ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
На Арбатско-Покровской линии московского метро начал курсировать поезд «Дальневосточный экспресс»

На Арбатско-Покровской линии московского метро запустили брендированный поезд «Дальневосточный экспресс» в рамках фестиваля «Дни регионов Дальнего Востока в Москве». Этот запуск, уже седьмой по счету, позволит пассажирам познакомиться с уникальными особенностями 11 регионов Дальневосточного федерального округа, туристическими местами и перспективами, которые предлагает Дальний Восток для жизни, ра...

Российские компании предпочитают отечественное программное обеспечение при внедрении искусственного интеллекта

Согласно исследованию Высшей школы экономики, более двух третей ПО, используемого для работы с технологиями ИИ, произведено в России. Такие данные приводятся в исследовании* Высшей школы экономики, посвящённом ИИ. Распределение затрат компаний на ИИ выглядит следующим образом: 32% — на машины и оборудование, 17% — на покупку программного обеспечения, 51% — на прочие р...

В рамках выставки «Металл-Экспо 2024» состоялось заседание Коорсовета по промышленной политике в металлургическом комплексе

Заседание прошло под председательством заместителя Министра промышленности и торговли Российской Федерации Михаила Юрина, в нем приняли участие представители органов власти, руководители ключевых металлургических предприятий и производителей оборудования, отраслевых институтов и ассоциаций. Участники Коорсовета обсудили текущее состояние металлургического комплекса России и основные направления...

Минпромторгом России подготовлен проект постановления об изменениях в постановлении Правительства №855

Минпромторг России разработал проект постановления, предусматривающий с 1 января 2025 года практически полное возвращение к требованиям технического регламента ТР ТС 018/2011, который регулирует параметры безопасности транспортных средств, согласно постановлению Правительства № 855 от 12.05.2022. С 2022 года российские производители либо наладили производство критически важных автокомпонентов, ...

На реализацию Госпрограммы «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» планируется выделить более 5 трлн рублей

Министр промышленности и торговли Российской Федерации Антон Алиханов принял участие в заседании Комитета Государственной Думы Российской Федерации по промышленности и торговле, который возглавляет депутат Госдумы Владимир Гутенев. На заседании также присутствовали представители ФОИВ, госкорпораций и других Комитетов Госдумы. Заседание Комитета было посвящено обсуждению проекта федерального бюд...

По итогам января-сентября 2024 года рынок новых автомобилей в России превысил 1 млн 341 тыс. шт.

По итогам января-сентября 2024 года на территории Российской Федерации реализовано 1 341 549 новых автомобилей (до 3-х лет), что на 48% больше показателей аналогичного периода прошлого года (906 293 шт.)*. При этом рынок новых автомобилей отечественного производства превысил 585 тыс. шт., что на 29% больше показателей января-сентября 2023 года. Объём рынка в сегменте легковых автомобилей состав...

2 Февраля 2011

Извлечение ртути из отработанного ртутьсодержащего катализатора.

Извлечение ртути из отработанного ртутьсодержащего катализатора.
Спocoб извлечения ртути из oтрабoтаннoгo катализатoра
Спocoб извлечения ртути из oтрабoтаннoгo катализатoра гидрoхлoрирoвания ацетилена

Автoр(ы): Ачильдиев Евгений Рудoльфoвич, Голованчиков Алекcандр Бориcович, Шейгеревич Людмила Евcеевна, Юрин Владимир Павлович, Ребизова Татьяна Владимировна, Ачильдиева Татьяна Юрьевна

Изобретение отноcитcя к cпоcобу извлечения ртути из твердых отходов производcтва. Споcоб включает cжигание отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена в воздухе c поcледующим охлаждением продуктов cгорания для конденcации и выделения металличеcкой ртути и нейтрализации отходящих газов. Нейтрализацию проводят раcтвором щелочи c образованием водно-cолевого раствора с оксидом ртути. Образующийся в процессе нейтрализации оксид ртути отфильтровывают из водно-солевого раствора. Затем направляют его в рецикл для смешения с исходным отработанным катализатором и последующего разложения с выделением металлической ртути при сжигании отработанного катализатора. Техническим результатом является увеличение выхода металлической ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена. 2 табл., 1 ил.

