[发明专利]从2,4,6-三硝基甲苯硝化废酸中回收高纯硫酸的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于工业废酸处理领域，确切地说是涉及从2,4,6-三硝基甲苯（TNT）硝化废酸中回收高纯硫酸的方法及其应用。

背景技术

TNT硝化废酸主要是粗制TNT阶段三段硝化工艺所排放的废酸液，其中含有高浓度的硫酸和大量的芳香族硝基化合物。由于硫酸具有强腐蚀性，而芳香族硝基化合物具有致癌、致畸和致突变的性质，因此直接排放不仅会对生态环境和人体健康造成极大的危害，而且也会造成资源的严重浪费。

目前，废硫酸处理的传统方法，主要有浓缩法和高温裂解法。浓缩法是利用各种浓缩器加热浓缩废稀硫酸，主要方式有鼓式浓缩、锅式浓缩、浸没燃烧浓缩和喷雾浓缩等。这类方法应用较广泛，技术较成熟，但最高只能将废硫酸中浓缩至95%，且浓缩器的传热效率较低，生产能力较小，由于硫酸的强腐蚀性和酸雾对设备和操作人员的危害很大，实际操作复杂。高温裂解法以重油或天然气为燃料，在分解炉中1000～1100℃温度下，将硫酸还原分解为SO₂，再经过酸洗净化、接触转化和吸收等工艺生产硫酸。此法可生产出98%的硫酸，但是投资大，能耗高，工艺流程复杂，对设备和管道的腐蚀严重。此外还有氧化法、萃取法等用于转化去除废硫酸中的杂质，但对提高硫酸的浓度的效果有限，且效率较低，成本较高，操作复杂，适用范围较小，无法回收得到高浓度硫酸。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种成本较低、工艺简单的从2,4,6-三硝基甲苯硝化废酸中回收高纯硫酸的方法及其应用。

本发明的目的是通过如下方法来实现的：从2,4,6-三硝基甲苯硝化废酸中回收高纯硫酸的方法，利用填料精馏塔对2,4,6-三硝基甲苯硝化废酸进行分阶段精馏，方法步骤为：第一阶段利用填料精馏塔对TNT硝化废酸在常压下进行加热精馏，分离去除废硫酸中的水及大部分有机物杂质，第二阶段将剩余的废硫酸继续在填料精馏塔中进行减压精馏，进一步分离去除废硫酸中残余的有机物杂质，并提高硫酸的浓度和纯度，最终得到高纯硫酸。

所述的精馏过程采用先常压再减压的精馏过程；常压精馏的温度为160～320℃，在此过程中，通过精馏塔中废酸蒸发的小液滴在填料间反复相变热质交换，使废酸中的水及有机物杂质与硫酸充分分离并去除；同时利用高温下浓硫酸的氧化碳化作用可以更充分的去除有机物杂质，常压精馏处理后，初始浓度为65%～70%的呈棕红色含有大量芳香族硝基化合物的原始TNT硝化废酸，转化为浓度为96%～98%的呈淡黄色仅含有少量芳香族硝基化合物的浓硫酸；减压阶段的压力为1.2～2.0kPa，减压精馏的温度为210～230℃，对剩余的硫酸进行精馏，进一步分离去除残余的有机物杂质，最大限度地提高硫酸的浓度和纯度。在1：1的回流比下收集精馏头滴下的冷凝液，即为浓度为98%的清澈透明的高纯硫酸。

所述的填料精馏塔，填料为玻璃弹簧填料Ф4x0.5，自然堆放，理论塔板数为10～20，该填料具有比表面积大，传质效果好，耐高温耐腐蚀等特点，具有强化传质，使TNT硝化废酸中水分及有机物与硫酸分离更彻底的作用。

所述的原料是2,4,6-三硝基甲苯硝化废酸。

从2,4,6-三硝基甲苯硝化废酸中回收高纯硫酸的方法的应用，不仅用于2,4,6-三硝基甲苯硝化废酸的回收处理，同时用于含有其他有机物硝基苯、硝基氯苯的废硫酸的回收处理。

本发明与现有技术相比具有以下优点：工艺简单，成本较低，产品品质好；与传统的浓缩法相比，将回收硫酸的浓度由最大的95%提高到本发明方法的98%，硫酸回收率可达90%；与传统的高温裂解法相比，在同样生产98%硫酸的前提下，操作温度的大幅降低使能耗明显减少，且工艺流程简单；本方法从TNT硝化废酸中回收的高纯硫酸达到GB/T532-2002规定的工业硫酸标准，可直接回用于TNT硝化工艺；同时达到资源回收和保护环境的目的。

具体实施方式

下面列举两个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这两个实施例。

实施例1

采用本发明方法处理辽阳特种化工有限公司TNT硝化废酸，将原始的TNT硝化废酸直接加入填料精馏塔中进行精馏，第一阶段精馏在常压下从室温逐步升温至320℃，第二阶段减压精馏在1.8kPa和220℃的条件下进行。初始废酸的硫酸浓度为68.5%，密度为1.603g/cm³,回收得到的高纯硫酸浓度为98.2%，密度为1.832g/cm³，各项指标达到GB/T532-2002规定的工业硫酸标准。

实施例2

采用本发明方法处理湖北东方化工厂TNT硝化废酸，将原始的TNT硝化废酸直接加入填料精馏塔中进行精馏，第一阶段精馏在常压下从室温逐步升温至310℃，第二阶段减压精馏在1.2kPa和210℃的条件下进行。初始废酸的硫酸浓度为69.0%，密度为1.645g/cm³,回收得到的高纯硫酸浓度为98.1%，密度为1.831g/cm³，各项指标达到GB/T532-2002规定的工业硫酸标准。