CN110745796A - 一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，涉及化学化工技术领域。一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，包括以下步骤：（1）将活性炭加入废硫酸中，滴加双氧水，进行氧化反应，得硫酸溶液；（2）将所述硫酸溶液进行高温蒸发浓缩，得到浓硫酸；（3）取部分浓硫酸加热到600‑750℃进行裂解，生成三氧化硫、水，收集生成的三氧化硫；（4）将三氧化硫通入浓硫酸，得到发烟硝酸；（5）将发烟硝酸、尿素加入到反应釜中，在45‑48℃反应3‑4h，然后再升温到80‑82℃反应4‑5h；（6）经固液分离、提纯，干燥后得到纯氨基磺酸晶体。本发明在制备氨基磺酸过程中避免三氧化硫的流失，操作易控，能够有效利用废硫酸。
Description
技术领域
本发明涉及化学化工技术领域，具体涉及一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术。
背景技术
硫酸是应用最广的基本化学制品之一，广泛应用于许多工业部门，往往把它的产量与消费量作为总的工业发展水平的一项重要指标。硫酸在使用过程中大体可以分为3种情况：作为产品的组成部分被固定在产品内；转变成为不希望的副产品，如芒硝、石膏、硫酸亚铁等；以废硫酸形态从产品系统中排出。
在我国非化肥工业的用酸量约 23 Mt左右，生产及使用这些硫酸将能够产生大约1亿吨的废硫酸，
2013 年我国非化肥工业的用酸量约 23 Mt 左右，但 2013 年我国的废硫酸产量却在1 亿吨以上。在这大量的废硫酸中，无机废硫酸约占 35%，有机废硫酸约占 65%，其中废硫酸浓度在 40%以上的废硫酸约占总废硫酸的 46%左右，多数的废硫酸浓度均偏低且数量大。在工业生产的过程中，有机物的硝化、酯化、磺化、烷基化、干燥和催化等反应会产出大量的废硫酸，此外还有气体的干燥净化、钢铁及矿石的酸洗和钛白粉的生产等均会有废硫酸产生。
由此可见，我国的工业废硫酸具有以下几个特点：
(1)废硫酸来源十分广泛，行业很分散。除了金属加工及酸洗、钛白粉、染
料、蓄电池、石油化工等主要行业以外，在许多其他化工行业有几十种化工产品的生产伴随着废硫酸的产生；
(2)废硫酸的总量十分巨大，但大多数单个企业废硫酸的产出量并不大。
许多企业每年废硫酸的产量仅几百吨；
(3)废硫酸中含有大量的有机或无机杂质，很难直接被利用或者利用生产的
产品质量较差；
(4)废硫酸的浓度普遍比较低，杂质的含量却比较高。
社会上的企业对废硫酸比较普遍的处理方式是直接外排或者是简单中和后
外排，尤其是对低浓度废硫酸的处理。这样可以使企业大量节约废硫酸的处理成本，提高企业的盈利。这种直接外排或简单中和后外排废硫酸的处理方式，不仅是对硫酸资源的大量浪费，而且还会影响水质指标，腐蚀下水道，使土壤酸化并且会释放土壤矿石以及水体沉积物中的大量重金属，严重污染环境，危害人类的身体健康和生存环境。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，能够有效利用废硫酸，提高经济效益，同时避免了硫酸对环境的污染，提高硫酸的利用率。
一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将活性炭加入废硫酸中，活性炭、废硫酸的质量比为1：550-650，然后在搅拌的状态下滴加双氧水，进行杂质的氧化反应，然后过滤，取清液，得净化以后的硫酸溶液；