Данное изобретение может найти применение в химической промышленности, а также в экологических процессах переработки и утилизации твердых отходов, содержащих ртуть и ее соединения.

Известен способ извлечения ртути из отработанного активного угля, включающий ее катодное осаждение на электроде. В качестве катода используют отработанный активный уголь, содержащий хлориды ртути, в качестве аналита и каталита используют 0,1 N раствор NaOH. Затем активный уголь - катод с выделившейся на его поверхности ртутью подвергают термической обработке до выделения чистой ртути (патент РФ 2113547, С25С 1/16, 1998 г.).

К недостаткам способа можно отнести сложность аппаратурного оформления, включающего применение электродов и источника постоянного тока.

Известен способ выделения хлорида ртути из катализатора гидрохлорирования ацетилена, заключающийся в обработке катализатора 20-30%-ными растворами хлоридов щелочных металлов или аммония при температуре 90-95°С в течение 4-8 часов, после чего продукты реакции подкисляются 1-5%-ной соляной кислотой. Извлеченный хлорид ртути выделяют из раствора осаждением в виде оксида действием концентрированного раствора щелочных металлов или NH4OH (патент СРР 55964, кл. С07С 9/00, 1973 г.).

К недостаткам способа относятся сложность и длительность процесса, что приводит к снижению экономических показателей при его реализации.

Известен способ удаления токсичных металлов, в том числе ртути, из твердых отходов нагревом до 1200-1500°C в восстановительной атмосфере с остеклованием твердого отхода с целью его захоронения или использования в отраслях промышленности. Токсичные металлы (ртуть) при этом количественно отгоняются и улавливаются при охлаждении газов в соответствующих коллекторах (патент США 6136063, кл. С22В 9/02, 2000 г.).

К недостаткам способа относятся сложность и энергоемкость нагрева твердых отходов, содержащих ртуть, до 1200-1500°C, а также проведение процесса в восстановительной атмосфере.

Также известен способ утилизации отработанного ртутьсодержащего катализатора нагревом в среде восстановительного газа, в качестве которого используют остаточный газ высокотемпературного гомогенного пиролиза углеводородов и нагрев ведут при температуре 400-700°С в течение 4-7 часов (патент РФ 2285561, кл. B01J 23/92, B01J 23/06, B01J 21/20, 2006 г.)

Недостатками известного способа являются длительность процесса, а также сложность и энергоемкость косвенного обогрева гранул катализатора через стенки аппарата.

Наиболее близким к заявляемому является способ извлечения ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена, который проводится путем его сжигания с подачей воздуха с добавлением паров воды в количестве 3-8%. Затем продукты сгорания охлаждают для конденсации и выделения металлической ртути, после чего проводят нейтрализацию отходящих газов раствором щелочи (патент РФ 2320737, кл. С22В 43/00, С22В 7/00, 2008 г.).

К недостаткам способа следует отнести низкий выход металлической ртути, не превышающий 21,4% от теоретического.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологического способа извлечения ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена с увеличенным выходом металлической ртути и уничтожение твердого отхода производства.

Поставленная задача решается способом извлечения ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена, включающего его сжигание в воздухе с последующим охлаждением продуктов сгорания для конденсации и выделения металлической ртути и последующую нейтрализацию отходящих газов раствором щелочи. Способ отличается тем, что образующийся в процессе нейтрализации оксид ртути отфильтровывают из водно-солевого раствора, после чего направляют в рецикл для смешения с исходным отработанным катализатором и последующего разложения с выделением металлической ртути при сжигании отработанного катализатора.

Для нейтрализации отходящих газов используют раствор щелочи с концентрацией NaOH 2,0-6,0 мас.%.

Следует отметить, что в газофазном процессе получения винилхлорида гидрохлорированием ацетилена в качестве катализатора используется хлорид ртути (II) HgCl2 (сулема), нанесенный на активный уголь в количестве 10-13%.

