2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................. 5
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.......................................... 8
1.1. Методы переработки щелочных тиосульфатных и сульфат-тиосульфатных растворов ........................................ 11
1.1.1. Методы переработки с получением элементарной серы и
сульфата натрия.............................................. 11
1.1.2. Методы переработки с получением тиосульфата и сульфата
натрия....................................................... 14
1.1.3. Методы переработки с получением тиосульфата натрия........... 15
1.2. Серосодержащие газовые выбросы и методы их нейтрализации ... 16
1.3. Тиосульфаты натрия и аммония................................... 19
1.3.1. Применение тиосульфатов натрия и аммония..................... 19
1.3.2. Физико-химические свойства тиосульфатов натрия и аммония .. 22
1.3.2.1. Физико-химические свойства тиосульфаг-иона............... 22
1.3.2.2. Физико-химические свойства тиосульфата натрия............. 26
1.3.2.3. Физико-химические свойства тиосульфата аммония ............ 27
1.3.3. Методы получения тиосульфата аммония ........................ 28
1.3.3.1. Сульфитные методы..........................:............... 29
1.3.3.2. Методы обменного взаимодействия взаимодействия ............ 33
1.3.3.3. Выводы..................................................... 40
1.4. Задачи исследования............................................ 41
Г ЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ............................ 44
2.1. Характеристика объектов исследования........................... 44
2.2. Методики экспериментов......................................... 45
2.2.1. Нейтрализация сульфат-тиосульфатных щелочных растворов серной кислотой.................................................... 45
2.2.2. Нейтрализация щелочных сульфат-тиосульфатных растворов сероводородом и диоксидом серы..................................... 46
3
2.2.3. Концентрирование сульфат-тиосульфатных растворов ........ 49
2.2.4. Получение тиосульфата аммония в системе №282Оз-т,НС03-ХН3-Н20........................................... 52
2.2.5. Получение тиосульфата аммония в системе
№28203 -ЫН4Р - МН3 -Н20................................... 53
2.2.6. Методика обработки экспериментальных данных.............. 55
2.3. Методики анализов.......................................... 55
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ ТИОСУЛЬФАТА НАТРИЯ НА БАЗЕ ОТХОДОВ ХРОМОВОГО ПРОИЗВОДСТВА.................................. 58
3.1. Изучение процессов улавливания сероводорода и диоксида серы щелочными сульфат-тиосульфатными растворами................. 58
3.2. Изучение процессов сернокислотной обработки щелочных сульфат-тиосульфатных растворов............................. 66
3.3. Изучение процессов переработки нейтрализованных сульфат-тиосульфатных растворов на товарные продукты................ 73
3.4. Разработка технологии переработки щелочных сульфат-тиосульфатных растворов с получением в качестве товарных продуктов сульфата и тиосульфата натрия..................... 77
3.5. Выводы..................................................... 82
ГЛАВА 4. ПОЛУЧЕНИЕ ТИОСУЛЬФАТА АММОНИЯ..................... 84
4.1. Краткая характеристика исходного сырья..................... 86
4.2. Исследование процессов обменного взаимодействия в системах Иа^Оз - МН4Х - ЫН3 - Н20 ................................... 89
4.2.1. Влияние порядка введения реагентов....................... 89
4.2.2. Исследование оптимальных условий процессов обменного взаимодействия.................................................. 94
4.2.2.1. Изучение обменного взаимодействия в системе ИаАОз-ШдНСОз-Шз-Н.О............................................. 95
4.2.2.2. Изучение обменного взаимодействия в системе
МН4Р - №28203 - ЫН? - Н20 ............................ 102
13
250 г/л Ка2804 и 3-5 г/л Ыа28203 концентрируют до содержания 53-55 масс. % Ыа2804 и 0,6-2 масс. % Па28203. Выпавшие кристаллы сульфата натрия отделяют фильтрацией, сушат и выдают как товарный продукт.
Следует отметить, что как показали исследования [10] процессов разложения чистых растворов тиосульфата натрия (Ка28203 ~ 400 г/л) серной кислотой при температуре 95-9911С и продолжительности обработки 2-3 часа возможно достигнуть выхода серы и сульфата натрия 85-90% от теоретически возможного по уравнению реакции (1.4). При уменьшении концентрации тиосульфата натрия до 200 г/л этот показатель снижался, что исследователями объяснялось протеканием реакций образования политионатов. Предложено проводить доразложение этих растворов в автоклаве при температуре 140°С в течение 2 часов, что позволяет обеспечить выход серы и сульфата натрия на уровне 93-98%.
В работах Т.Д. Авербуха и А.Е. Телепневой [9,10] также рассматривается переработка растворов, образующихся при очистке отходящих газов от сероводорода мышьяково-содовым методом и имеющих в своём составе (г/л): Ыа28203 - 200-260; №СЫ8 - 50-80; 15-25 Ыа2804; Аэ203 --0,15. Для их утилизации с получением серы и сульфата натрия предлагается обработка диоксидом серы, содержащимся в газовых выбросах предприятия, в соответствии с уравнением реакции:
2Ыа2820з+802 = 2№2804 + 38 (1.10).
Предложенный способ эффективен при концентрации 802 в отходящих газах не ниже 5% и в количестве — 105% против необходимого в уравнении (1.10). При этих условиях и температуре раствора 89-100°С, концентрации Ыа2820з 30,1-63,5 масс.%, продолжительности обработки 10 часов выход сульфата натрия и серы достигает ~ 80%.
14
Достоинством рассмотренной группы методов переработки щелочных тиосульфатных и сульфат-тиосульфатных растворов является их простота, а к недостаткам можно отнести:
- перевод ценного и дефицитного тиосульфата натрия в менее ценный сульфат натрия;
- значительный расход серной кислоты на нейтрализацию дефицитной щёлочи;
- ухудшение санитарно-гигиенических условий в цехе и введение в технологическую схему стадии нейтрализации серосодержащих газов.
1.1.2. Методы переработки с получением тиосульфата и сульфата
натрия
На основании диаграмм растворимости в системах №?804 - Ыа28203 -№€N8 - Н20 и №28203 - Ыа2803 - Ыа2804 - Н20 Т.Д. Авербухом и А.Е.Телепнсвой [11-12] выполнены технологические расчёты выделения из растворов, образующихся при мышьяково-содовой очистке отходящих газов от сероводорода, тиосульфата, роданида и сульфата натрия; а также расчёт получения тиосульфата натрия из мышьяково-содовых растворов, образующихся при очистке генераторного газа от сероводорода. Предложено исходные растворы, содержащие 20 масс. % Ыа28203 и 1,7 масс. % На2804, то есть с молярным соотношением На2804: №28203 = 0,095, концентрировать до содержания в них 50- 51 масс. % Ка28203 и 2,8 масс. % Ыа2804, а затем направлять на стадию отделения кристаллов сульфата натрия; маточный же раствор - на стадию кристаллизации тиосульфата натрия пентагидрата.
При переработке отработанных мышьяково-содовых растворов, получающихся при очистке коксового газа от сероводорода, авторы имели дело с четырехкомпонентной системой Ыа280.1 - Ыа28203 - МаСЫБ - Н20. Так как согласно изотермам растворимости выделить чистый роданид натрия из этой системы обычными приемами выпарки и кристаллизации невозможно, то
- Київ+380960830922