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

摘要

本发明涉及从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。用填料精馏塔对TNT硝化废酸分阶段精馏，步骤为：第一阶段利用填料精馏塔对TNT硝化废酸常压下加热精馏，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减压精馏，进一步分离去除废硫酸中残余的有机物杂质，提高硫酸的浓度和纯度，最终得到高纯硫酸。详细步骤见说明书。本发明优点是：工艺流程简单，成本较低，产品品质好，直接得到98%的高纯硫酸，硫酸回收率达90%，供TNT硝化工艺再次使用，同时资源回收和保护环境。本发明不仅用于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。

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/T 532-2002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1.603 g/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/T 532-2002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1.645 g/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/T 532-2002规定的工业硫酸标准。