СПОСОБ ОЧИСТКИ МАТОЧНЫХ ВОД СИНТЕЗА АЗИДА НАТРИЯ Российский патент 2015 года по МПК C02F1/72 C01B21/08 

Предлагаемое изобретение относится к методам многоступенчатой обработки промышленных и оборотных маточных вод от органических и азотсодержащих загрязнителей различного происхождения и может быть использовано на предприятиях химической промышленности, преимущественно в технологии очистки маточных вод синтеза токсичных и взрывоопасных соединений веществ, содержащих гидразин, азиды и этиловый спирт.

Известен способ адсорбционный очистки водных растворов от гидразина, основанный на поглощении гидразина химическим сорбентом, содержащим гидратированные кислые триполифосфаты хрома и алюминия [Авторское свидетельство СССР №1551655 МПК⁷ C02F 1/28. Способ очистки водных растворов от гидразина. Опубл. 23.03.1990].

Недостатком данного способа является сложность регенерации сорбента, которая сопровождается образованием токсичных продуктов, требующих утилизации.

Известен способ обезвреживания гидразина в маточных водах кислородом воздуха при барботаже с применением в качестве катализаторов ионы железа, кобальта и меди. [Гоголашвили Э.Л., Молгачева И.В., Исаков А.А. Обезвреживание гидразина в маточных водах. - Теплоэнергетика. - 2001. - №11. - С. 937-944].

Недостатком данного способа является низкая скорость окисления гидразина из-за слабой растворимости кислорода в воде.

Известен способ утилизации водных стоков, содержащих азотисто-водородную кислоту, включающий ее окисление нитритом натрия в сильнокислой среде до газообразных продуктов [Исследование процессов окисления азотистоводородной кислоты применительно к технологии переработки ОЯТ: Отчет/РИАН. - Зильберман Б.Я. и др. Инв. 11647 т. - Санкт-Петербург, 1995].

К недостаткам данного способа относится использование нитрита натрия, повышающего солесодержание стоков, а также проведение процесса только в сильнокислых средах.

Известен способ огневого обезвреживания маточных вод, содержащих горючие органические вещества, при температуре t=1300-1350°C [Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. - М.: Химия, 1990].

Недостатками данного способа являются большие расходы топлива на испарение маточных вод, а также необходимость очистки высокотемпературных газов.

Наиболее близким по технической сущности является способ окисление гидразина пероксидом водорода [Одрит Л., Огг Б. Химия гидразина. - Пер. с англ., - М.: Мир. - 1954. - С. 125].

Недостатком данного способа является невозможность окисления азидов и этилового спирта, присутствующих в маточных водах.

Технический задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является комплексная очистка маточных вод, содержащих гидразин, азид натрия и этиловый спирт, при минимальных затратах на реализацию процесса.

Перечень чертежей и таблиц

На фиг.1 изображена технологическая схема комплексной очистки маточных вод синтеза азида натрия.

Сущность изобретения

Решение технической задачи обеспечивается тем, что по предлагаемому способу окисление гидразина проводят пероксидом водорода в маточных водах, а этиловый спирт и азид натрия в виде летучего соединения отдувают воздухом из маточных вод с последующим окислением паровоздушной смеси на катализаторе; окисление гидразина пероксидом водорода проводят при pH=10 и температуре t=60°C в течение 2 часов; перевод азида натрия в летучее соединение - азотистый водород проводят подкислением маточных вод серной кислотой до pH=1,65; отдувку этилового спирта и азотистого водорода из маточных вод воздухом проводят при температуре t=60°C, окисление паров этилового спирта и азотистого водорода проводят кислородом воздуха на алюмомеднохромовом катализаторе при температуре t=300-350°C и W=10000 ч^-1.

Гидразин достаточно эффективно реагирует с пероксидом водорода при pH=10 и температуре t=60°C.

Азотистый водород и этиловый спирт имеют низкие температуры кипения (t_кип HN₃ 37°C и t_кип C₂H₅OH 78,37°C), что позволяет проводить их отдувку воздухом из водных растворов.

Отдувка паров этилового спирта и азотистого водорода из маточных вод воздухом при температуре t=60°C позволяет осуществить очистку маточных вод синтеза азидов при оптимальном уносе паров воды.

