Меню Рубрики

Установка по переработке щелочи

Утилизация отработанных кислот и щелочей: актуальность проблемы

Работа опубликована в журнале «Экология производства» февраль 2018

Отработанные кислоты и щелочи относятся к промышленным отходам I и II классов опасности и представляют значительную проблему с экологической и экономической точек зрения. Объёмы этих отходов исчисляются десятками тысяч тонн. Рассмотрим способы их утили-зации, обеспечивающие исполнение предприятиями норм Федерального закона.

В 2016 г. распоряжением Правительства Российской Федерации от 02.06.2016 No 1082-р утверждён план основных мероприятий, значительная часть которых посвящена ликвидации промышленных и бытовых отходов. Ак-туальность проблемы была отмечена в Перечне поручений Президента РФ по итогам заседания Президиума Госсовета от 13.10.2017 г. В соответствии с этим документом для утилизации целого спектра различных видов отходов необходимо «. принять меры, направленные на усиление административной ответственности хозяйствующих субъектов, осуществляющих деятельность, связанную с обращением с отходами I и II классов опасности, за нарушение требований законодательства Российской Федерации в области обращения с от-ходами». Ужесточение государственной политики и административной ответственности неизбежно влечёт ряд перемен, направленных на использование предприятиями современных систем и процессов, гарантирующих высокую сте-пень очистки. Но прежде чем говорить об этих системах, обратимся к понятиям рекуперация и утилизация.

Утилизация отходов – деятельность, связанная с использованием отходов на этапах их технологического цикла, и/или обеспечение повторного (вторичного) использования или перера-ботки списанных изделий.

Рекуперация отходов – деятельность по технологической обработке отходов, включающая извлечение и восстановление ценных компонен-тов отходов, с возвращением их для повторного использования. [2].

Использование неорганических кислот в различных производствах

Наименование и формула кислоты Отрасли промышленности, сферы деятельности
Серная кислота H2SO4 Металлургия, органический синтез, нефтеперерабатывающая промышленность, целлюлозо-бумажная промышленность, из готовление электролита и взрывчатых веществ
Соляная кислота HCl Пищевая промышленность, горнорудная отрасль, кожевенная промышленность
Азотная кислота HNO3 Металлургия, горнорудная промышленность, атомная про- мышленность, органический синтез, изготовление удобрений и взрывчатых веществ.
Фосфорная кислота H3PO4 Текстильная промышленность, авиационная промышленность, производство удобрений, стекла, керамики и огнеупорных материалов; медицина
Борная кислота H3BO3 Атомная промышленность, производство удобрений; фармако- логия; ювелирное дело
Сульфаминовая кислота H2NSO3 Гальваностегия, нефтяная отрасль, деревообрабатывающая промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность, производство удобрений
Сернистая кислота H2SO3 Пищевая промышленность, деревообрабатывающая промыш- ленность, текстильная промышленность
Плавиковая кислота HF Нефтехимическая отрасль, производство полупроводников

В настоящее время существуют два основных способа утилизации отрабо-танных кислот и щелочей:

• нейтрализация химической актив-ности;

• регенерация для повторного исполь-зования.

Рассмотрим процессы, которые в на-стоящее время могут использоваться на действующих предприятиях для реше-ния поставленных целей при утилизации отходов.

УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛОТ

Современным производствам необ-ходимы как неорганические, так и ор-ганические кислоты. Щавелевая, кар-боновая, винная и молочная кислоты – наиболее распространённые органиче-ские кислоты, которые используются на химических предприятиях. Проблема их утилизации не столь остра, так как данные соединения после их отработ-ки направляют во вторичное производ-ство. Органические кислоты нейтрали-зуют при помощи щелочей, в результате чего образуются соли, применяемые в различных отраслях. Особое внимание на предприятиях уделяется утилизации производственных сточных вод, содер-жащих органические кислоты. Удаление последних необходимо для уменьшения нагрузки на водоочистные сооружения города.

Однако самой актуальной проблемой остаётся утилизация неорганических кислот, которые являются побочным продуктом деятельности многих пред-приятий. Наиболее часто используемые в производстве кислоты и области их применения названы в таблице.

