NO894556L - Fremgangsmaate for avfarving av fremstilt svovelsyre. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for avfarving av svovelsyre fremstilt i overenstemmelse med kontaktmetoden,som omfatter en eller flere absorpsjonskretser, hvori det for avfarving tilsettes hydrogenperoxyd til den fremstilte svovelsyre.

Prosessgasser for svovelsyrefabrikker inneholder ofte mer eller mindre forurensninger av blant annet mettede og umettede karbonforbindelser, hvilke fører til misfarving av den fremstilte svovelsyre. Kildene for disse misfarvede forurensninger er flere. Eksempler på slike kilder kan være olje fra pakninger i støvseparatorer i prosessgassrensingssystemer, oljeholdig avfall som havner i de prosesser som gassene stam-mer fra, forbrenningsgasser fra fyringsoljer anvendt ved opp-varming av prosessapparatur,eller til og med partikler av karbon som anvendes for dette formål,samt rester av forskjellige fIotasjonsmidler i behandlede malmkonsentrater.

Det foreligger mange fremgangsmåter som anvendes for

å avfarve svovelsyre, blandt annet ved tilsetning av oxydasjonsmidler som kaliumpermanganat, hydrogenperoxyd og ozon,

ved elektrolytisk oxydasjon samt med hjelp av aktivt karbon.

Oxydasjonsmidler som kaliumpermanganat og ozon er kostbare

og medfører mange praktiske problemer. Kaliumpermanganat har lav oppløselighet i vann, noe som medfører at syrekonsentra-sjonen nedsettes ved tilsetningen. Forekomst av manganrester medfører dessuten en risiko for fornyet missfarving. Ozon er et kjemikalium som medfører store risika ved innånding selv i ytterst små mengder. ,For elektrolytisk oxydasjon fordres en ytters komplisert apparatur, som dessuten har så høye driftskostnader at en slik avfarving for tiden ikke anvendes noen steder. Avfarving med aktivt karbon er heller ikke praktisk anvendelig på grunn av at den tekniske effekt er tvilsom. En viss misfarving skjer av bestanddeler i mange kullkvaliteter.

Den eneste praktisk aksepterbare, kjente avfarvings-fremgangsmåte er således ved tilsetning av hydrogenperoxyd til den fremstilte svovelsyre. Dette er også i dag standard-fremgangsmåten som anbefales av leverandører av kontaktsvovel-syreanlegg. Ved denne fremgangsmåte skjer tilsetningen av hydrogenperoxyd mellom det siste absorpsjonstrinn og lager-tankene for den fremstilte svovelsyre i en pumpeanordning,

der svovelsyrens konsentrasjon kan variere mellom 94 og 97 % og der temperaturen normalt ligger på 60-70 °C. Det har imidlertid vist seg at denne kjente fremgangsmåte for avfarving ikke er tilstrekkelig effektiv, med det resultat at svovelsyre med alt for kraftig mørkfarving av og til kan fremstilles på tross av overdosering av hydrogenperoxyd. Tilsetning av hydrogenperoxyd i overskudd medfører også at det vil finnes gjenblevne rester av peroxyd i syren, noe som også gjør syren uakseptabel for visse forbrukere. Dette gjør markedsituasjonen vanskelig, fordi avsetningsmulighetene for mørkfarvet syre er meget begrenset og inntektstapet blir stort. I prinsipp aksepteres mørkfarvet syre kun for frem-stilling av kunstgjødsel. En økning av produksjonsyretempe-raturen for å påskynde reaksjonen har vist seg å gi problemer med korrosjon av materiale i pumper og ledninger, og av denne grunn må syren også renses for korrosjonsprodukter.

