РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
В работе использовались декарбонизованная вода оборотных циклов, сточная вода, очищенная в цехе нейтрализации и очистки промышленных стоков (НОПС) ЗАО "Северодонецкое объединение АЗОТ" и подаваемая на подпитку в водооборотные циклы. В качестве ингибиторов использованы цинкофосфоновый ингибитор (ZnОЭДФК), приготовленный на основе отработанного цинк-ацетатного катализатора и поглотителя сероорганических соединений (СПС-Ф, ГИАП-10), а также цинк-ацетатный раствор, остающийся после пропитки цинк-ацетатного катализатора синтеза винилацетата, ингибитор на основе пирофосфорной кислоты, трилона Б и гипана.
2.1.1. Отходы производства аммиака и винилацетата, которые подвергаются переработке. Отработанные поглотители на базе оксида цинка являются ценным вторичным сырьем для приготовления на их основе ингибиторов коррозии. Можно выделить следующие отходы производства, которые могут быть использованы для приготовления ингибиторов коррозии металлов: цинковые поглотители СПС-Ф, ГИАП-10, цинк-ацетатный катализатор, цинк-ацетатный раствор и отходы акриловых волокон.
Цинковые поглотители СПС-Ф и ГИАП-10 применяются на II ступени двухступенчатой системы очистки природного газа от сернистых соединений в производстве аммиака на предприятии ЗАО "Северодонецкое объединение АЗОТ". Содержание серы в промышленных газах колеблется достаточно в широких пределах: в природном газе состав и доля отдельных сернистых соединений в пересчете на серу изменяется таким образом, мг/м3: суммарно сернистых соединений - 5 - 450, в том числе сероводород 1-25, этил и метилмеркаптан - 2-350, меркаптаны С3-С5 - 0,5-20, сульфиды - 0,5-15, дисульфиды - 0-5, серооксид углерода -0,5 - 30, сероуглерод - 0-5; в коксовом газе основными серосодержащими компонентами являются СS2 - до 70 и С4Н4S - до 20 мг/м3[154].
На второй ступени двухступенчатой системы очистки в процессе поглощения сероводорода оксидом цинка образуется сульфид цинка:
ZnO + Н2S > ZnS +Н2О (2.1)
Поглощение серы гранулой осуществляется постепенно от периферии к центру. Во время прохождения процесса очищения таблетка поглотителя состоит из отработанного и чистого оксида цинка. Поэтому, скорость поглощения лимитируется диффузией сероводорода через химически инертную область ZnS. На поверхности ZnO протекает быстрая химическая реакция, концентрация Н2S на границе между отработанной и чистой областями таблетки из-за необратимости реакции близкая к нулю. Поэтому, во время проведения очистки газа в промышленности не удается полностью насытить серой все зерно поглотителя. Величина сероемкости находится в прямой связи с величиной ее удельной поверхности, пористости и размером гранул (таблица 2.1).
Таблица 2.1.
Сравнительная характеристика физико-химических свойств свежего, отработанного и регенерированного поглотителя серы ГИАП-10
Поглотительхим. состав,%удельная
поверх-
ность,м2/гмех.
прочность,
МПаПористостьСеросодер-
жание при
темп-ре
400?С,%мас. доля Zn в пе-ресчете на ZnO, %мас. доля серы,%Vобщ.,
мм3/гV,%Свежий ГИАП-10
Отработанный
ГИАП-10
Прокаленный
при 970?С
Регенерирован-
ный ГИАП-10н/м 94,0
87,7
94,87
95,83,0
13,2
0,080
0,08013,0?19,0
13,7
5-7,0
25,3ср.2,5
min 1,3
4,2
1,2
1,60160,0
137,7
200,7
163,329,0
27,7
37,7
28,2н/м 24,0
30,0 ГИАП-10 представляет собой таблетки светло-серого цвета с массовой долей цинка в пересчете на ZnO,%, не менее 94,0 и сероемкостью,%, не менее 24,0, а СПС-Ф изготавливается в виде гранул цилиндрической формы светло-серого цвета (формованные) с массовой долей цинка в пересчете на ZnO,%, не менее 85,0 и сероемкостью,%, не менее 28,0. В процессе работы свежего поглотителя идет накопление ZnS на поверхности таблетки или гранулы. В отработанных поглотителях массовая доля серы в пересчете на SO3 составляет: ГИАП-10 - 5,9%; СПС-Ф - 19,2%. Сероорганические поглотители ГИАП-10 и СПС-Ф загружаются в колонну в количестве 90 т и работают около 5 лет.
Цинк-ацетатный катализатор применяется в контактных аппаратах при синтезе винилацетата из ацетилена и уксусной кислоты в цехе винилацетата предприятия ЗАО "Северодонецкое объединение АЗОТ". Катализатор представляет собой гранулы цилиндрической формы черного цвета, приготовленные пропиткой активированного угля цинк-ацетатным раствором с массовой долей цинка в пересчете на ZnO,%, не менее 28,0. В течении года используется около 40 т цинк-ацетатного катализатора, после пропитки остаток цинк-ацетатного раствора составляет ~ 800 м3.
Гипан - продукт переработки отхода акрилонитрильных волокон. Акрилонитрил - крупнотоннажный продукт органического синтеза. На его основе получают акрилонитрильные волокна. При получении и использовании таких волокон образуются отходы, которые нельзя использовать по прямому назначению. Наиболее простым способом утилизации их является гидролиз с получением производных полиакриловой кислоты или частично гидролизованного полиакрилоамида. Гипан относится именно к таким продуктам гидролиза и является основой полиакриловой кислоты. Вопрос по утилизации этих отходов можно считать решенным, если найти эффективное применение полученного вещества.
В данной работе проблема использования гипана решалась путем создания стабилизирующей композиции включением его как одного из компонента. Нами был разработан состав композиции, включающий ингибитор коррозии на основе пирофосфорной кислоты, трилона Б (как диспергент железа) и гипана (как диспергент фосфатов).
2.1.2. Характеристики оборотных вод и модельных растворов.
В качестве воды для испытания эффективности защиты приготовленных
ингибиторов коррозии на основе отработанных катализаторов использовали декарбонизованную и сточную воду, очищенную в цехе нейтрализации и очистки промышленных стоков (НОПС) и под
- Киев+380960830922