Способ получения катионита для умягчения и обессоливания воды

(5 СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОР онием унийС.Попович,Чоповый,В. Ю. Голыч(57) Изобретение каческих соединений,ба получения катиони обессоливания водьщение и снижение эн ЛЯ Я КАтИОНИт ВАНИЯ ВОЛЫ ается серочастности та для умя 1, Иель - ергоемкости г спосо енияпроносится к усобу полученияет быть исполбессоливанияния являетсяэнергоемкостикачества кати Изствов ершен бретение о иному спос который мож а нита, для у ан ягчения иью иэобрети снижениеи улучшени оды, про" щени оесса они м об- ф евай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) ЗатиссянсИнститут общеймии АН УССР иперерабатываю(56) Авторское1257076, кл. Бюл. Р 24кий химический завод,и неорганической хиНадворнянский неютещий заводН.Г.ВасильевА,Ларин, Л,П,БГ.Вилесов, Ю. Способ получения катионита включает нагрев кислого гудрона ( КГ) с бурым углем (БУ) йракции 0,25-1,00 мм при массовом соотношении БУ:КГ 1(4,00-4,50), температуре 150 155 С в течение 1,5-2 ч, обработку 801574593 07 С 309 00 С 08 Х 5/2 цесса и улучшение качества катита. Процесс ведут вэаимодействикислых гудронов, содержащих 5883,5% НЯОа, с бурыми углями Фракции025-1,00 мм, содержащими 40-80% кокса, при массовом соотношении бурыйуголь - кислый гудрон 1:4,00-4,50,перемешивании и 150-155 С в течение1,5-2 ч, Затем реакционную массу обрабатывают водой при массовом соотношении твердая масса - вода 1;0,75-1,00 и перемешивании беэ нагреванияв течение 10-15 мин, Способ позволяет снизить энергоемкость процессаза счет экономии 0,24-0,42 гкал тепла/т сырья, улучшить качество катио- снита за счет отсутствия в нем водо-,щелочно- и кислоторастворимых органических веществ и упростить процессза счет исключения стадии сульйирова- Сния и охлаждения реакционной массы,устранения выбросов ЯО и стоков 1 О - Е15%-ного раствора НЯОа2 табл. горячей реакционной массы водой примассовом соотношении тЛ (твердаямасса-вода-жидкая масса) 1: (0,75 -1;00) и перемешивание в течение10-15 мин. Аипьтоацию зернистого катионита и концентрированной химичеки чистой серной кислоты,Способ осуществляют следующир азом.Кислый гудрон (химический состамас.%: моногидрат серной. кислоты58-83,50; органические соединения0,5-40; вода - остальное) загружаюв эмалированный реактор, затем при40 перемешивании небольшими порциямиприбавляют природный бурый угольФракции .0,25-1,00 (химический состав,мас.Х: кокс 40-80; летучие соединения 10-40; зольность 5-15; сера0,1-5; вода - остальное), сохраняяпри этом массовые соотношения бурыйуголь:кислый гудрон, равные 1:(4,00-4,50) .Реакционную массу черезстенку эмалированного реактора наг"ревают водяным паром с температурой150-155 С в течение 1,5-2 ч. Затемотключают обогрев и к реакционноймассе при перемешиваний приливают воду, сохраняя при этом массовые соотношения Т;Ж 1:(0,75-1,00). Реакционную массу с водой перемешивают в течение 10-15 мин, затем отАильтровывают. 20Фильтрат химически чистой серной:.;ислоты используют в производстве синтетических жирных кислот или минеральных удобр ений,Кристаллический катионит на Аильтре пятикратно промывают водой, Водуна промывку. берут, сохраняя массовыесоотношения т,:Ж 1:(0,75-1,00). Кристаллический катионит влажным можетбыть использован для очистки воды.Выход катионита составляет 99,80%от рассчитанного теоретически.Изобретение иллюстрируется пример ами.П р и м е р 1. В реактор, снабженный механической мешалкой, холодильником, отверстием для выгрузки катионита, рубашкой для парообогрева итермометром, загружают 400 г кислого гудрона химического состава,мас.Х: моногидрат серной кислоты83,50; органические соединения 12,60;вода 3,90, При перемешиванни кислогогудрона к нему добавляют 100 г бурого угля Фракции 1 мм химического состава, мас.%; кокс 80,00; летучие соединения 3,00; вода 7,00. Затем врубашку для обогрева в течение 2 чподают пар с температурой 150 С,реакционнстю массу постоянно перемешивают,При этом реакционная масса превращается в однородную зеАирообразную массу (легкоразрушаемый пенообр азныйполиконденсат).