На правах рукописи ГАЙФУЛЛИН РУСЛАН АНВАРОВИЧ ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРОКСИДОВ КАЛЬЦИЯ И ЦИКЛОГЕКСАНОНА НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА СТИРОЛА И ОКСИДА ПРОПИЛЕНА 05.17.04 – Технология органических веществ А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2011 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» (ГОУ ВПО «КГТУ») Научный руководитель: Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Харлампиди Харлампий Эвклидович доктор технических наук, профессор Радушев Александр Васильевич доктор технических наук, профессор Петухов Александр Александрович Ведущая организация: ГОУ ВПО «Российский химикотехнологический университет им. <...> В процессе совместного получения стирола и оксида пропилена (СОП) на заводе стирола и полиэфирных смол ОАО «Нижнекамскнефтехим» образуется около 6 т/ч пероксидсодержащих сточных вод. <...> Источником образования наиболее загрязненного пероксидами локального стока (3,4 т/ч), служат воды от промывки оксидата этилбензола. <...> Промывные воды содержат пероксид водорода и гидропероксид этилбензола. <...> Концентрация пероксидных соединений достигает 1,4 моль/л или 48 г/л в пересчете на пероксид водорода. <...> Пероксиды, вследствие своей высокой химической активности, крайне отрицательно влияют на процесс биологической очистки сточных вод, поскольку оказывают губительное действие на микрофлору. <...> В связи с этим, данный локальный сток, как и ряд других стоков производства СОП, утилизируется методом сжигания. <...> Этот метод не может рассматриваться как экономически оправданный и экологически безопасный, поскольку стоки сжигаются с дополнительными затратами энергии и при этом образуются еще более опасные для окружающей среды продукты в виде золы и шлаков, требующие специальных мер по утилизации. <...> Только за сутки <...>
Получение_пероксидов_кальция_и_циклогексанона_на_основе_пероксидсодержащих_сточных_вод_производства_стирола_и_оксида_пропилена.pdf
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В процессе совместного получения стирола и
оксида пропилена (СОП) на заводе стирола и полиэфирных смол ОАО
«Нижнекамскнефтехим» образуется около 6 т/ч пероксидсодержащих сточных
вод. Источником образования наиболее загрязненного пероксидами локального
стока (3,4 т/ч), служат воды от промывки оксидата этилбензола. Промывные воды
содержат пероксид водорода и гидропероксид этилбензола. Концентрация
пероксидных соединений достигает 1,4 моль/л или 48 г/л в пересчете на пероксид
водорода.
Пероксиды, вследствие своей высокой химической активности, крайне
отрицательно влияют на процесс биологической очистки сточных вод, поскольку
оказывают губительное действие на микрофлору. В связи с этим, данный
локальный сток, как и ряд других стоков производства СОП, утилизируется
методом сжигания. Этот метод не может рассматриваться как экономически
оправданный и экологически безопасный, поскольку стоки сжигаются с
дополнительными затратами энергии и при этом образуются еще более опасные
для окружающей среды продукты в виде золы и шлаков, требующие
специальных мер по утилизации. К недостаткам метода огневого обезвреживания
следует отнести и то, что при сжигании безвозвратно теряются ценные вещества,
содержащиеся в сточных водах. Только за сутки уничтожается до 2 тонн
пероксида водорода в пересчете на 100%-ный. В связи с этим, становится
актуальным решение задачи рационального использования ценных компонентов
сточных вод и замена метода утилизации сточных вод сжиганием, на
экологически чистые и экономичные методы утилизации.
Наиболее целесообразной представляется комплексная утилизация
пероксидсодержащих сточных вод производства СОП, обеспечивающая охрану
окружающей среды и ресурсосбережение.
Актуальность проблемы подтверждена включением ее в федеральную
целевую программу «Научные и научно-педагогические кадры инновационной
России» на 2009-2013 годы по теме: «Проведение научных исследований
коллективами научно-образовательных центров в области переработки и
утилизации техногенных образований и отходов» (государственный контракт
№ 02.740.11.0029).
Цель работы - обоснование разработки технологий получения пероксида
кальция и пероксида циклогексанона на основе пероксидсодержащих сточных
вод производства СОП и способа удаления пероксидных примесей до уровня их
остаточных концентраций в воде допустимого для направления стоков на
биоочистку.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие
задачи:
- получить данные о составе примесей пероксидсодержащих сточных вод,
образующихся при отмывке оксидата этилбензола;
3
Стр.3
- обосновать возможность применения пероксидсодержащих сточных вод
производства СОП в качестве источника пероксида водорода для синтеза
пероксида кальция и пероксида циклогексанона и определить оптимальные
условия их получения;
- провести сопоставительное исследование методов удаления пероксидных
соединений из сточных вод производства СОП;
- разработать способ очистки сточных вод от пероксидных соединений,
обеспечивающий достижение уровня остаточных концентраций пероксидов в
воде допустимого для направления стоков на биоочистку;
- выполнить тепловые расчеты и составить принципиальные
технологические схемы процессов разложения пероксидов, а также синтеза
пероксида кальция и пероксида циклогексанона.
Научная новизна.
Установлено, что продуктом взаимодействия циклогексанона с пероксидом
водорода в среде сточных вод является 1,1 – дигидроксидициклогексилпероксид.
Примеси сточных вод нейтрального характера
(окись пропилена,
метилэтилкетон, пропиленгликоль, этилбензол, метилфенилкарбинол и
ацетофенон) не оказывают влияния на взаимодействие пероксида водорода с
циклогексаноном. Низкомолекулярные органические кислоты (муравьиная,
уксусная, пропионовая) увеличивают скорость реакции за счет образования
водородных связей с циклогексаноном.
Практическая значимость. Разработана технология удаления пероксидов
из сточных вод производства СОП, позволяющая снизить токсичность стоков и
сохранить окислительную активность микрофлоры биологических очистных
сооружений. Предложенная технология прошла испытание в лаборатории
сточных вод НПЦ ОАО «Нижнекамскнефтехим».
Показана возможность использования пероксида водорода, содержащегося
в сточных водах производства СОП, в качестве исходного сырья для получения
пероксидов кальция и циклогексанона. Замена гидроксида натрия гидроксидом
кальция на стадии щелочного разложения пероксидов позволяет сохранить
высокую степень освобождения стока от пероксидов. При синтезе СаО2 и
пероксида циклогексанона полезно используется соответственно до 60% и до
70% пероксида водорода, содержащегося в сточных водах.
Установлена возможность концентрирования пероксидных соединений в
сточных водах и использования концентратов для получения пероксида
циклогексанона.
Выполнены тепловые расчеты и предложены технологические схемы
процессов разложения пероксидов и синтеза пероксидов кальция и
циклогексанона.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на Всероссийской
научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива–
2002» (Нальчик, 2002); Межрегиональной научно-практической конференции
«Инновационные процессы в области образования, науки и производства»
(Нижнекамск, 2004); VII Молодежной научной школе-конференции по
4
Стр.4