废硫酸中含有很多的杂质，其原理是利用氧化剂在适当的反应条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解，使其转变为水、二氧化碳、氮的氧化物等从硫酸中分离出去，从而使废硫酸得到净化回收。活性炭是一种具有发达孔隙结构和巨大比表面积的碳材料，其具有吸附性能好、机械强度高、化学稳定性好和易再生等特点，作为一种良好的吸附剂、催化剂及催化载体被广泛得应用于化工、食品、医疗卫生、环境等诸多行业。活性炭作为催化剂将催化过氧化氢的氧化反应，活性炭对双氧水有较强的催化作用，活性炭本身作为催化剂可用于二氧化硫的氧化、氯化氢的还原、光气的制造和有机杂质的去除等。可以使双氧水在其表面分解产生具有强氧化性的羟基自由基，本发明中使用的活性炭为木屑、稻壳、橄榄核粉碎物中的一种或多种，价格低廉，由纤维素、半纤维素和木质素构成，具有天然优质的组织结构，其密实度高，机械强度高，灰分低，有利于形成发达的微孔结构，制得的椰壳活性炭微孔结构发达，比表面积大，吸附性能优良并且机械强度，活性炭的粒径可以为 10-24 目的粉末。可以去除废硫酸中的较多杂质，经过此步骤获得了较纯的稀硫酸。
（2）将所述硫酸溶液进行高温蒸发浓缩，得到浓硫酸；通过高温蒸发提高硫酸的浓度。
（3）取部分浓硫酸加热到600-750℃进行裂解，生成三氧化硫、水，收集生成的三氧化硫；此步骤的温度不能过高，以为过高的话会导致三氧化硫分解为二氧化硫。
（4）将三氧化硫气体冷却后通入其余的浓硫酸，使得三氧化硫完全被浓硫酸吸收，得到发烟硝酸；
（5）将发烟硝酸、尿素按照质量比为7.2-7.6:1的比例加入到反应釜中，在45-48℃反应3-4h，然后再升温到80-82℃反应4-5h；
该步骤中在45-48℃时使尿素和三氧化硫反应，得到产物脲基磺酸，然后再升温至80-82℃，使脲基磺酸与硫酸反应生辰氨基磺酸。这种制备过程更稳定，避免三氧化硫的损失。
（6）固液分离以后得到氨基磺酸粗产物；一般反应过程中硫酸是过量的，固液分离易后的液体即硫酸可以留备他用。
（7）提纯，将氨基磺酸粗产物放入蒸馏水中，升高到第一温度80-85℃，使氨基磺酸粗溶解，得到氨基磺酸溶液，高温过滤杂质以后，降低氨基磺酸溶液的第二温度0-4℃，有晶体析出；
该过程是利用了氨基磺酸在水中的溶解读随着温度的升高逐渐增大，将氨基磺酸粗产物溶解到高温的水中，然后再降温使晶体析出，达到提纯的目的。
（8）通过抽滤得到晶体， 90-100℃下进行干燥后得到纯氨基磺酸晶体。
另外，所述双氧水的质量浓度为25-29%。
本发明对废硫酸的回收再利用的利用率很高，生产成本低，在制备氨基磺酸过程中避免三氧化硫的流失，操作易控，能够有效利用废硫酸，提高经济效益，同时避免了硫酸对环境的污染，提高硫酸的利用率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例一
一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将活性炭加入废硫酸中，活性炭、废硫酸的质量比为1：550，然后在搅拌的状态下滴加双氧水，进行杂质的氧化反应，然后过滤，取清液，得净化以后的硫酸溶液，双氧水的质量浓度为25%。；
（2）将所述硫酸溶液进行高温蒸发浓缩，得到浓硫酸；通过高温蒸发提高硫酸的浓度。
（3）取部分浓硫酸加热到600℃进行裂解，生成三氧化硫、水，收集生成的三氧化硫；
（4）将三氧化硫气体冷却后通入其余的浓硫酸，使得三氧化硫完全被浓硫酸吸收，得到发烟硝酸；
（5）将发烟硝酸、尿素按照质量比为7.2:1的比例加入到反应釜中，在45℃反应4h，然后再升温到80℃反应4h；
（6）固液分离以后得到氨基磺酸粗产物；
（7）提纯，将氨基磺酸粗产物放入蒸馏水中，升高到第一温度80℃，使氨基磺酸粗溶解，得到氨基磺酸溶液，高温过滤杂质以后，降低氨基磺酸溶液的第二温度0℃，有晶体析出；
（8）通过抽滤得到晶体， 90℃下进行干燥后得到纯氨基磺酸晶体。
实施例二
一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将活性炭加入废硫酸中，活性炭、废硫酸的质量比为1：650，然后在搅拌的状态下滴加双氧水，进行杂质的氧化反应，然后过滤，取清液，得净化以后的硫酸溶液，双氧水的质量浓度为29%。；
（2）将所述硫酸溶液进行高温蒸发浓缩，得到浓硫酸；通过高温蒸发提高硫酸的浓度。
（3）取部分浓硫酸加热到750℃进行裂解，生成三氧化硫、水，收集生成的三氧化硫；
（4）将三氧化硫气体冷却后通入其余的浓硫酸，使得三氧化硫完全被浓硫酸吸收，得到发烟硝酸；
