Способ получения катионита и серной кислоты из кислого гудрона

(51)5 С 10 С 3 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР В( сСИИЗНЛЯ. ц .клЧИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанс кого и Надворнянский нефтеперерабатывающий завод(56) Авторское свидетельство СССР М 1525194, кл, С 10 6 17/1 О, 1987.Авторское свидетельство СССР М 1257076, кл. С 083 5/20, 1984.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТИОНИТА И СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ КИСЛОГО ГУДРОНА (57) Изобретение относится к способу переработки кислого гудрона (кг) с целью получения катионита и серной кислоты и может быть использовано в процессах получения Изобретение относится к способам переработки сернокислых и кубовых отходов нефтеперерабатывающих заводов и может быть использовано на химических и нефтеперерабатывающих предприятиях в процессе производства синтетических жирных кислот (СЖК), минеральных удобрений. для очистки и умягчения воды, а также для улучшения состава почв.Целью изобретения является интенсификация, снижение энергоемкости и упрощение процесса. а также улучшение физико-химических свойств катионита,П р и м е р 1. В реактор-смеситель емкостью 1 л, снабженный механической мешалкой, загружают 1 кг (0,52 л) кислого гудрона синтетических жирных кислот (СЖК), минеральных удобрений, для очистки и умягчения воды и улучшения состава почв. Изобретение позволяет интенсифицировать и упростить процесс, снизить его энергоемкость (уменьшить продолжительность процесса до 1,0-1,5 ч), снизить температуру и время нагрева смеси на 50-140 С и 2 - 6 ч соответственно, исключить несколько стадий процесса), а также улучшить эксплуатацион н ые с войс тва катион ита (обмен ную емкость до 3,4-3,5 мг-экв/ч, осмотическую стабильность до 99, максимальную рабочую температуру до 120 - 130 С). Эффект достигается за счет использования при . взаимодействии с КГ кубового остатка производства СЖК в количестве 1.5-6,5 мас. Б и проведения взаимодействия при 140- 200 С в течение 10-60 мин с последующей обработкой неохлажденной массы промывной водой, 1 табл.(КГ) состава, мас. : моногидрат серной кислоты Н 2804 95,00; органические примеси 0,10; вода 4.90, а затем прибавляют 15 г (1,5 от общей массы КГ) кубового остатка производства синтетических жирных кислот (КО СЖК). химического состава, мас.: С 73,12; Н 12.27: О 14.61, содержащего до 40-50 мас,ф, высших жирных оксикарбоновых кислот состава С 1 в - С 2 в и до 40-50 мас ненасыщенных жирных карбоновых кислот состава С 15-С 2 в. Получаемую смесь перемешивают до полного КО СЖК в КГ.Полученную однородную жидкую смесь КГ и КО СЖК общей массой 1,015 кг непрерывно со скоростью 30 г/мин подают в разогретый до 140 С реактор - двухвальныйшнековый смеситель, снабженный отверстиями; отвода отходящих паров и газов. загрузки и выгрузки продукта, термопарным каналом и рубашкой для обогрева теплоносителем. Поступающую смесь при 140 С в двухвальном шнековом смесителе выдерживают в течение 60 мин до образования однородной желеобразной массы в количестве 0,964 кг, которую по мере образования со скоростью 30 г/мин двухвальным шнековым смесителем в разогретом виде при перемешивании выгружают в 1,116 кг (990 мл) промывной воды, содержащей 15,20 серной кислоты, В промывной воде при перемеаивании образуется катионит и серная кислота,Полученную дисперсию отфильтровывают, получая на фильтре катионит, а в фильтре получают 1,79 кг (1,1 л) 52,53-ной серной кислоты. Выход серной кислоты составляет 940,80 г (99,50 от теоретически рассчитанного).Катионит на фильтре промывают 1 л воды (5 раэ по 200 мл), получая 1,116 кг (990 мл) промывных вод, содержащих 15,20 серной кислоты, Полученные промывные воды возвращают обратно в процесс на стадию разложения однородной желеобразной массы (гудронового спека).Промывной катионит на фильтре сушат, получая 18,7 г (99,40 от теоретически рассчитанного) катионита. Найдено, мас,ь: С 61.54; Н 9,74; 3 8,22; О 20,50.Полученный катионит по своим физико- химическим и технологическим показателям отвечает стандарту и может быть использован для улучшения состава почв, Данные приведены в таблице.В процессе взаимодействия КГ и КО СЖК протекают последовательно реакции дегидротации оксикарбоновых кислот под воздействием серной кислоты, содержащейся в КГ, сульфирования непредепьных карбоновых кислот и полимеризации образующихся сульфокарбоновых кислот.П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 в реактор - двухвальный шнековый смеси- тель, разогретый до 190 С. со скоростью 30 г/мин загружают 1,04 кг жидкой однородной смеси, содержащей 1 кг КГ, состава, мас.ф,: серная кислота 85,00; органические примеси 5,00; вода 10,00, и 40 г (4,00 от массы КГ) КО СЖК, химического состава, аналогичного примеру 1.Полученнуюсмесь в реакторе при 190 С выдерживают в течение 10 мин, получая при этом 0,936 кг однородной желеобразной массы, которую в горячем состоянии непрерывно со скоростью 30 г/мин выгружают при перемешивании в 1116 г (990 мл) про 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мывной воды, содержащей 15,20% сернойкислоты, Полученную массу затем отфильтровывают. Катионит на фильтре промываютводой, а затем сушат.фильтрат общей массой 1,685 кг. содержащий 46,80 серной кислоты, используютв производстве СЖК, Выход серной кислотысоставляет 99,88 от теоретически рассчитанного.