СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ГИПОХЛОРИТНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/72 C01F11/24 

Изобретение относится к способам очистки, обезвреживания и утилизации гипохлоритных растворов, образующихся при улавливании хлора из отходящих газов титано-магниевого производства известковым молоком, и может быть использовано в химической промышленности, где в результате поглощения хлора щелочными поглотителями получают гипохлоритные растворы.

На газоочистках титано-магниевых предприятий при улавливании хлора из отходящих газов известковым молоком образуются высокотоксичные гипохлоритные растворы, которые содержат 50 100 кг/м³ активного хлора, 100 120 кг/м³ хлорида кальция и до 30 кг/м³ оксида кальция, и подлежат обезвреживанию от активного хлора. Обезвреживание растворов проводится путем термического разложения гипохлорита кальция при нагревании острым паром до 100 120 ^oC в течение 5-6 ч (Иванов А.И. Ляндрес М.Б. Прокофьев О.В. Производство магния, М. Металлургия, 1979, с.361).

Недостатком этого способа является низкая производительность процесса обезвреживания и большие энергетические затраты. Кроме того, при термическом способе обезвреживания активного хлора, гипохлорит кальция разлагается с образованием хлората кальция, содержание которого в обезвреженном растворе составляет 20-30 г/л, а применение острого пара в качестве нагревателя приводит к снижению концентрации хлорида кальция до 130 150 г/л вследствие конденсации пара.

Переработка растворов такого состава по существующей технологической схеме экономически нецелесообразно. Поэтому обезвреженные растворы сбрасываются в канализацию. Известен способ получения хлористого кальция из растворов гипохлорита, при котором разложение активного хлора проводят с использованием аммиака (патент Германии N 4204319 CO1, CO5, CO6, РЖ "Изобретения стран мира", М, 1995, вып. 37 N 1). При этом, при больших содержаниях активного хлора, образуется взрывоопасный трихлорид азота и, кроме того, полного разложения активного хлора не происходит.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению (т.е. прототипом) является способ получения хлористого кальция, при котором разложение активного хлора проводят при нагревании острым паром до 80-90^oC в присутствии катализатора -отходов нихрома и пеногасителя-трибутилфосфата (авт.св. N 1081126, кл. C 01 F 11/24, Б. И. 1984, N 11, с.75).

Недостатком этого способа является низкая производительность процесса и высокие материальные и энергетические затраты, что обусловлено следующими основными факторами:
1. Из-за малой поверхности контакта между катализатором и обезвреживаемым раствором разложение гипохлорита кальция протекает не только по варианту каталитического разложения Ca(OCl)₂ _→ CaCl₂ + O₂, но и по варианту термического разложения
3Ca(OCl)₂ _→ Ca(ClO₃)₂+2CaCl₂,
т.е. с образованием значительного количества хлората кальция.

2. Применение в качестве теплоносителя острого пара приводит к снижению концентрации хлористого кальция до 130 150 г/л за счет разбавления и следовательно, к увеличению энергозатрат на упарку.

3. Для снижения содержания хлората кальция в гипохлоритный раствор дополнительно вводят хлорид кальция в соотношении 1:(10 30), что приводит к увеличению массопотока и использованию хлорида кальция, не содержащему хлоратов, т.е. невырабатываемого в технологическом процессе.

По этим причинам способ не реализован в промышленности.

Задачей данного изобретения является увеличение производительности процесса обезвреживания и упрощение технологии получения хлорида кальция из гипохлоритных растворов.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе получения хлористого раствора в присутствии катализатора используются хлоридные растворы переработки ферроникеля или его лома, имеющие состав: железо 100 150 кг/м³, никеля до 70 кг/м³ при нагревании.

В предлагаемом способе гипохлоритные растворы закачивают в реактор, туда же подается катализатор -раствор хлоридов железа (100-150 кг/м³), никеля (50 70 кг/м³)из расчета 1-2 л раствора катализатора на 1 м³ гипохлоритного раствора, затем гипохлоритный раствор нагревают до 80-90 ^oC топочными газами. При этом, вследствие каталитического разложения гипохлорита кальция содержание хлорида кальция увеличивается до 220 240 кг/м³, а содержание хлората не превышает 6 кг/м³ и при последующей упарке соответствует требованиям технических условий. Использование катализатора в виде раствора увеличивает число активных центров и, следовательно, ускоряет процесс каталитического разложении гипохлорита кальция. Отношение катализатор: гипохлоритный раствор равное 1: 500 1:1000 обусловлено следующими соображениями. Уменьшение отношения менее 1:1000 приводит к снижению производительности процесса и повышению содержания хлората кальция, а увеличение выше 1:500 нецелесообразно из-за повышенного расхода катализатора и незначительного увеличения скорости процесса. Состав раствора, применяемого в качестве катализатора, обусловлен содержанием элементов в перерабатываемом ферроникеле или его ломе.

Пример. В реактор помещали 1000 мл пульпы гипохлорита кальция, содержащей 80 кг/м³ активного хлора (далее по тексту А.Х.) Брали 1 мл растворов хлоридов, содержащих 120 кг/м³ трихлорида железа и 40 кг/м³ хлорида никеля. Раствор нагревали до 80^oC и выдерживали в течение 45 мин. Степень обезвреживания составляла 99,7% содержание хлората кальция не превышало 3,2 кг/м³, остаточное содержание А.Х. 1,5 кг/м³.

Результаты проведенных экспериментов сведены в табл. 1 и 2.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом обеспечивает увеличение производительности процесса обезвреживания не менее, чем в 1,5 раза, и позволяет использовать обезвреженные растворы для получения товарного хлористого кальция, а также снизить расход тепловой энергии на обезвреживание как за счет сокращения длительности процесса обезвреживания, так и за счет использования тепла отходящих дымовых газов.

Использование: изобретение может быть использовано при переработке гипохлоритных пульп, образующихся в процессе очистки хлоросодержащих газов от хлора и хлористого водорода известковым молоком в титано-магниевой подотрасли. Сущность: способ состоит в том, что переработку гипохлоритного раствора проводят при нагревании до 90^oC в присутствии катализатора. В качестве катализатора применяют жидкие хлоридные растворы переработки ферроникеля или его лома, содержащие до 150 кг/м³ трихлорида железа и до 70 кг/м³ дихлорида никеля при объемном отношении катализатор: гипохлоритный раствор, равном 1: 500 - 1:1000, для нагревания используют тепло отходящих газов. 2 табл.

Способ обезвреживания и утилизации гипохлоритных растворов, включающий их разложение при нагревании до 90^oС в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора для разложения гипохлорита используют растворы тяжелых металлов, взятые в объемном соотношении 1 500 1000, а для нагревания используют отходящие топочные газы.