На разных предприятиях ежегодно образуется свыше миллиона тонн кис-лот, которые необходимо утилизировать для экологической безопасности. Наи-более распространён огневой метод ре-генерации отработанных кислот, состоя-щий в их термическом разложении. Так из экологически опасного отхода полу-чают товарный продукт высокого каче-ства.

Использование огневого метода при регенерации серной кислоты сокра-щает расходы природного сырья и на треть снижает затраты по сравнению с её производством из первичного сырья. Серную кислоту в основном используют в органическом синтезе и её утилиза-цию в процессе сульфирования органи-ческих соединений проводят огневым методом.

В металлургической промышленности неорганические кислоты используют в больших объёмах, в частности для трав-ления металлов. При этом образуются травильные растворы, содержащие помимо отработанной кислоты ещё и соли – это продукты окисления поверх-ностных слоёв металла, протекающего при взаимодействии с раствором кисло-ты.

Читайте также:  Установка каленвала на уаз

Образующийся в процессе травле-ния железных конструкций сульфат железа (железный купорос) нейтра-лизуют известью, а затем полученный осадок (гидроксида железа) термиче-ски разлагают в специальных печах, получая оксид железа. Оксид желе-за – готовый продукт, который при-меняется в производстве красителей, ферритных порошков, полирующих паст [3]. Вторым продуктом нейтра-лизации является гипс (сульфат каль-ция), который можно использовать в строительстве.

Наиболее выгодно и эффективно извлекать железный купорос из рас-творов серной кислоты, а оставший-ся раствор вновь использовать для травления металла. В отработанных растворах должно быть 220—260 г/л железного купороса и 10—12 % сво-бодной кислоты [4]. Можно также по-лучать серную кислоту путём превра-щения сульфата железа в сернистый газ.

В некоторых случаях регенера-цию травильного раствора серной кислоты проводят, используя в каче-стве реагента хлороводород, кото-рым раствор обрабатывают на стан-ции выпаривания. Образующуюся суспензию кристаллических частиц хлористого железа в серной кислоте центрифугируют, разделяя твёрдую и жидкую фазы. Затем серная кислота окончательно очищается от хлорово-дорода.

Отработанные травильные растворы соляной и азотной кислот, как правило, нейтрализуют путем фильтрации через щелочные реагенты: мел, доломит, из-вестняк, мрамор. Такой метод наиболее прост в применении, так как соли, обра-зующиеся при нейтрализации соляной и азотной кислот, хорошо растворимы в воде.

Для регенерации травильных рас-творов не применяются такие методы, как сорбция и экстракция, но их широ-ко используют в технологии утилизации абгазной соляной кислоты. Последняя представляет собой газообразный от-ход, содержащий соляную кислоту, пары летучих органических веществ, а также хлор, углекислый газ, кислород, азот, водород. Наиболее правильный и эко-номичный метод утилизации абгазной соляной кислоты ― окисление в присутствии катализатора с целью получения хлора [5].

Кроме травильных раствовров зна-чительное количество кислот содержат кислые гудроны ― основные отходы нефтеперерабатывающей промышлен-ности, которые образуются при очистке нефтепродуктов, аппаратов и резерву-аров концентрированной серной кисло-той. Они представляют собой высоко-токсичные, вязкие, смолообразные мас-сы, содержащие тяжёлые углеводороды, серную кислоту и воду.

Существуют различные методы ре-генерации кислых гудронов: термическое разложение, выделение органических примесей, адсорбция, окисление в при-сутствии катализатора, коагулирова-ние, выпаривание.

При термическом разложении кислых гудронов происходит диссоциация серной кислоты. Образующийся при этом серный газ (ангидрид) удаляется и поглощается водой в специальных аппаратах. Так как данные отходы кроме серной кислоты включают различные органические серни-стые соединения и смолы, из них можно получать битумы, широко используемые как дорожно-строительные материалы.