После 2 ч обогрева и перемешивания отключают обогрев, К образовав"шейся, однородной зеАирообразной массе при перемешивании приливают 375 млводы и продолжают перемешивать в течение 15 миН. При этом образуетсяпульпа зернистого катионита в водномрастворе серной кислоты, которую через отверстие для выгрузки направляют на вакуум-Фильтр. При этом полу-,чают 375 мл Аильтрата, водный34,80 Х-ный раствор серной кислоты,который используют в производствесинтетических жирных кислот или минудобрения, Зернистый катионит наАильтре пятикратно промывают водойпо 75 мл. При этом получают 35 млпромывных вод, которые возвращают впроцесс на стадию обработки пенообразного ноликонденсата, Промытый катионит выгружают из Фильтра, затемсушат его при 140 С до постоянноговеса, получая 263,4 г зернистого катионита химического состава, мас.Х;С 47,39; Н 2,36; Я 16,77; 0 25,1 1;Н 0 8,37Статическая обменная емкость полученного катионита по 0,1 н,раствору хлорида кальция равна4,09 мг-экв/г,П р и м е р 2. Методика осуществления способа получения катионитааналогична примеру 1. К 450 г кислого гудрона химического состава,мас,%:моногидрат серной кислоты 70,00; органические соединения 26,00; вода4,00, - при перемешивании небольшими порциями прибавляют 100 г бурогоугля Фракции 0,5 мм химического сос- .тава,мас,%; кокс 70,00; летучиесоединения 15,00; зольность 5,00;вода 10,00, Полученную смесь - 450 гкислого гудрона и 100 г бурого угля -при 155 С перемешивают в течение1,5 ч, затем отключают обогрев, креакционной массе при перемешиванииприливают 550 мл воды и продолжаютперемешивать в течение 10 мин, Образовавшийся осадок кристаллическогокатионита отАильтровывают, затем сушат, получая 324 г (58,9 Х от общеймассы пер ерабатываемого сырья) катионита химического состава, мас,Х:С 49,60; Н, 3,89; 8 15,65; зольность0,60; 0-23,44, Статическая обменнаяемкость полученного катионита по0,1 н. раствору хлорида калияравна4,10 мг-экв/г.П р и м е р 3. Методика осуществления способа получения катионитааналогична примеру 1 . К 400 г кислого гудрона (химический состав,мас.Х:моногидрат серной кислоты 58,00;органические соединения 37,20; водася за счет отсутствия в нем водо-, щелочно- и кислоторястворимых органических веществ в результате использования бурого угля и кислых гуд ронов, содержащих 58-83,57 серной кислоть, а также за счет обработки реакционной массы водой в горячем состоянии и перемешивании ее в течение 10-15 мин.В качестве базового объекта служит производство сульАоуглей, по ко-,орому их получают сульАировянием каменных углей при помощи опеума при температуре 110-40 С в течение 3 - 4 ч. Получают сульАоугли, имеющие статическую обменную емкость по О, 1 н. раствору, р явную О, ЯО 1,00 мг-экв/г.Сопоставительный анализ базового объекта с данным изобретением по свойству катионитов приведен в табл,2. По своим Аизико-жчмическим и зкономическим показателям новый катионит для умягчения и обессоливания воды превосходит базовый сульйоуголь,выпускаемый нашей промышленностью,Формула и зобретения Способ получения кятионита для умягчения и обессоливания воды,заключающийся в взаимодействии кислого гудрона с органогенными ископаемыми при перемешивании и нагревании и промывке катионита водой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения и снижения энергоемкости процесса и улучшения качества кятионита, в качестве кислого гудрона используют кислые гудроны, содержащие 58,0- 83,5 Х серной кислоты, а в качестве органогенных ископаемых в , бурые угли фракции 0,25-1,00 мм, содержащие 40 - ЯОЕ кокса, и процесс ведут при массовом соотношении бурый уголь: кислый гудрон, равном 1:(4,0-4,5), и температуре 50-155 Г в течение 1,5 - 2,0 ч, затем нагревание прекращают и реак - ционную массу обрабатывают водой при массовом соотношении твердая масса: вода, равном 1:(0,75-1,00), и перемешивании в течение 10-15 мин. 1574593 4,80) при перемешивании прибавляют 100 г бурого угля Арякции 0,25 мм химического состава, мас.