Det japanske selskap Mitsubishi har foreslått en fremgangsmåte for å forbedre og effektivisere avfarvingen med hydrogenperoxyd. Avfarvingen av den ferdige syre foregår i et anlegg bestående av tre seriekoblede tanker som er be-lagt med teflon. Dimensjoneringen gir syren en oppholdstid på ca. 30 minutter i hver tank. Den farvede syre oppvarmes først ved hjelp av damp til ca. 105 °C og pumpes over til bunnen av den første tanken etter at den er blandet med hydrogenperoxyd i form av en ca. 35 % løsning. Etter passering gjennom tankene avkjøles syren ved hjelp av en kjøler til egnet temperatur før den overføres til lagringstankene.

Selv om Mitsubishis fremgangsmåte burde være effektiv for avfarvingen, er den i de fleste tilfeller ikke attraktiv for praktisk bruk. Det viser seg komplisert og kostbart å installere ekstra tanker for avfarvingbehandlingen, samt nødvendinge varmevekslere og kjølere før og etter avfarvings-enhetene.

Det finnes således et behov for en effektiv avfarvings-fremgangsmåte,tilpasset eksisterende kontaktsvovelsyre-anlegg, som kan gjennomføres uten noen vesentlige investerings- kostnader og ekstra driftskostnader, og som ikke medfører noen økte miljø- eller arbeidsplassrisika eller noen konta-minering av fremstilt svovelsyre.

Det har nå overraskende vist seg mulig å tilveiebringe en fremgangsmåte for avfarving av fremstilt svovelsyre som oppfyller de mål og krav som kan stilles, og som er omtalt heri i det foregående. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnetvedde trinn som fremgår av patent-kravene.

Ifølge den nye fremgangsmåte tilsettes således hydrogenperoxyd til svovelsyren som sirkulerer i sluttabsorpsjonskretsen, under opprettholdelse av en syretemperatur høyere enn 70 ^C. Konsentrasjonen av svovelsyren i absorpsjonskrets-ene er vesentlig for absorpsjonen og holdes alltid innenfor ytterst snevre grenser, og bør være over 98,3 %, vanligvis nær 99 %.

Temperaturen i absorpsjonskretsen holdes ved avfarvingen fortrinnsvis innenfor intervallet 80-100 °C.

Gjennom tilsetning i absorpsjonskretsen erholdes for-delen med økt oppholdstid for H^ O^.

Det har også vist seg fordelaktig å tilsette hydrogenperoxyd i finfordelt tilstand, eksempelvis gjennom doserings-rør av dysemodell.

Hydrogenperoxydtilsetningen reguleres med fordel automatisk med henblikk på den fremstilte syre. Det er således mulig kontinuerlig å oppfølge avfarvingseffekten,og gjennom dette å bestemme tilsetningsmengden av peroxyd. Det har også vist seg fordelaktig med intensiv aiirøring av syren i forbindelse med tilsetningen av peroxyd.

Hydrogenperoxyd kan tilsettes til sluttabsorpsjonstrinnet sammen med andre innbefattede fluider, f.eks. svovelsyre fra andre trinn i fremgangsmåten. Peroxyd kan også tilsettes som en bestanddel i andre kjemikalier, fra hvilke peroxyd frigjøres ved kontakt med svovelsyre, f.eks. ved hjelp av monopersvovelsyre, selv om dette i de fleste tilfeller er mindre effektivt enn tilsetning av peroxydet selv.

For å oppnå en tilfredsstillende farvereduksjon hos syren samtidig som det sikres at restperoxyd ikke finnes i påviselige mengder, fordres vanligvis en dosering av 0,5 - 0,6 kg H^O^/tonn svovelsyre ( H^ O^ er her regnet som 100 % H^ O^). Den nødvendige t^C^-mengde er blandt annet avhengig av syrens svertningsgrad.

Foreliggende oppfinnelse beskrives nærmere i det etter-følgende, delvis i form av utførelseseksempler.

Mørkfarving av svovelsyre kan måles på forskjellige måter, men en standard fremgangsmåte er den såkalte APHA-metoden, hvorved resultatene kalles "farvetall" og angis APHA eller mg Pt/l.