Сточные воды производств часто содер-жат отработанные кислоты в незначитель-ной концентрации, поэтому их зачастую просто нейтрализуют щелочами. Метод нейтрализации применяют при отсутствии в этих водах органических примесей.

Процесс утилизации сточных вод контролируется значением pH. В каче-стве примера рассмотрим нейтрализа-цию кислых сточных вод известковым молоком, в результате которой обра-зуются основные карбонаты. Нераство-римые осадки карбонатов отфильтро-вывают, сушат и доставляют на пред-приятия, производящие асфальтобетон, где используют как структурирующие добавки.

Если в сточных водах содержатся значительные количества органических и неорганических примесей, то нейтра-лизацию совмещают с огневым методом. Огневой метод используется для полно-го разложения примесей с образованием безвредных газообразных компонентов.

Научные разработки, связанные с этим методом очистки сточных вод, мо-гут значительно сократить энергозатра-ты и снизить тепловое воздействие на окружающую среду [6].

УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ЩЕЛОЧЕЙ

На предприятиях в результате техноло-гических процессов образуются щелочные отходы, которые, как и отработанные кис-лоты, подвергаются утилизации.

Щелочные отходы – побочные про-дукты химической и целлюлозно-бу-мажной промышленности, металлургии, производств бытовой химии, красите-лей, каучука, различных искусственных волокон. При неправильном обраще-нии щелочные отходы могут привести к быстрым и необратимым изменениям в окружающей среде, нанести вред здо-ровью человека. Поэтому они нуждают-ся в своевременной нейтрализации или изоляции.

Наиболее используемыми в промыш-ленности щелочами являются едкий натр NaOH и едкое кали KOH. Отхода-ми являются производственные остат-ки щелочей, их растворы и вещества в твёрдом виде.

Утилизация щелочей осуществляется преимущественно методом нейтрали-зации, при котором в щелочные отходы добавляют кислоты, и происходит обра-зование солей.

В больших объёмах едкий натр исполь-зуется при производстве целлюлозы, дре-весной массы, бумаги и картона. Для сни-жения себестоимости производства цел-люлозы и существенного уменьшения за-грязнения окружающей среды применяют регенерацию отработанного после варки целлюлозы раствора. Этот водный раствор на основе едкого натра и органических и неорганических примесей получил назва-ние чёрного щёлока. В данном случае ос-новная задача регенерации – максималь-ное восстановление из чёрных щёлоков ак-тивной щелочи (едкого натра) и получение белого щёлока с заданными свойствами.

Читайте также:  Установка ппм в перекрытии

Метод регенерации щёлочи вклю-чает в себя следующие процессы: упа-ривание и сжигание чёрных щёлоков (используется для удаления из отра-ботанного раствора мелких волокон и органических веществ и получения кар-боната натрия); каустизация зелёно-го щёлока (превращение полученного карбоната натрия в гидроксид натрия при обработке гашёной известью); об-жиг известкового шлама, полученного при каустизации (приводит к образова-нию извести).

В результате в производство после регенерации возвращается химиче-ский реагент – гидроксид натрия (едкий натр), к тому же процесс варки целлю-лозы обеспечивается паром и электро-энергией, а также предотвращается сброс отравляющих веществ [7].

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ИЛИ РЕГЕНЕРАЦИЯ? ПОДВЕДЁМ ИТОГИ

Суммируя всё сказанное, можно за-ключить: из двух описанных в статье ме-тодов утилизации наиболее простым в плане технического исполнения является метод нейтрализации. Тем не менее, ре-генерация предпочтительна с экономиче-

ской точки зрения, так как она позволяет вторично использовать отходы производ-ства, что в настоящей экономической си-туации немаловажно для предприятий.

Особо стоит подчеркнуть тот момент, что универсальной технологии утилиза-ции отработанных кислот и щелочей сей-час не существует. В каждом конкретном случае и на каждом производстве необ-ходимо учитывать целый ряд факторов для выбора подходящего метода утили-зации кислотных или щелочных отходов.

