Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использования

С развитием хлорорганических производств возрастает количество токсичных отходов, содержащих хлорорганические соединения. В основном эти отходы представляют собой жидкости (безводные кубовые остатки и сточные воды), реже — твердые вещества. Обычно кубовые остатки содержат большой набор различных соединений, а сточные воды кроме хлорорганических содержат и другие органические и минеральные вещества. Для биохимической очистки сточных вод требуется многократное их разбавление; большинство хлорорганических соединений плохо подвергается биохимическому окислению. Сложный состав отходов не позволяет эффективно обезвреживать их различными физическими и химическими методами.

В настоящее время в мировой практике наиболее универсальным и надежным методом обезвреживания хлорорганических отходов является огневой — с его помощью ежегодно в мире обезвреживается около 1 млн. т указанных отходов [3]. Однако процесс огневого обезвреживания в данном случае не является конечным, так как горение или окисление хлорорганических соединений сопровождается образованием нового токсичного соединения НС1, а в малых концентрациях — и СЬ. Поэтому процесс огневого обезвреживания хлорорганических отходов необходимо дополнять процессом очистки отходящих газов НС1, а иногда и от СЬВозможны два принципиально различных способа очистки дымовых газов от HQ: 1) нейтрализация НС1 щелочами в огневом реакторе или в скрубберах; 2) переработка отходящих газов на соляную кислоту или сухой хлористый в водород.

При огневом обезвреживании сточных вод, содержащим хлорорганические соединения, концентрация образующегося НС1 в дымовых газах обычно не превышает 1%, а концентрация водяных паров доходит до 40—45%. Из таких отходящих газов абсорбцией может быть получена очень разбавленная соляная кислота; выход кислоты обычно невелик. При таких условиях невозможно осуществить рентабельное производство товарной соляной кислоты, необходима нейтрализация образующегося НС1 щелочами. По тем же причинам нерентабельно производство соляной кислоты при огневом обезвреживании безводных или слабообводненных кубовых остатков с содержанием хлора менее 55%, когда в отходящих газах концентрация НС1 не превышает 7% [3].

При концентрации хлора в отходах более 55% становится технически возможным и экономически рентабельным получение соляной кислоты или сухого газообразного хлороводорода [348]. Стоимость этих продуктов во всем мире невысока. Однако возможность использования их непосредственно в производствах, порождающих рассматриваемые отходы, и экономия на транспортных средствах делают такой круговорот хлора достаточно выгодным. По данным одной из японских фирм, минимальная производительность установок по отходам составляет 400 кг/ч, что соответствует производству около 650 кг/ч 35%-ной соляной кислоты.

Устойчивое горение хлорорганических отходов возможно при теплоте сгорания более 12 МДж/кг, т. е. при содержании хлора в отходах менее 70% [4]. Таким образом, при содержании 55—70% хлора создаются условия для осуществления процесса их огневой переработки с получением товарных продуктов без затрат дополнительного топлива. При содержании хлора в отходах более 70% необходимо применение дополнительного топлива.

С целью снижения расхода топлива и получения отходящих газов с повышенной концентрацией НС1 процесс огневой переработки отходов следовало бы осуществлять при умеренных температурах отходящих газов (950—1000°С). Однако при этих температурах в отходящих газах наблюдаются нежелательные повышенные концентрации элементного хлора в соответствии с равновесием реакции Дикона. Для предупреждения окисления НС1 с образованием элементного хлора необходимо осуществлять процесс огневой переработки отходов при повышенных температурах {t₀._T= 1500—1600°С), пониженных коэффициентах расхода воздуха (<�х=1,05—1,08) и повышенной концентрации водяных паров. В рассматриваемом случае целесообразно распыливать отходы водяным паром. В некоторые реакторы хлорорганические отходы вводят совместно с азеотропной или разбавленной соляной кислотой, образующейся на различных стадиях процесса.

При медленном охлаждении отходящих газов, содержащих свободный кислород, возможно заметное окисление НС1. Для подавления этой реакции необходимо быстрое охлаждение (закалка) отходящих газов. Ее осуществляют вводом в отходящие газы распыленной соляной кислоты различной концентрации (разбавленной или продуктовой) или пропуском отходящих газов через котлы-утилизаторы с охлаждением до 200—250 °С. В некоторых случаях закалку отходящих газов осуществляют путем барботажа их через слой соляной кислоты; при этом температура газов становится близкой к температуре точки росы.

Применение котлов-утилизаторов в установках огневой переработки хлорорганических отходов оправдано лишь при большой их тепловой мощности. Вырабатываемый при этом насыщенный водяной пар используют на собственные нужды установок, а частично направляют другим потребителям. Во избежание коррозии поверхностей нагрева из углеродистых сталей температура металла должна быть в пределах от 150 до 300 °C [3].

Метод огневой переработки хлорорганических отходов с получением то ной соляной кислоты играет ведущую роль в промышленно развитых стра Однако большое количество образующихся в хлорной промышленности хлорганических отходов привело к снижению возможности такого метода утилизации и накоплению этих отходов на многих предприятиях [2]. Кроме того, соляная кислота и сухой хлористый водород являются малоценными продуктами. Поэтому все большее распространение стали получать другие методы переработки отходов, с производством более ценных продуктов.

Одним из таких методов является оксихлорирование углеводородов. С его заключается в следующем. После сжигания хлорорганических отходов разующийся хлористый водород каталитически окисляется с образован элементного хлора по реакции Дикона (см. гл. 4). Перед каталитическим окислением в газовую смесь вводят хлорируемый углеводород или хлоругледород. Подбирают такой режим процесса, чтобы окисление углеводорода бы, минимальным и он взаимодействовал в основном с регенерированным элементным хлором. Связывание элементного хлора углеводородом сдвигает равновесие реакции Дикона в сторону полного превращения хлористого водорода в элементный хлор. Таким образом, в результате оксихлорирования хлористый водород возвращается в элементное состояние, а затем образует целевые продукты — хлорпроизводные [3]. Особенно перспективна переработка методом оксихлорирования хлоруглеводородов Q—С₃ в трихлорэтилен и перхлоруглеводороды [1]. Себестоимость производства этих продуктов из отходов существенно ниже, чем из традиционного дорогостоящего сырья.

Имеются предложения перерабатывать хлорорганические отходы методо пиролиза в бескислородной среде [2]. В отличие от прямого сжигания, пиролизе получают газ, не разбавленный продуктами сгорания, что облегчав выделение из него элементного хлора, который затем можно использовать; в производстве на стадии прямого хлорирования. Однако, несмотря на высокие технико-экономические показатели процесса пиролиза, стоимость получаемых целевых продуктов высока из-за сложности использования пирогаза [1]. Необходим поиск более эффективных направлений использования пирогаза.

Перспективы совершенствования процесса получения соляной кислоты

«Ноу-хау» специалистов ОАО «Каустик» открыло новые перспективы в организации эффективного производства ингибированной соляной кислоты на основе укрепленной до 24% концентрации слабой абгазной соляной кислоты.

Специалистами на основе полученных экспериментальным путем исходных данных в цехах — участниках проекта, своих собственных расчетов и расчетов специалистов производств и инженерно-производственного центра был создан полноценный конструкторский проект. Его смысл заключается в последовательном подключении двух скрубберов с индивидуальным охлаждением, которые по факту являются первыми двумя массообменными ступенями. А третьей — сам ЦБА, в котором улавливается остаточное количество хлористого водорода с образованием слабой соляной кислоты. Таким образом была создана трехступенчатая схема изотермической абсорбции с строго определенной последовательностью ступеней. .