Выход катионита составляет 91,80 г(99,93 от теоретически рассчитанного).П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 вреактор - двухвальный шнековый смеситель, разогретый до 200 С, со скоростью 30г/мин загружают 1,065 кг жидкой однородной смеси, содержащей 1 кг КГ состава,мас,:серная кислота 85,00, органическиепримеси 10,00; вода 5,00, и 65 г (6,50;ь отмассы КГ)КО СЖК, химического состава,аналогичного примеру 1.Полученную смесь в реакторе при 200 Свыдерживают в течение 10 мин, получая приэтом 1,008 кг однородной желеобразноймассы, которую непрерывно со скоростью30 г/мин в горячем состоянии при перемешивании выгружают в 1116 г промывнойводы, содержащей 150 серной кислоты,Полученную массу отфильтровывают,получая 1,655 кг фильтрата, содержащего50,10 серной кислоты. Выход серной кислоты составляет 99,877 ь от теоретическирассчитанногоВыход катионита сотавляет 117 г(99,87 ф, от теоретически рассчитанного).П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 вреактор - двухвальный шнековый смеситель, разогретый до 140 С, со скоростью 30г/мин загружают 1,015 кг жидкой однородной смеси, содержащей 1 кг КГ состава,мас.7 ь: серная кислота 58.00; органическиепримеси 38,00; вода 4,00 и 15 г (1,506 отмассы КГ) КО СЖК, химического состава,аналогичного примеру 1, Полученную смесьпри 140 С выдерживают в течение 60 мин.получая при этом 0,973 кг однородной желеобразной массы. которую в горячем состоянии со скоростью 30 г/мин непрерывновыгружают при перемешивании в 1116 гпромывной воды, содержащей 15 ф сернойкислоты. Затем полученную массу отфильтровывают, получая 1.175 кг фильтрата48,94-ной серной кислоты, Выход сернойкислоты составляет 575 г(99.19 от теоретически рассчитанного).Катионит на фильтре промывают 1 л воды (5 раэ по 200 мл). а затем сушат. Выходкатионита составляет 397 г (99,79 6 от теоретически рассчитанного),П р и м е р 5. Аналогично примеру 1 вреактор - двухвальный шнековый смеситель, разогретый до 170 С, со скоростью 30 г/мин загружают 1,065 кг жидкой однородной смеси, содержащей 1 кг КГ химического состава, аналогичного примеру 1.Полученную смесь со скоростью 30 5 г/мин загружают в реактор непрерывного действия, где при 170 С каждую частицу данной смеси выдерживают в течение 25 мин, получая при этом 1,018 кг однородной желеобразной массы, которую в горячем со О стоянии при перемешивании выгружают в 1116 г промывной воды. а далее отфильтровываютт. В фильтрате получают 1,06 кг 52, 80 ьной серной кислоты. Выход серной кислоты составляет 560 г (99.90 от теоретически 15 рассчитанного). Катионит на фильтре промывают водой, сушат. Выход катионита составляет 18,80 г (99,506 от теоретически рассчитанного). 20Интенсификация процесса в предлагаемом способе достигается эа счет уменьшения времени осуществления процесса, который полностью заканчивается за 1,00 - 1,50 ч, в то время как в известном способе 25 весь процесс осуществляется за 4,50-7,50 ч.Снижение энергоемкости в предлагаемом способе в сравнении с известным достигается за счет исключения стадии нагрева смеси при 95-100 С в течение 2-4 30 ч, эа счет снижения температуры и времени нагрева смеси соответственно на 50-140 С и 120 - 350 мин. Упрощение процесса в предлагаемом способе в сравнении с известным достигается эа счет исключения двух технологических стадий процесса: нагрева смеси при 95-100 С и охлаждения реакционной массы с 250-280 С до комнатной температуры, а также за счет применения в процессе не используемых отходов, а именно, КО СЖК и КГ гудрона, взамен используемого в известном способе дефицитного сырья - кубовых остатков вакуумной перегонки маэутов.Формула изобретения Способ получения катионита и серной кислоты из кислого гудрона путем его перемешивания с органическим веществом, нагрева смеси для обоазования однородной желеобразной массы, обработки ее водой, разделение образующегося катионита и серной кислоты фильтрованием, промывки катионита водой и его сушки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что. с целью интенсификации, снижения энергоемкости и упрощения процесса, а также улучшения физико-химических свойств катионита. в качестве органического вещества используют кубовый остаток производства синтетических жирных кислот в количестве 1,50- 6,50 от массы кислого гудрона и нагрев смеси кислого гудрона с кубовым остатком осуществляют при 140-200 С в течение 10- 60 мин с последующей обработкой нагретой массы водой, полученной на стадии промывки катионита.1657515 Показатели Известныйкатионит Внешний- вид Черный Специфическийбитумный Гранулометрический составзерен, мм О) 25-1, 00 ОУ 5-2100 Удельный объем в Н-форме,см /г 2,8-3,0 5,7 Удельная поверхность пор,м/г 10 Полная статическая обменнаяемкость по О, 1 н. растворуСаС 1 мг-экв/г 3,4-3,5 1,5-1,8 Динамическая обменная емкость по 0,007 н.растворуСаС 1, мг-зкв/л 2000 300 Окисляемость фильтрата в пересчете на кислород, мг/г 0,01 Осмотическая стабильность, Х 99 Массовая доля влаги, 7Насыпная масса, кг/л Стойкость: 20 20 0,6 0,8 Стойкий Стоикий Максимальная рабочая температура, С 120-130 Составитель В,МкртычанТехред М. Моргентал Корректор О.Кундрик Редактор И.Дербак Заказ 1689 Тираж 336 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5е Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ЦветЗапах к кислотам к щелочам Катионит,получунныйпо примеру 1 Зерна неправильнойформы ЧерныйБез запаха Пластины неправильнойформы 2,30