Каталитическое окисление более эффективно и экономично, чем термическое окисление в пламени горелки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Способ иллюстрируется следующим примером с использованием маточных вод промышленного синтеза азида натрия.

Пример. Способ очистки маточных вод синтеза азида натрия по предлагаемому способу

Окисление гидразина

В сточные воды промышленного синтеза азида натрия, содержащие 12 г/л гидразина, 290 г/л этилового спирта и 1,5 г/л азида натрия, добавляют 25%-ный раствор пероксида водорода (H₂O₂) в количестве 20% об. Окисление гидразина пероксидом водорода осуществляют при pH=10, для чего в раствор добавляют 10N раствор гидроксида натрия, время выдержки при температуре t=60°C составляет 2 часа. Газовую сдувку, содержащую пары этилового спирта, направляют на очистку на алюмомеднохромовом катализаторе ИКТ-12-8.

Отдувка паров этилового спирта и азотистого водорода

Для перевода азид натрия в летучее соединение - азотистый водород проводят корректировку маточных вод раствором концентрированной серной кислотой до pH=1,65. Отдувку паров этилового спирта и азотистого водорода из маточных вод проводят воздухом в массообменном аппарате (десорбер) при температуре t=60°C. Газовую сдувку, содержащую пары этилового спирта и азотистого водорода, направляют на очистку на алюмомеднохромовом катализаторе ИКТ-12-8.

Каталитическое окисление паров этилового спирта и азотистого водорода

Глубокое окисление паров этилового спирта и азотистого водорода проводят кислородом воздуха на алюмомеднохромовом катализаторе ИКТ-12-8 при температуре t=300-350°C и W=10000 ч^-1 при минимальной генерации NO_x. Очищенные газы вентилятором выбрасывают в атмосферу.

Корректировка pH маточных вод и слив в промколлектор

Очищенные сточные воды, в которых отсутствуют гидразин, азид натрия и этиловый спирт, корректируют добавкой 10N раствора гидроксида натрия до pH=8-9. Далее сточные воды отправляют на слив в промколлектор.

Таким образом, заявляемый способ позволяет проводить очистку маточных вод промышленного производства азида натрия от основных загрязняющих веществ: гидразина, этилового спирта и азидов.

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям промышленной применимости, новизны и изобретательского уровня.

Изобретение относится к методам многоступенчатой обработки промышленных и оборотных маточных вод от органических и азотсодержащих загрязнителей различного происхождения и может быть использовано на предприятиях химической промышленности, преимущественно в технологии очистки маточных вод синтеза токсичных и взрывоопасных соединений веществ, содержащих гидразин, азиды и этиловый спирт. Окисление гидразина проводят пероксидом водорода в маточных водах, а этиловый спирт и азид натрия в виде летучего соединения отдувают воздухом из маточных вод с последующим окислением паровоздушной смеси на катализаторе; окисление гидразина пероксидом водорода проводят при pH=10 и температуре t=60°C в течение 2 часов; перевод азида натрия в летучее соединение - азотистый водород проводят подкислением маточных вод серной кислотой до pH=1,65; отдувку этилового спирта и азотистого водорода из маточных вод воздухом проводят при температуре t=60°C, окисление паров этилового спирта и азотистого водорода проводят кислородом воздуха на алюмомеднохромовом катализаторе при температуре t=300-350°C и W=10000 ч^-1. Технический зэффект - комплексная очистка маточных вод, содержащих гидразин, азид натрия и этиловый спирт, при минимальных затратах на реализацию процесса. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

1. Способ очистки маточных вод синтеза азида натрия, содержащих гидразин, этиловый спирт и азид натрия, включающий их окисление, отличающийся тем, что окисление гидразина проводят пероксидом водорода в маточных водах, а этиловый спирт и азид натрия в виде летучего соединения отдувают воздухом из маточных вод с последующим окислением паровоздушной смеси на катализаторе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление гидразина пероксидом водорода проводят при pH=10 и температуре t=60°C в течение 2 часов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перевод азида натрия в летучее соединение - азотистый водород проводят подкислением маточных вод серной кислотой до pH=1,65.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отдувку этилового спирта и азотистого водорода из маточных вод воздухом проводят при температуре t=60°C.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление паров этилового спирта и азотистого водорода проводят кислородом воздуха на алюмомеднохромовом катализаторе при температуре t=300-350°C и W=10000 ч^-1.