Eksempel 1

Ved en svovelsyrefabrikk, der avfarving ble gjennom-ført med hydrogenperoxyd som ble tilsatt i en pumpeanordning mellom sluttabsorpsjonstrinnet og syrelagertankene, ble det stadig erholdt forhøyede farvetall til tross for økning av den normale dosering av hydrogenperoxyd. For å forsøke å frembringe en forbedring av farvetallet ble driftsforholdene endret for de forbrenningsprosesser som svoveldioxydgassen stammet fra. Blandt annet ble det foretatt endringer av så-vel kvantiteter som kvaliteter av de forskjellige forbren-ningsmaterialer som ble behandlet. Ingen av de foretatte til-tak forbedret imidlertid syrefarvefallet. Gjennom å flytte tilførselen av hydrogenperoxyd fra pumpeanordningen, der konsentrasjonen av H^SO^er 94-97 % og temperaturen 60-70 °C, til syrebeholderen i sluttabsorpsjonskretsen, der svovelsyre-konsentrasjonen er 98,5 % og temperaturen 70-80 °C, ble det umiddelbart erholdt en vesentlig forbedring av syrekvaliteten gjennom at farvetallet sank fra i gjennomsnitt 1140 mg Pt/l (med visse topper opptil ca. 4000 mg Pt/l), ned til 400 mg Pt/l. For ytterliger å forbedre kontakten mellom hydrogenperoxyd og svovelsyre ble det innsatt et spesielt doserings-rør av teflon i dysemodell. Farvetallet sank derved ytterligere til intervallet 50-200 mg Pt/l og dette ble opprett-holdt i løpet av 3 produksjonsmåneder. Deretter ble slutt-absorps j onssyrens temperaturområde forhøyet fra 70-80 °C til 80-100 °C, hvorved farvetallet sank ytterligere for å ligge innenfor intervallet 15-50 mg Pt/l. En syre med et farvetall på 50 APHA oppfattes av øyet som farveløs.

Eksempel 2

Absorpsjonsvovelsyre med 98,9 % H2S04og et farvetall = 1250 APHA ble behandlet med 50 % hydrogenperoxydløsning ved forskjellige temperaturer, reaksjonstider og doseringer, for å undersøke kinetikken ved avfarvingen av hydrogenperoxyd. Målet var en tilfredsstillende farvereduksjon samt et rest-innhold av H^O^tilnærmet lik 0. Noen typiske resultater fra forsøkene er vist i tabellene 1 og 2 nedenfor, i hvilke H^O^regnes som 100 % W O^-

Eksempel 3

Forsøk i overenstemmelse med eksempel 2, men med tilsetning av ^2^2^osert i form av monopersvovelsyre (1 vekt % H2°2'^ vekt % r^SOj-), viste at f arvereduks jonen var dårlig-ere enn ved de tilsvarende forsøk med hydrogenperoxyd. Ved en dosering av 0,6 kg t^G^i form av H^SO^ble farvetallet 320 erholdt etter 60 minutter. Det tilsvarende farvetall med ren hydrogenperoxydløsning var 125.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for avfarving av svovelsyre fremstilt ifølge kontaktmetoden, innbefattende en eller flere absorpsjonskretser, ved hvilken det for avfarving tilsettes hydrogenperoxyd til den fremstilte svovelsyre, karakterisert ved at hydrogenperoxyd tilsettes svovelsyren i sluttabsorpsjonskretsen og at temperaturen i kretsen samtidig holdes over tilnærmet 70 °C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen holdes innenfor intervallet 80-100 °C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hydrogenperoxyd tilsettes svovelsyren i finfordelt tilstand.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at hydrogenperoxydtilsetningen reguleres automatisk med hensyn til den fremstilte syre.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at svovelsyren omrøres intensivt i forbindelse med tilsetningen av hydrogenperoxyd.

6. Fremgangmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at hydrogenperoxyd tilsettes sammen med øvrige innbefattede fluider til slutt-absorps j ons trinnet .