中学化学:关于硫酸厂污染的问题。
硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用。在许多生产过程中,硫酸的利用率很低,大量的硫酸随同含酸废水排放出去。这些废水如不经过处理而排放到环境中,不仅会使水体或土壤酸化,对生态环境造成危害,而且浪费大量资源。近年来许多国家已经制定了严格的排放标准,与此同时,先进的治理技术也在世界各地迅速发展起来。
废硫酸和硫酸废水除具有酸性外,还含有大量的杂质。根据废酸、废水组成和治理目标的差异,目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类:回收再用、综合利用和中和处理。
1 废硫酸的回收再用
废硫酸中硫酸浓度较高,可经处理后回收再用。处理主要是去除废硫酸中的杂质,同时对硫酸增浓。处理方法有浓缩法、氧化法、萃取法和结晶法等。
1.1 浓缩法
该法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中,使其中的有机物发生氧化、聚合等反应,转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去,从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。这类方法应用较广泛,技术较成熟。在普遍应用高温浓缩法的基础上又发展了较为先进的低温浓缩法,下面分别加以介绍。
1.1.1 高温浓缩法
淄博化工厂三氯乙醛生产过程中有废硫酸产生,其中H2SO4质量分数为65%~75%、三氯乙醛质量分数为1%~3%、其它有机杂质的质量分数为1%。该厂将其沉淀过滤后,用煤直接加热蒸馏,回收的浓硫酸无色透明,H2SO4质量分数大于95%,无三氯乙醛检出,而沉淀物经碱解、蒸馏和过滤后可回收氯仿。该厂废硫酸处理量为4000t/a,回收硫酸创利润55万元/a〔1〕。
日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合,将废硫酸中H2SO4的质量分数从10%~40%浓缩到95%,其工艺可分为3段,前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩,后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩,在每一段中H2SO4质量分数渐次升高,分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体,温度为150~220℃,可将有机物转变为不溶性物质,然后过滤除去,该工艺以2t/h的规模进行中试,5a运转良好。该工艺适应能力很强,可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理〔2〕。
1.1.2 低温浓缩法
高温浓缩法的缺点在于:硫酸的强腐蚀性和酸雾对设备和操作人员的危害很大,实际操作非常麻烦。因此,近年来开发出了一种改进的浓缩法,称为汽液分离型非挥发性溶液浓缩法(简称WCG法)〔3〕。
WCG法的原理和工艺如下:将废稀硫酸由储槽用耐酸泵打入循环浓缩塔浓缩,然后经换热器加热后进入造雾器和扩散器强迫雾化并进一步强迫汽化,分离后的气体经高度除雾后进入气体净化器,净化后排放。分离后的酸液再度回到循环浓缩塔,经反复循环浓缩蒸馏,达到浓度要求后,用泵打入浓硫酸储罐。浓硫酸可作为生产原料再利用。其工艺流程见图1。
WCG法浓缩装置主要由换热器、循环浓缩塔和引风机组成。换热器材质为石墨,浓缩塔材质为复合聚丙烯,泵及引风机均为耐酸设备。
该法与高温浓缩法相比,蒸发温度低(50~60℃),蒸汽消耗量少,费用低(浓缩每吨稀硫酸耗电和蒸汽的费用约为30~60元)。上海染化五厂生产分散深蓝H-GL产生的稀硫酸(H2SO4质量分数为20%),上海染化八厂、武汉染料厂、济宁染料厂生产染料中间体产生的稀硫酸,采用WCG法浓缩,都取得了明显的效果。
用WCG法浓缩稀硫酸应注意以下几点:
(1)在浓缩过程中若有固体物析出,会影响传热效果和废酸的分离;
(2)该装置非密闭,废酸中若有挥发性物质,会影响工作环境;
(3)装置的主体材料为复合聚丙烯,工作温度受主体材料的限制,不能超过80℃;
(4)该法仅适用于H2SO4质量分数小于60%的稀硫酸。
1.2 氧化法
该法应用已久,原理是用氧化剂在适当的条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解,使其转变为二氧化碳、水、氮的氧化物等从硫酸中分离出去,从而使废硫酸净化回收。常用的氧化剂有过氧化氢、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸盐、臭氧等。每种氧化剂都有其优点和局限性。
