Способ очистки обжигового газа,используемого для производства серной кислоты

 

О П И С А Н И Е („)90451О

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К AATEHTP

Свюа Свветеких

Свциалистииеских

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 22.02.77 (21) 2453502/23-26 (51) М. Кл. (23) Приоритет — (32) 23. 02. 76 (31) 7604 54 (3М Финляндия

С 01 В 17/76

15тоудератекииый коиитот

СССР ао делам изобретений и открытий (53) llK 665. .257(088.8) Опубликовано 07. 02. 82.Бтоллетень № 5

Дата опубликования описания 09.02.82 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Эса Юхани Роусу, Зско Антеро Хайкола,.

Ларс Кристер Микаэль Ландгрен и (Финляндия) Иностранная фирма

"Кемира Ой" (Финляндия) (71) Заявитель (54) спОсОБ Очистки ОБ)киГОВОГО ГА3А, испОльзуемОГО

ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к способам очистки обжигового сернистого газа, содержащего трехокись мышьяка и соединения галогенов.

Известен способ очистки обжиговых сернистых газов от мьппьяковистого ангидрида и галогенсодержащих соединений, включающий промывку газа в последовательно расположенных промывных башнях с последующим концентриро- 5о ванием промывной кислоты добавлением олеума или моногидрата. При этом первая башня орошается 55-70Х-ной серной кислотой, а вторая башня — 25351-ной (1,) .

Недостаток этого способа заключается в том, что соединения галогенов, растворяясь в циркулирующем разбавленном растворе Н SO накапливаются в нем и концентрация их в конце концов повьппается настолько, что раствор кислоты уже не способен поглощать их, и неабсорбированные примеси в газе могут пройти в контактное отделение и отравить катализатор.

Целью изобретения является предок вращение попадания соединений галогв" нов на катализатор, а также уменьшение коррозии оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в промывке обжигового газа серной кислотой, по крайней мере, в 2 стадии с последующим концентрированием про» мывной кислоты, последнее осуществляют упариванием под вакуумом и отделением выпавшего осадка трехокиси мышьяка.

При этом упаривание кислоты ведут при 70-80 С до концентрации

Н SOö 55-75Х.

Промывку газа на первой стадии осуществляют кислотоГ с концентраци» ей 10-407., а на второй — 5-15Х.

При этом с целью повышения степе» ни чистоты промывной кислоты после

904 510 упаривания и нее вводят тиосульфат натрия, В соответствии с предлагаемым изобретением соединения галогенав

Г и 01 из промывной кислоты удаляют упар. званием в вакууме. Упаривание серной кислоты да 55-75% осуществляют в вакуум-испарителе. При этом трехокись мышьяка выпадает в осадок и се отделяют путем отстаивания или фильтрацией. Выпаривание и фильтрование обеспечивают настолько полное отделение трехокиси мышьяка, соединений галогенов и тяжелых металлов, чта опасная концентрация этих веществ в замкнутом цикле не создается, В предпочтительном варианте осуще— ствления способа раствор серной кислоты. выпаренный.в вакууме с целью удаления из него соединений галогеI10ê и кристаллизации трехокиси мышьяка, подвергается затем дальнейшей очистке путем добавления в него растворимого тиосульфата для дальнейшего уменьшения содержания трехокиси мышьяка и других загрязнений в горячем выпаренном растворе серной кислоты. Обычно в известных способах в качестве осадителя трехокиси мышьяка и цветных металлов > например меди, свинца, ртути и кадмия, применяют сульфид натрия, который реагирует с образованием сероводороца,, загрязняющего окружающую среду. В предложенном способе тиосульфат в кислой среде реагирует с образованием SO< и серы, которая подобно сульфиц †ко взаимодействует с трехокисью мышьяка и вышеуказанными металлами, осаждая их из раствора кислоты.

Тиосульфат Na S<0 5На0 является предпочтительным веществом для осаждения мышьяка и меди из раствора

Н SO с концентрацией 55-75% при о температуре не ниже 50 С, предпоч-. тительно 60-70 С.