ЛИТЕРАТУРА

Минигазимов Н.С., Фердман В.М., Габ-басова И.М., Кузнецов В.И., Гарипов Т.Т. Детоксикация промышленных отходов, содержащих тяжёлые металлы // Башкир-ский экологический вестник. 2013. No 1. C. 47–51.

ГОСТ 30772-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и опре-деления.

Василенко И.А. Получение красного же-лезоокисного пигмента на основе отрабо-танных травильных растворов // Путь на-уки. 2015. No 1 (11). С. 30–32.

Бабенко С.А., Пищулин В.П. Пути перера-ботки травильных растворов // Известия Томского политехнического института им. С.М. Кирова. 1975. Т. 259. С. 37–39.

Мухортова Л.И., Константинова Т.Г. Ути-лизация абгазной соляной кислоты в про-изводстве хлорметанов // Международ-ный научно-исследовательский журнал. – 2017. No 4 (58). С. 78–79.

Проценко Т.А., Туяхов А.И. Огневая ней-трализация промышленных стоков газо-вой промышленности // депонированная рукопись. No 90-Ук. 2003.

ИТС 1–2015. Производство целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона // Мо-сква: Бюро НДТ. 2015. 465 с.

© 2013-2019 ООО «НПСТЦ» Научно-производственный Строительно-технологический Центр. Основан в 1988г.

    Адрес: г. Москва, Средняя первомайская, д. 4 +7(495) 032-34-75

источник

Как происходит утилизация химических и отравляющих веществ?

Появление новых материалов, пищевых добавок и прочих продуктов тесно связано с химической промышленностью. Развитие этой отрасли уже давно очертило насущную проблему технологического прогресса: утилизация отходов, химических отходов, в частности, а также сопутствующих компонентов: кислот, щелочей, ядохимикатов, порошковых веществ и прочего.

Классификация отработанных продуктов химпроизводства

Прежде, чем рассмотреть, как происходит утилизация химических отравляющих веществ, необходимо определиться с основными категориями этих экологически опасных продуктов. Существует ряд классификаций продуктов химпроизводства, подлежащих утилизации, в основе которых заложено происхождение отходов, их вид, а также опасность воздействия на природную среду.

Альтернативный вариант предлагает ФККО – «Федеральный Классификационный Каталог Отходов», действие которого распространяется на территории РФ. Это документ находится в стадии разработки, посему его актуальная версия уже существенно отличается от первоисточника 2014 года – даты создания электронного каталога.

Неизменная базовая классификация основана на происхождении отходов, разделяя их на две категории: реактивы и остатки ацетона.

Утилизация реактивов

Первая группа более обширна , она включает:

Это может показаться удивительным, но утилизация химических реактивов затрагивает также отработанные вещества с атомных электростанций. Более того их утилизация наиболее затратная, поскольку требует установки сложного дорогостоящего оборудования. Впрочем, остатки веществ любой из перечисленных категорий, несут в себе сразу несколько видов опасности. Они могут быть токсичными, легко-воспламеняемы и взрывоопасны.

Вторая проблема, связанная с утилизацией реактивов, – их высокая востребованность. Действительно, эту группу составляют любые вещества, обладающие способностью вступать в реакции с другими соединениями, ежедневно использующиеся не только в промышленности, но и в хозяйственной деятельности предприятий и даже на бытовом уровне. Именно большие объемы остатков химреактивов и создают серьезные проблемы для их утилизации. Условно, реактивы можно разделить на основания – щелочи и кислоты. При этом последние достаточно опасно просто хранить в земле, поскольку повышение кислотности почв пагубно воздействует на большинство представителей флоры и фауны.

Читайте также:  Установка велосипеда на велопарковке

Один из способов переработки органических отходов

Утилизация кислотных реактивов

Кислоты охватывают оба типа химических веществ: неорганические и органику. Утилизация кислот, представляющих органические соединения, не стоит особенно остро, поскольку они необходимы для вторичного производства, применяются в медицине и пищевой промышленности. Исключение составляет органические кислоты в составе сточных вод. Так утилизация уксусной кислоты может происходить ее нейтрализацией известью при рН=11.

