Метод за концентриране на сярна киселина
Изобретението се отнася до концентрацията на разредена сярна киселина, получена при обработката на ароматни въглеводороди и съдържаща сулфонирани органични примеси. Целта на изобретението е да се намали загубата на киселина по време на нейното концентриране чрез изпаряване. Изобретението позволява да се изключи разлагането и разпенването на киселината, основните причини за нейната загуба чрез нагряване до 110-150 ° C (под точката на кипене) и отстраняване на вода под формата на азеотроп с бензен, въведен в системата в пара или течна фаза. 1 болен.
Изобретението се отнася до концентрацията на регенерирана сярна киселина, образувана след обработка на ароматни въглеводороди, съдържащи сулфонирани примеси, и може да се използва в коксохимическата и свързаните с нея индустрии.
Регенерираната сярна киселина се получава в процеса на пречистване със сярна киселина на ароматни въглеводороди, като суров бензен. Отделянето на отпадъчни киселини и ароматни въглеводороди след тяхното третиране със сярна киселина е съпроводено със значителни загуби. За да се намалят загубите и да се опрости етапът на разделяне, сярната киселина се регенерира чрез разреждане с вода 1,5-2,0 пъти (по обем). При разреждане реакциите, протичащи в присъствието на концентрирана сярна киселина, спират. Получената емулсия се разпада. Коефициентите на разпределение на сулфонови производни, полимери и други примеси се променят поради намаляване на тяхната разтворимост в разредена сярна киселина. Продуктите от сулфонирането и полимеризацията се изолират под формата на кисел катран. Но дори и в този случай не е възможно да се получи регенерирана киселина, напълно свободна от органични примеси.
Ниската концентрация на регенерирана киселина (45-55%) и наличието на органични примеси (1-2%) в нея ограничават възможната площнеговото изхвърляне.
Известен е метод за концентриране на разредена сярна киселина чрез изпаряването й при 90-250 ° C при атмосферно налягане или под вакуум [1, 2] Изпаряването при атмосферно налягане е придружено от разлагане на киселината в присъствието на органични примеси и следователно този метод е неподходящ за концентриране на регенерирана киселина след пречистване на ароматни въглеводороди. Използването на вакуум по време на изпаряване може значително да намали разлагането на киселината.
Въпреки това, поради наличието на органични сулфонови киселини, се наблюдава разпенване на разтвора, което води до допълнителни загуби на киселина. Необходими са допълнителни мерки за предотвратяване на образуването на пяна.
Най-близо до предложеното техническо решение е методът за концентриране на сярна киселина, включително регенерирана, чрез дестилация на вода при 200-220 ° C в присъствието на азеотропообразуващ агент, който е хлороводород [3] Този метод осигурява концентрация на сярна киселина от 75 до 92-98 тегл.
Целта на изобретението е да се намали загубата на сярна киселина при концентриране на разредена и замърсена с органични примеси сярна киселина.
Проблемът се решава поради факта, че в метода за концентриране на сярна киселина чрез дестилация на вода в присъствието на азеотропообразуващ агент съгласно изобретението, бензенът се използва като азеотропообразуващ агент и процесът на дестилация се извършва при 110-150 ° С.
Постигането на тази задача се основава на значителна разлика в парциалните налягания на сярна киселина и вода върху концентрирани (до 80 тегл.) и нагрети водни разтвори и свойството на водата да образува азеотропни смеси с въглеводороди, в този случай с бензен.
смес от паривода и бензен, чийто състав съответства на азеотропната точка, се дестилира от киселината, кондензира се и се разделя на вода и бензен, който се връща в цикъла на киселинна обработка.
Оптималният температурен диапазон за нагряване на киселината е илюстриран на чертежа чрез зависимостта на степента на концентрация на киселината от температурата на нейното нагряване. При определяне на зависимостта са използвани данни за обработката на чист 50% разтвор на сярна киселина и регенерирани киселини с обща киселинност 65,4 и 51,1 тегл. Обозначенията са дадени на чертежа.
Долната граница на оптималния температурен диапазон за нагряване на киселината е 110 o C и се дължи на ниската скорост на концентрация при ниски температури, което от своя страна е свързано с налягането на наситените водни пари над киселинния разтвор. Горната граница е 150 ° C. Повишаването на температурата на нагряване на киселината над тази стойност практически няма ефект върху степента на концентрация, но води до интензифициране на реакциите на разлагане на киселината и примесите, сулфониране на бензен и физическо увличане на киселината поради повишаване на налягането на парите й над разтвора.
Оптималното количество бензен, въведено в системата, се определя от състава на азеотропа бензен-вода (9 части бензен на 1 част от отстранената вода) и трябва да се доближава до това съотношение.
По този начин, нагряването на регенерираната киселина в присъствието на бензен при 110-150 о С (под нейната точка на кипене) прави възможно да се концентрира киселината, като същевременно се намаляват нейните загуби в сравнение с прототипа.
Възможно е повторно използване на концентрирана до 72-75% сярна киселина за пречистване на сурови бензенови фракции след смесването й с прясна киселина до концентрация 88-90%. Наличието на бензенсулфонова киселина в киселината не е пречка за нейното вторичноизползване в технологията за пречистване на въглищен бензол. Повторното използване на регенерирана киселина без нейната предварителна концентрация само чрез смесване с концентрирана киселина не се използва поради увеличения разход на прясна концентрирана киселина и образуването на смес в количество, което надвишава необходимостта от нея.
Характеризирането на нивото на техниката за концентрацията на сярна киселина показа, че предложеното решение има "новост" и "изобретателско ниво", а възможността за прилагане на метода се потвърждава от следните примери.
Така предложеният метод за концентриране на сярна киселина в сравнение с известния при същата степен на концентрация (до 75 тегл.) Ви позволява значително да намалите загубите (според прототипа, общите загуби са 3,8 тегл. А в примери 1 и 2 съответно 0,27 и 0,3 тегл.) и киселинността на кондензата на важен технологичен фактор (според прототипа, киселинността от кондензата е 0,75 тегл.), а в примери 1 и 2 0,027 и 0,06 тегл. съответно).
МЕТОД ЗА КОНЦЕНТРИРАНЕ НА СЯРНА КИСЕЛИНА, включващ дестилация на вода в присъствието на азеотропообразуващ агент, характеризиращ се с това, че като азеотропообразуващ агент се използва бензен и процесът се провежда при 110 - 150 o C.