Осадок, образующийся при выпаривании в вакууме, может быть оставлен в растворе H SO или отделен от него до добавления осадителя, т.е. тио— сульфата. В последнем случае получают смешанный осадок трехакиси мышьяка и сульфидов, Осаждение тиосуль фатом предпочтительно осуществлять сразу после вакуум-упаривания, когда раствор еще горячий, так как имеет температуру выше 50 С.

Способ осуществляют следующим образом.

Неочищенный сернистый газ из плавильной или обжиговой печи поступает B первую промывную башню, где отмывается от большей части твердых и газообразных загрязнений при помощи раствора Н SO с концентрацией

10-40 sec,%. Температура газа после О промывной башни меняется в пределах

55-75 С в зависимости от концентрации кислоты. Концентрация кислоты в промывной башне устанавливается в зависимости от количества соединений галогенов и трехокиси мышьяка. Необходимо при этом, чтобы все содержащиеся в газе галогены были удалены в промывном отделении, Это означа— ет, что промывная кислота должна быть настолько разбавлена, чтобы сое— динения галагенов растворились в кислоте, орошающей первую башн>о. Как правило, концентрация кислоты в первой промывной башне поддерживается на уровне 3000 мг/л, При этом концентрация галогенов в кислоте во второй промывной башне не выше, чем в первой башне. Если содержание галогенав меньше, чем содержание твердых веществ, то концентрацию

Н> SO устанавливают так, чтобы концентрация твердых веществ в промывной кислоте поддерживалась на уровве 5-20 г/л. Твердые вещества и промывная кислота в количетсве, соответствующем количеству получаемой кислоты, отводят из цикла первой промывной башни. Окончательную очистку газов осуществляют в последующих промызных башнях и в электроосадителях.

Концентрация циркуляционной кислоты во второй башне меняется в пределах 5-15 вес.% H SOq в зависимости от концентрации кислоты в первой башне, ф

Из сборника промывных кислот последнюю в вице шлама подают на фильтр где отделяют твердые примеси, а фильтрат — в вакуум-испаритель для концентрирования раствора кислоты до

58

60-75% при 75-80 С. В процессе выпаривания трехокись мышьяка выпадает в осадок, После этого сконцентрированную кислоту падают в реактор, в котором кислоту смешивают с тиосульфатом натрия для дополнительного осаждения трехокиси мышьяка и металлов в виде сульфидов. В процессе выпаоивания да С10% тпехакиси мышьяка

904510

5 остается в осадке в зависимости от ее начальной концентрации. Tlo отношению к другим примесям, например цинку„ меди, никелю, железу, кобальту, хрому, сурьме и висмуту, может быть достигнута даже большая степень очистки.

Степень отделения галогенов в испарителе вы ока, например содержание F u Cl . в 70%-ной кислоте сос- о тавляет 400 мг/л, а в 60%-ной — менее 1000 мг/л, что соответствует степени отделения 95-907, HF u HCl удаляются вместе с водой из вакуумиспарителя через конденсатор, ней- 15 трализуются. Если промывная кислота содержит большое количество солей металлов, например цинка, меди,. железа, никеля, кадмия, то незначительные количества этих веществ по- щ падают в конденсат вместе с каплями при выпаривании; они могут быть осаждены вместе с небольшим количеством трехокиси мышьяка при рН 9, 5 с помощью кальция. После фильтрования эта р жидкость может быть спущена в канализацию вместе с охлаждающей водой испарительной установки без опасности загрязнения окружающей среды.

Пример 1. Концентрирование промывной кислоты ведут в двухступенчатом вакуум-испарителе при 80 С и давлении менее 10 торр. В этом случае растворимость трехокиси мышьяка 15 г/л„ а содержание F и С1 в продукте менее 400 г/л каждого из них. В процессе работы не возникает никаких затруднений, обусловленных коррозией испарителя. Содержание мышьяка в кислоте менее

0,5 мг/л.