（5）将发烟硝酸、尿素按照质量比为7.6:1的比例加入到反应釜中，在48℃反应3h，然后再升温到82℃反应5h；
（6）固液分离以后得到氨基磺酸粗产物；
（7）提纯，将氨基磺酸粗产物放入蒸馏水中，升高到第一温度85℃，使氨基磺酸粗溶解，得到氨基磺酸溶液，高温过滤杂质以后，降低氨基磺酸溶液的第二温度4℃，有晶体析出；
（8）通过抽滤得到晶体， 100℃下进行干燥后得到纯氨基磺酸晶体。
实施例三
一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将活性炭加入废硫酸中，活性炭、废硫酸的质量比为1：600，然后在搅拌的状态下滴加双氧水，进行杂质的氧化反应，然后过滤，取清液，得净化以后的硫酸溶液，双氧水的质量浓度为28%。；
（2）将所述硫酸溶液进行高温蒸发浓缩，得到浓硫酸；通过高温蒸发提高硫酸的浓度。
（3）取部分浓硫酸加热到650℃进行裂解，生成三氧化硫、水，收集生成的三氧化硫；
（4）将三氧化硫气体冷却后通入其余的浓硫酸，使得三氧化硫完全被浓硫酸吸收，得到发烟硝酸；
（5）将发烟硝酸、尿素按照质量比为7.5:1的比例加入到反应釜中，在46℃反应3.5h，然后再升温到81℃反应4.5h；
（6）固液分离以后得到氨基磺酸粗产物；
（7）提纯，将氨基磺酸粗产物放入蒸馏水中，升高到第一温度83℃，使氨基磺酸粗溶解，得到氨基磺酸溶液，高温过滤杂质以后，降低氨基磺酸溶液的第二温度2℃，有晶体析出；
（8）通过抽滤得到晶体， 95℃下进行干燥后得到纯氨基磺酸晶体。
本发明对废硫酸的回收再利用的利用率很高，生产成本低，在制备氨基磺酸过程中避免三氧化硫的流失，操作易控，能够有效利用废硫酸，提高经济效益，同时避免了硫酸对环境的污染，提高硫酸的利用率。不仅能够实现资源的回收再利用，还能为企业带来可观的经济效益、社会效益和环境效益。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将活性炭加入废硫酸中，然后在搅拌的状态下滴加双氧水，进行杂质的氧化反应，然后过滤，取清液，得净化以后的硫酸溶液；
（2）将所述硫酸溶液进行高温蒸发浓缩，得到浓硫酸；
（3）取部分浓硫酸加热到600-750℃进行裂解，生成三氧化硫、水，收集生成的三氧化硫；
（4）将三氧化硫气体冷却后通入其余的浓硫酸，使得三氧化硫完全被浓硫酸吸收，得到发烟硝酸；
（5）将发烟硝酸、尿素按照质量比为7.2-7.6:1的比例加入到反应釜中，在45-48℃反应3-4h，然后再升温到80-82℃反应4-5h；
（6）固液分离以后得到氨基磺酸粗产物；
（7）提纯，将氨基磺酸粗产物放入蒸馏水中，升高到第一温度，使氨基磺酸粗溶解，得到氨基磺酸溶液，高温过滤杂质以后，降低氨基磺酸溶液的第二温度，有晶体析出；
（8）通过抽滤得到晶体，进行干燥后得到纯氨基磺酸晶体。
2.根据权利要求1所述的一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，所述活性炭为木屑、稻壳、橄榄核粉碎物中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，所述活性炭、废硫酸的质量比为1：550-650。
4.根据权利要求1所述的一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，
所述干燥温度为90-100℃。
5.根据权利要求1所述的一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，
步骤（7）所述的第一温度为80-85℃。
6.根据权利要求1所述的一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，
（7）中所述第二温度是将温度降至0-4℃。
7.根据权利要求1所述的一种利用副产废硫酸生产氨基磺酸技术，其特征在于，
所述双氧水的质量浓度为25-29%。
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