%; кокс 40,00; летучие соединения 40,00; эоль ность 7,00;.вода 13,00, Полученную смесь (400 г кислого гудрона и 100 г бурого угля) при 150 Г перемешивают в,течение 2 ч, затем отключают обогрев и при перемешивании к реак- О ционной массе приливают 500 мл воды. Полученную реакционную массу с водой перемешивают в течение 15 мин, затем отфильтровывают, Катионит на фильтре промывают водой пять раз по 100 мп, 5 затем сушат до постоянного веса, получая 348,80 г (69,767 от общей массы перерабатываемого сырья) катионита химического состава, мас,Е: С 49,83; Н 5,31; Я 15,43; О 23,11; НО 6,32. Статическая обменная емкость полученного катионита по 0,1 н. раствору хлорида кальция равна 4,09 мг-экв/г.Из сопоставительного анализа прототипа с.данным изобретением следует, что упрощение процесса получения катионита в изобретении достигается за счет исключения стадии сульАирования и охлаждения реакционной массы, а также за счет снижения нагрева с 250 280 Г до 150-155 С; за счет устранения выбросов ЯО и устранения стоков 10-157,-ного раствора серной кислоты, загрязненной органическими веществами; в изобретении положительный эААект достигается за счет использования бурых углей и осуществления процесса нагрева при сравнительно низких температурах (150-155 Г) в течение 1,5-2 ч. 40Снижение энергоемкости достигается за счет экономии 0,24-0,42 Гкал тепла (2,88-5,04 руб) на каждой тонне перерабатываемого сырья в результате того, что исключен нагрев при 45 95-100 С в течение 2-4; на 100 125 С в течение 1-2 ч уменьшен нагрев смеси кислого гудрона с бурым углем,В табл.1 приведены результаты экспериментальных исследований по изу чению влияния режимных параметров на выход и качество катионита,образующегося при взаимодействии кислого гудрона с бурым углем.Улучшение качества катионита,по лученного по изобретениюцостигаетОЪООООО овиММР и РСО ООИИ Юси Фсг иог сч ов ОЪф О - -М О - О в с фввО ОООО О иъ и и иъ МЪ и и и и иъ и и иъ иъ иъ мъ цъ о о и и и мъ и и и и4 Ю С 4 И О 1 ОЪ СЧ О О И О ИИ О 1 Сч ОлсЧлйилМ О Л -ССЧ Сч Р О О И О МЪ И МЪ ОЪ ИОЦ 13 Ог ЛЛ 1 3 С 4 Г 4 С 3 С 3 СЧ С 3 СЧ С 4 СЧ ОЪ ОЪ 31 Ъ г л л СЧ С 3 С 4 ц 1 И О И И ОЪ ИЛ Г 1 Г ГЧ С 4 СЧ СЧ 14 СЧ И И ОЪ л Сч С 4 С 4ООООООООООО В В В В В Сч СЧ СЧ В 01 СО О О сч сч О И О И иЪ О сч сЧ сЧфВ ОООО О в в в ОООООО С 3 С 4 СЧ Р 4 1СЧ О 3 МЪ И И О О О О И Ии 3 О 3 ОЪ ФИИИИ О ОЪ И ОЪ ОЪ О СО МЪ И МЪ МЪ 1 Г О 1 О 1 О 1 Г 3 О ОЪ ИООООО И И И И И МЪ И ц 1 ОЪ О1 1 ОООООООООО О О О 1 О цЪ ОЪ иЪ И ОЪ ИсРЪ Ф Ф И Ф сС ОС .бси О О О О О О О О О О О О О О 1 Г 1 цъ ц и и и и иъ 3 Г и ъ Оъ и исО О О О О О О л л ОС О Л 3 Г" ООООО Л 1" ЛлОООООО ОЪ О 1 1 Г И О 1 О 1 ОООО ИИОЪИ О О ОЪ И О О И 1 Г О Г 1 ООО И 1 Г 1 О 1 ООО И ц 11 О О О О 1 ООООО фййсОф 1 О431 О й О СО О О СО СО Ю й и СО О 1 Г 1 О и г в О СО ООООО 1 ф СО СО СО й 1 1О О И цЪ ОЪ ц 1 И СЧ СЧ С 4 СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ С 3 СЧ цъ ц 3 Г 1 иъ ц ц 1 Оъ и ц"1 и иъ Г 4 С 4 С 4 С 4 Р 4 СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧСЧ СЧ С 3 Р 1 С 3 С 1 Сч СЧ СЧ СЧ Г 4 И И сч сч С 1 Г 4 И И С 4 С 4 СЧ СЧ И И С 4 СЧ Р СЧ ЧЗГ СОО 1 О Сч СЧ СЧ Сч С 3 Г 3 М М М Г 1 Г 1 СЧ с 4 сЧ9 10 1574593 Т а б л и ц а 2 Наименование показателей Базовый сульфоуголЬ Катионит по изобретению Насыпная масса, кг/лУдельный объем, мл/гВлажность, 7Статическая обменнаяемкость (СОЕ):а) по 0,1 н. растворуб) по 0,1 н. растворуИаОНДинамическая обменнаяемкость (ДОЕ) по 0,007раствору мг-экв/лСтабильность:а) к кислотамб) к щелочамМаксимальная рабочаятемпература,СВнешний видРазмер зерен, ммПроизводительность 1 ткатионита по 0,013 н,раствору в воде, мСебестоимость 1 ткатионита, руб. 0,75-0,80 2,8"3,0 40-504,10-4,90 4,10-4,90 250-300 1200-1300 СтойкийМалостойкий Стойкий Стойкими 60Черные зерна0,25-0, 70 120-130Черные зерна0,25-1,00 44 300 304,4 Составитель Т. Власова Техред А.КравчукКорректор Н. Король Редактор А.Маковская Заказ 1756 Тираж 351 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101