В первой ступени вакуум-испарителя. достигнута концентрация кислоты 60657 Н,SO< при давлении 30 торр, причем койцентрация поступающей в вакуум-испаритель кислоты 307.. Раст- . воримость трехокиси мышьяка в первой ступени 10 г/л, а содержание F и С1 менее 1000 мг/л каждого. Во время хранения полученной кислоты растворимость трехокиси мышьяка понижается до 5-8 г/л в зависимости от длительности вьцержки в резервуарехранилише.

В табл. 1 представлены данные по содержанию фтора, хлора, мышьяка, меди, никеля, цинка, железа, селена, кадмия, и свинца на различных стадиях процесса.

Работа промывной колонны поясняется табл. 2.

Пример 2. Кислоту с концентрацией 62% Н , содержащую 6 г/л трехокиси мышьяка, нагревают до

70 С, что соответствует температуре кислоты, полученной из вакуум-испарителя. Эту кислоту затем со скоростью 20 л/г подают в реактор. Перед самым введением кислоты в реактор в нее добавляют 1,8-3,0 л/г

507-ного раствора тиосульфата натрия, осаждение ведут при 60-70 С.

Содержание трехокиси мышьяка может быть снижено до значений ниже 1 м,д, Предлагаемый способ обеспечивает достаточно высокую степень очистки газа и промывной кислоты от соединений галогенов и мышьяка, что предотвращает попадание этих соедине-. ний в контактное отделение и тем самым исключает отравление катализатора ядами и снижает коррозию оборудования.

9045! О

5

М л4

i

Ю с

С4

Ю

С >

1 3 с

Ю л

С4! л

Ю

Ю с

Ю 0 с с

D л г с

Ю с

D i

5

i с !

У

Ю с

Ь \

СО l

С 4 с

D с

C) (4!

Ю

Ь j

СЧ !

i

/

Ю

Ю с

Ю с (Ч с с

Ф» 1

Ь сЬ

5 о

Ц

U х

У»

tC

У

М

1 о и

Р х

f»

ЬЬ

Ф ) Ф

Ф г- 1 с7 1 е4 !

Л !

l

l а

1

1 о 1 и

5 1

ЬФ (Л 1

C7i

2: !

1!

l!!

Ь4 1

I4 I

1!! в!

1!

14 !

l

l.«!

1! () 1

1

I (Л

«С

5 j

1 (I

5 () i

1 1

5.= — !

1

f!!

1

Л1 I

О 1

ЬФ I

O 1 а I

И 1

5 Х 1

5 1 и о !

Ȕ

ФЦ

Х

ЬФ а и

1» Я с6

ЬФ

ФЬ х о В

>х о х о

И

1 х ос о а 5 х >х а о х х х

Egal х д о z хoz а 1 л

Б i а >х E" 5

i- o o

44 х Ц 5 х О

Я Д Х

Таблица 2

904510

Кислота промыв- ной колонны

F!

Содержание, мг/л

С1 As Н SO ! 6800 22

4300 1960

1350 295

60 10

2800 6, 6

40 0,6

Техническая серная кислота

0,5

Формула изобретения

Составитель Л. Темирова

Редактор Т. Веселова Техрел Т.Маточка Корректор Н. Швьщкая

Заказ 171/47 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москвад Ж-35 Раушская наб.д g. 4)5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ очистки обжигового газа, используемого для производства серной кислоты, от примесей мышьяка и галогенов путем промывки раствором серной кислоты, по крайней мере, в 2 стадии с последующим концентрированием промывнрй кислоты, отличающийся тем, что, с целью предотвращения попадания галогенов на катализатор и уменьшения коррозии, концентрирование промывной кислоты осуществляют путем упаривания под вакуумоЬ с последующим отделением выпавшего осадка трехокиси мышьяка.

2. Способ по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что упаривание ведут прн,70-80 С до концентрации серной кислоты 55-75Х.

3. Способ по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что концентра цию серной кислоты на 1-й стадии промывки поддерживают 10-407, а на второй — 5-15Х.

23 4. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения степени чистоты промывной кислоты, после упаривания в последнюю вво дят тиосульфат натрия.

ЗО

Источники информации принятые во внимание при экспертизе.

1. Амелин А.Г. Технология серной кислоты. М., Химия, 1971) с. 147150, 160-162,