Особенно актуальной остается утилизация химических отходов, связанных с неорганическими кислотами, такими как:

Видео — утилизация кислотного электролита, нейтрализация содой:

В частности, концентрированная серная кислота в изобилии содержится внутри аккумуляторных батарей, отработавших эксплуатационный ресурс. Этот факт поднимает актуальность нейтрализации шлама аккумуляторного электролита. Утилизация серной кислоты в таком состоянии происходит двумя способами:

  1. Нейтрализация концентрата с последующим сбросом его в виде сточных вод.
  2. Регенерация шлама для воспроизводства серной кислоты.

На производственном уровне сернокислотные остатки образуются в ходе следующих операций:

  • органический синтез;
  • травление;
  • разложение ископаемых руд в цветной металлургии.

Органический синтез в лаборатории

Первый вариант предусматривает рекуперацию кислоты в ходе термического разложения сульфированных отходов. Альтернативно, утилизация серной кислоты достигается объединением ее раствора с сульфатом и последующего упаривания полученного состава внутри аппаратов с горелками. После термической обработки раствор подвергают воздействию потока кислорода. В результате получают 85-ную серную кислоту, как продукт и кристаллический осадок оксида.

Утилизация щелочей

К этому классу соединений относят гидроксиды щелочных металлов и аммония – гигроскопичные твердые химикаты белого цвета. Технологические процессы промышленных предприятий различных отраслей связаны с большим количеством щелочных отходов. Поэтому утилизация химических веществ этого вида не менее актуальна, чем для кислот и происходит с их участием.

Нейтрализация или утилизация щелочей осуществляется добавлением кислот с результирующим образованием солей, состав которых зависит от исходных реагентов. Это важно для последующей стадии утилизации щелочи, на которой происходит сортировка отходов.

Оборудование для нейтрализации

Следует отметить одну особенность, как происходит утилизация химических отходов щелочного и кислотного типа. Реакция нейтрализации сопровождается значительным тепловыделением и прочими бурными эффектами. Поэтому выполнять ее должны специализированные предприятия по утилизации химических отходов с квалифицированным персоналом.

Нейтрализация токсичных отходов

Утилизация токсичных отходов

Утилизация химических отравляющих веществ осуществляется двумя способами:

  • термической обработкой – сжиганием, обычно применяются инсинераторы для сжигания отходов;
  • плазмохимической технологией.

Первый вариант наиболее распространенный. Он подходит для химикатов, независимо от их агрегатного состояния: твердое тело, жидкость или газ. Недостаток состоит в том, что продукты горения также требуют утилизации. Высокотемпературной обработкой происходит утилизация химических веществ, как отходы органического синтеза, переработки нефти, а также остаточные вещества фармацевтической отрасли промышленности. Дополнительно, токсичные отходы образуются при производстве резины, синтезе синтетических волокон, изготовлении пластмасс.

Плазменный способ утилизации – высоко-затратный процесс, требующий значительных энергоресурсов и специалистов высокой квалификации. Применяется преимущественно для отходов, которые не удается безопасно обезвредить путем сжигания, в частности фреона.

Также по плазменной технологии происходит утилизация ядохимикатов., таких как пестициды, прочие токсичные удобрения. В результате плазменной обработки ядохимикатов получается синтез-газ. Это смесь водорода с оксидом углерода, экологически безвредная и выступающая ценным энергетическим сырьем.

Некондиционные огнетушащие порошки

Этот вид соединений представляет минеральные соли, раздробленные до мелких фракций. Утилизация огнетушащего порошка происходит в зависимости от базового компонента порошка. Так, огнетушащие порошки, основу которых составляют бикарбонатные соли, используются как моющие средства технического назначения.

Для соединений на базе фосфорно-аммонийных или калийных солей предусмотрена утилизация и регенерация огнетушащих порошков с инструкцией их применения в качестве следующих видов удобрений:

  1. Азотно-фосфорные.
  2. Калийные.
  3. Раскислители почвы.

Таким образом, практически все виды огнетушащих порошков, не требуют особых затрат при утилизации.

источник

Добавить комментарий