульфат титану 0,5%. При кристалізації розчин постійно перемішували. Утворений осад, що містив переважно кристали залізного купоросу, промили від H2SO4. Склад отриманого осаду: Масова частка: FeSO4 Al Mg Mn H2SO4 Ті волога 54,8 0,009 0,173 0,25 0,3 0,003 10 Вихід по FeSO4 склав 68-70%. Розчин сірчаної кислоти із залишковим вмістом FeSO4 =3,5-3,7% і H2SO4=26-27% мас випарювали до концентрації H2SO4=40-60%. Утворений осад сульфатів металів відфільтрували. Склад отриманого осаду: Масова частка: FeSO4 42,09 Al 0,18 Mg 0,36 Mn 0,69 Ті 3,3 волога 10 Розчин H2SO4 піддали 2-й стадії упарювання до 75% H2SO4. Маса отриманої 75% H2SO4 виявилася рівною 1987 грамів. Об'єм випареної води 3,46 літри. Приклад 2. Розчин відпрацьованої сірчаної кислоти із складом, аналогічним прикладу 1, кристалізували 5 83068 при температурі мінус 5°С. Склад отриманого осаду: Масова частка: FeSO4 53,65 Al 0,003 Mg 0,21 Mn 0,233 H2SO4 0,3 волога 10 Вихід по FeSO4 складав 51-54%. Випарювання й подальше укріплення H2SO4 здійснювали аналогічно прикладу 1. Склад кристалів сульфатів металів, отриманих після першої стадії упарювання, аналогічний прикладу 1. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 1987 грамів. Об'єм випареної води - 3,543 літри. Приклад 3. Розчин відпрацьованої сірчаної кислоти із складом, аналогічним прикладу 1, кристалізували при температурі + 5°С. Склад отриманого осаду: Масова частка: FeSO4 51,2 Аl 0,003 Mg 0,1 Mn 0,12 H2SO4 0,3 волога 10 Вихід по FeSO4 складав 20-25%. Випарювання й подальше укріплення H2SO4 провадили аналогічно прикладу 1. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 1987 грамів. Об'єм випареної води - 3,676 літри. Приклад 4. Розчин відпрацьованої сірчаної кислоти із складом, аналогічним прикладу 1, кристалізували при температурі мінус 15°С. Склад отриманого осаду: Масова частка: FeSO4 55,1 Аl 0,009 Mg 0,23 Mn 0,241 H2SO4 0,3 волога 10 Вихід по FeSO4 складав 72-77%. Випарювання й подальше укріплення H2SO4 провадили аналогічно прикладу 1. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 1987 грамів. Об'єм випареної води - 3,437 літри. Приклад 5. Відпрацьовану сірчану кислоту, із складом, аналогічним прикладу 1, насичували одноводним сульфатом заліза, що утворювався після випарювання H2SO4 до 12,5% мас. FeSO4 і 23% H2SO4. Потім отриманий розчин об'ємом 5л і густістю 1,31г/л кристалізували з утворенням залізного купоросу й випарювали аналогічно прикладу 1. При кристалізації розчину з постійним перемішуванням утворився осад залізного купоросу (температура мінус 10°С). Кристали залізного купоросупромили від H2SO4. Состав отриманого осаду: Масова частка: FeSO4 Аl Mg Mn H2SO4 Ті волога 53,1 0,141 0,329 0,37 0,3 0,005 10 6 Вихід по FeSO4 склав 74-76%.Розчин H2SO4 упарювали в дві стадії до 75% H2SO4. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 1921,3 грами. Об'єм випареної води - 3,36 літри. Через накопичення домішок сульфатів магнію, марганцю й алюмінію в залізному купоросі й сірчаній кислоті, що відправляється на випарку, кількість повернень обмежена й потрібно періодично виводити із циклу одноводний сульфат заліза та інші сульфати. Приклад 6. Відпрацьовану сірчану кислоту, густість 1,27г/л, що містить 10% мас. FeSO4; 19% H2SO4; 0,26% мас. Аl2 (SO4)3 ; 0,21% MgSO4; 0,19% MnSO4, кристалізували з постійним перемішуванням при температурі мінус 10°С. Склад отриманого залізного купоросу: Масова частка: FeSO4 53,2 Mg 0,1 Mn 0,19 H2SO4 0,3 волога 10 Вихід по FeSO4 склав 47-49%. Випарювання H2SO4 провадили аналогічно прикладу 1. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 1608 грамів. Об'єм випареної води - 3,642 літри. Приклад 7. Відпрацьовану сірчану кислоту, густість 1,27г/л, що містила 10% мас. FeSO4; 19% H2SO4; 0,26% мас. Al2(SO4)3 0.21% MgSO4; 0,19% MnSO4, укріпили 75% сірчаною кислотою (у співвідношенні на 1м початкової ГСК 0,077м 75% сірчаної кислоти) до концентрації 23% по сірчаній кислоті. Далі аналогічно прикладу 1. Приклад 8. Відпрацьовану сірчану кислоту, густість 1,19г/л, що містила 10% мас. FeSO4; 10% H2SO4; 0,26% мас. Аl2 (SO4) 3; 0,21% MgSO 4; 0,19% MnSO4 кристалізували з постійним перемішуванням при температурі мінус 10°С. Склад отриманого залізного купоросу: Масова частка: FeSO4 53,2 Mg 0,1 Mn 0,19 H2SO4 0,3 волога 10 Вихід по FeSO4 склав 47-49%. Випарювання й подальше укріплення H2SO4 провадили аналогічно прикладу 1. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 793 грами. Об'єм випареної води - 4,42 літри. Приклад 9. Відпрацьовану сірчану кислоту, густість 1,15г/л, що містила 10% FeSO4; 5% H2SO4 (вміст інших сульфатів аналогічно прикладу 5) кристалізували з постійним перемішуванням при температурі мінус 10°С. Склад отриманого залізного купоросу: Масова частка: FeSO4 50,9 Mg 0,139 Mn 0,299 H2SO4 0,3 волога 10 7 83068 Вихід по FeSO4 склав 18-23%. Випарювання й подальше укріплення H2S04 провадили аналогічно прикладу 1. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 383 грами. Об'єм випареної води - 4,65 літри. 75%-ну H2SO4 укріпляли олеумом до 93-94 %. Приклад 10. Відпрацьовану сірчану кислоту, густість 1,1г/л, що містила 5 % FeSO4 ; 5% H2SO4 (інші домішки за прикладом 8) кристалізували з постійним перемішуванням при температурі мінус 10°С. Склад отриманого залізного купоросу: Масова частка: FeSO4 50,6 Mg 0,138 Mn 0,288 H2SO4 0,3 волога 10 Вихід по FeSO4 складав 13-15%. Випарювання й подальше укріплення H2SO4 здійснювали аналогічно прикладу 1. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 366 грамів. Об'єм випареної води - 4,8015 літри. Приклад 11. Відпрацьовану сірчану кислоту із составом, аналогічним прикладу 10, насичували одноводним Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 сульфатом заліза, що утворювався після випарювання H2SO4 до 10% мас. FeSO4 і 6% H2SO4. Потім отриманий розчин об'ємом 5,264л і з густістю 1,16г/л кристалізували з утворенням залізного купоросу й випарювали аналогічно прикладу 9. При кристалізації розчину з постійним перемішуванням утворився осад залізного купоросу (температура мінус 10°С). Кристали залізного купоросу промили від H2SO4. Склад отриманого осаду: Масова частка: FeSO4 Al Mg Mn H2SO4 Ті волога 51,1 0,141 0,329 0,37 0,3 0,005 10 Вихід по FeSO4 складав 19-24%. Розчин H2SO4 упарювали в дві стадії до 75% H2SO4. Маса отриманої 75%-ної H2SO4 дорівнювала 488,5 грами. Об'єм випареної води - 4,846 літри. Даний спосіб регенерації відпрацьованої сірчаної кислоти дозволяє значно скоротити або виключити відходи сірчаної кислоти, що містить сульфати металів, завдяки її комплексній переробці з одержанням товарних продуктів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601