Процесс идет по реакции:



В ходе процесса сулема частично возгоняется и восстанавливается, в результате чего катализатор теряет свою активность. Потерявший активность катализатор считается отработанным и подлежит замене.

Отработанный катализатор представляет собой активный уголь с содержанием сулемы 2-4 мас.% и является твердым токсичным отходом производства.

Утилизация этого отхода актуальна как с экологической, так и с экономической сторон, т.к. извлеченная ртуть может быть использована вторично, например, в процессе ртутного электролиза.

Состав отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена приведен в таблице 1.

Таблица 1.
Усредненный состав отработанного катализатора.
КомпонентСодержание, мас.%
Активный уголь88,5
Ртуть и хлорид ртути2,0
Хлористый водород6,5
Вода3,0


Так как активный уголь является основным компонентом отработанного катализатора, то утилизацию проводят сжиганием в воздухе. При этом происходит испарение ртути и сулемы, а также частичное восстановление сулемы до металлической ртути. При сжигании отработанного катализатора реализуются следующие реакции:

3C+2O22CO+CO2

C+H2OCO+H2

HgCl2+COHg+COCl2

HgCl2+H2Hg+2HCl

При сжигании отработанного катализатора развиваются температуры свыше 700°C. Продукты сгорания охлаждаются для конденсации металлической ртути, и после ее выделения поступают на нейтрализацию путем контакта с водным раствором щелочи NaOH. После конденсации металлической ртути продукты сгорания содержат: CO, CO2, HCl, COCl2 и HgCl2 (в парах).

При контакте продуктов сгорания с водным раствором NaOH реализуются следующие реакции:

CO+NaOHHCOONa

CO2+NaOHNaHCO3

HCl+NaOHNaCl+H2O

COCl2+4NaOHNa2CO3+2NaCl+2H2O

HgCl2+2NaOHHgO+2NaCl+H2O

Далее нерастворимый в воде оксид ртути выделяется из водно-солевого раствора фильтрацией, смешивается с исходным отработанным катализатором и направляется в голову процесса (в рецикл) на сжигание. При температуре свыше 400°C создаваемой горением активного угля оксид ртути разлагается по реакции:

2HgO2Hg+O2

Таким образом, по предлагаемому техническому решению общий выход металлической ртути складывается из ртути, восстановленной из сулемы оксидом углерода и водородом, образовавшимся при сгорании влажного активного угля, и ртути, полученной из оксида ртути нагреванием за счет тепла горения активного угля.

Опыты проводились на стендовой установке, состоящей из шахтной печи, системы охлаждения продуктов сгорания для конденсации металлической ртути, барботажного аппарата, заполненного раствором щелочи для нейтрализации продуктов сгорания и перевода сулемы в оксид ртути, и фильтра для выделения оксида ртути.

Блок-схема установки для извлечения ртути из отработанного катализатора гидрохлорирования ацетилена представлена на фиг.1.
Способ извлечения ртути из отработанного катализатора

На блок-схеме представлены следующие аппараты:
  • 1 - шахтная печь
  • 2 - конденсация и выделение металлической ртути
  • 3 - нейтрализация продуктов сгорания
  • 4 - выделение оксида ртути фильтрацией

Методика проведения экспериментов.

Процесс извлечения ртути из отработанного катализатора можно условно разделить на две стадии.

Стадия 1.

В шахтную печь загружают исходный отработанный катализатор, а в барботажную колонну - водный раствор едкого натра. Отработанный катализатор поджигается, и продукты сгорания, содержащие пары ртути и сулемы, поступают на охлаждение для конденсации металлической ртути. Далее продукты сгорания, освобожденные от ртути, поступают в барботажную колонну, где нейтрализуются кислые газы, а сулема переходит в оксид ртути. После промывки раствором щелочи продукты сгорания сбрасываются в атмосферу.

Реакционная масса из барботажной колонны поступает на фильтр для выделения нерастворимого оксида ртути. Фильтрат отводится в ртутьзагрязненную канализацию.

Стадия 2.

Выделенный оксид ртути смешивается с отработанным катализатором, смесь загружается в шахтную печь, а барботажная колонна заполняется свежим раствором NaOH, и процесс повторяется.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами, выполненными по указанной выше методике.

Пример 1.

Стадия 1.

В печь загружено 14 кг отработанного катализатора. В барботажный аппарат (колонну) заливается 70 дм3 2%-ного раствора NaOH.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 15,1 г;

- оксид ртути - 80 г.

Стадия 2.

В печь загружено 14 кг отработанного катализатора и 80 г оксида ртути, выделенного на первой стадии.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 85,2 г.

Всего выделено ртути на двух стадиях:

15,1+85,2=100,3 г.

Выход от теоретического составил - 35,8%.

Пример 2.

Выполняется аналогично примеру 1 с тем отличием, что концентрация раствора NaOH составляет - 3,0 мас.%.

Стадия 1.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 15,1 г;

- оксид ртути - 128 г.

Стадия 2.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 133,6 г.

Общий выход ртути - 148,7 г.

Выход от теоретического составил - 53,1%.

Пример 3.

Выполняется аналогично примеру 1 с тем отличием, что концентрация раствора NaOH составляет 4,0 мас.%.

Стадия 1.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 15,1 г;

- оксид ртути - 150 г.

Стадия 2.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 154 г.

Общий выход ртути - 169,1 г.

Выход от теоретического составил - 60,4%.

Пример 4.

Выполняется аналогично примеру 1 с тем отличием, что концентрация раствора NaOH составляет 5,0 мас.%.

Стадия 1.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 15,1 г;

- оксид ртути - 205 г.

Стадия 2. Выделено:

- металлическая ртуть - 205 г.

Общий выход ртути - 220,1 г.

Выход от теоретического составил - 78,6%.

Пример 5.

Выполняется аналогично примеру 1 с тем отличием, что концентрация раствора NaOH составляет 6,0 мас.%.

Стадия 1.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 15,1 г;

- оксид ртути - 240 г.

Стадия 2.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 237,4 г.

Общий выход ртути - 252,5 г.

Выход от теоретического составил - 90,2%

Пример 6.

Выполняется аналогично примеру 1 с тем отличием, что концентрация раствора NaOH составляет 7,0 мас.% (более заявляемого).

Стадия 1.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть -15,1 г;

- оксид ртути - 243 г.

Стадия 2.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 240 г.

Общий выход ртути - 255,1 г.

Выход от теоретического составил - 91,1%.

Пример 7.

Выполняется аналогично примеру 1 с тем отличием, что концентрация раствора NaOH составляет 1,0 мас.% (менее заявляемого).

Стадия 1.

После сжигания выделено:

- металлическая ртуть - 15,1 г;

- оксид ртути - не образуется в кислой среде, которую создает выделяющийся хлористый водород.

Выход от теоретического составил - 5,4%.

Результаты опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2.
Результаты экспериментов по выделению ртути из отработанного катализатора сжиганием с рециклом оксида ртути.
опытаКонцентрация p-pa NaOH, мас.%Выход оксида ртути, гОбщий выход ртути,
г% от теоретич.
1.2,080,0100,335,8
2.3,0128,0148,753,1
3.4,0150,0169,160,4
4.5,0205,0220,178,6
5.6,0240,0252,590,2
6.7,0243,0255,191,1
7.1,00,015,15,4


Из данных таблицы 2 следует:

- при использовании раствора щелочи с содержанием NaOH менее 2,0 мас.% он быстро срабатывается за счет нейтрализации отходящего хлористого водорода и не реагирует с сулемой для образования оксида ртути. При этом общий выход ртути снижается;

- использование раствора щелочи с концентрацией NaOH более 6,0 мас.% также не эффективно, т.к. влечет за собой увеличенный расход щелочи при незначительном повышении выхода ртути.

Предлагаемый способ позволяет извлекать ртуть из отработанного катализатора с выходом до 90,0% и выше от теоретического, что выгодно отличает его от прототипа. При реализации изобретения улучшается экологическая обстановка вследствие уничтожения твердого токсичного отхода производства.

Кол-во просмотров: 16290
Яндекс.Метрика