天津染料八厂采用硝酸为氧化剂对蒽醌硝化废酸进行氧化处理〔2,4〕,其操作过程为:将废酸稀释至H2SO4质量分数为30%,使所含的二硝基蒽醌最大限度地析出,经过滤槽真空抽滤后废酸进入升膜列管式蒸发器,在112℃、88.1kPa条件下浓缩,在旋液分离器中分离水蒸气和酸(此时H2SO4质量分数约为70%),废酸再流入铸铁浓缩釜(280~310℃,真空度为6.67~13.34kPa),用喷射泵带出水蒸气,使H2SO4质量分数达到93%,然后流入搪瓷氧化缸,加入浓硝酸(HNO3质量分数为65%)进行氧化处理,至硫酸呈浅黄色。反应中产生的一氧化氮气体用碱液吸收。
硫酸在高浓度(H2SO4质量分数为97%~98%)和高温条件下也具有较强的氧化性,它可以将有机物较为彻底地氧化掉。例如处理苯绕蒽酮废酸、分散蓝废酸及分散黄废酸时,将废酸加热至320~330℃,把有机物氧化掉,部分硫酸被还原成二氧化硫。这种方法由于硫酸浓度和温度太高,有大量的酸雾产生,会造成环境污染,同时还要消耗一定量的硫酸,使硫酸收率降低,因此其应用受到很大限制。
1.3 萃取法
萃取法是用有机溶剂与废硫酸充分接触,使废酸中的杂质转移到溶剂中来。对于萃取剂的要求是:
(1)对于硫酸是惰性的,不与硫酸起化学反应也不溶于硫酸;
(2)废酸中的杂质在萃取剂和硫酸中有很高的分配系数;
(3)价格便宜,容易得到;
(4)容易和杂质分离,反萃时损失小。
常见的萃取剂有苯类(甲苯、硝基苯、氯苯)、酚类(杂酚油、粗二苯酚)、卤化烃类(三氯乙烷、二氯乙烷)、异丙醚和N-503等。
大连染料八厂用氯苯对含二硝基氯苯和对硝基氯苯的废硫酸进行一级萃取,使废水中的有机物含量由30000~50000 mg/L下降到200~250mg/L〔2〕。济南钢铁厂焦化分厂用廉价的C-I萃取剂和P-I吸附剂处理该厂的再生硫酸也得到了良好的效果〔5〕。该工艺是将再生硫酸经C-I萃取剂萃取分离后再依次用P-I吸附剂和活性炭吸附处理得到纯净的再生硫酸。为防止腐蚀,萃取罐和吸附罐用铅作内衬。该厂废硫酸处理量为500t/a,回收硫酸250t,价值7.5万元。
与其它方法相比,萃取法的技术要求较高,萃取剂要同时满足上述4项要求并不容易,而且运行费用也较高。
1.4 结晶法
当废硫酸中含有大量的有机或无机杂质时,根据其特性可考虑选择结晶沉淀的方法除去杂质。
如南京轧钢厂酰洗工序排放的废硫酸中含有大量的硫酸亚铁,可采用浓缩-结晶-过滤的工艺来处理〔6〕。经过滤除去硫酸亚铁后的酸液可返回钢材酸洗工序继续使用。
重庆某化工厂将H2SO4质量分数为17%的钛白废酸在常压下浓缩、析出的结晶熟化后过滤,滤渣经打浆及洗涤后即为回收的硫酸亚铁。滤液再在93.4kPa真空度下浓缩结晶过滤,可得到H2SO4质量分数为80%~85%的浓硫酸,第二次过滤的滤渣也转至打浆工序回收硫酸亚铁〔7〕。
2 废硫酸及含硫酸废水的综合利用
从生产中排出的废硫酸或含硫酸废水,如果在原工序中已无法再直接使用,可以考虑用于对硫酸质量要求不高的其它生产工序中,这样既节约资源,又减少废酸的排放量。另外,一些以硫酸为原料的生产工艺,若对硫酸中的杂质要求不严,也可直接用废硫酸或将废硫酸稍加处理后用作原料。
例如Belenkov.D.A利用硫酸厂含砷5.2g/L的废酸液,分别加入8.78g/L Cr2O3、3.26g/L ZnO、3.00g/L CuCO3制成木材防腐液,该溶液的pH为1.7,松材经该液浸泡后能有效地防止霉菌的生长〔8〕。匈牙利Toth、Andras等人尝试用炼油厂的硫酸废水与褐煤飞灰混合反应,再加入水后与卜兰特水泥混合,生产具有高强度的混凝土,可用于铺路及建筑行业〔9〕。
Shimko,I.G.利用含硫酸的废气洗涤水与粘胶纤维厂排放的含Al(OH)3的污泥反应,生产Al2(SO4)3,用作水处理的混凝剂。该法中硫酸铝的回收率为85%~95%〔10〕。温州染化总厂利用明矾矿渣与废硫酸为原料,生产工业级硫酸铝,其工艺流程见图2〔11〕。
此外,许多硫酸盐工业品也可用废硫酸或硫酸废水进行生产。如印度的Mokanty、Bibhupada等人利用洗涤剂厂的含硫酸废水在反应塔中与铜粒和铜屑反应,溶液经结晶过滤后可制得硫酸铜晶体〔12〕。
济宁第二化工厂利用废硫酸(H2SO4质量分数为20%)与菱锰矿或软锰矿反应制取工业级硫酸锰,其工艺流程如下:菱锰矿或软锰矿与废硫酸混合进行酸解,将酸解后的料液压滤。滤渣经打浆和压滤后以废渣的形式排放,洗液返回酸解工序。滤液经去除杂质、过滤、蒸发结晶、离心分离和干燥后即制得产品硫酸锰〔13〕。
用氨中和废硫酸可制取硫酸铵肥料。废酸中的有机杂质一般在制得硫酸铵后除去,脱除杂质的方法主要有萃取法、氧化法、盐析法、凝聚法和离子交换法等。
3 废硫酸及含硫酸废水的中和处理
对于硫酸浓度很低,水量较大的废水,由于回收硫酸的价值不高,也难以进行综合利用,可用石灰或废碱进行中和,使其达到排放标准或有利于后续的处理。
以上海硫酸厂为例,该厂每天排放3600t含硫酸的废水,pH为2.6,其中还含有少量的砷、氟等。该厂用电石泥(主要成分为Ca(OH)2)进行中和,以聚丙烯酰胺为混凝剂,以Rs为氧化剂,采用中和-混凝沉淀-氧化工艺治理该废水,既中和了酸,又去除了氟、砷等,出水达到排放标准〔14〕。
4 结束语
除上述几种常用方法外,废硫酸及含硫酸废水的处理还有电解法、冷冻法、热解法、渗析法、气提法等〔16~19〕,但在我国,浓缩回收法及中和处理法目前仍是应用最广的方法。在生产中,应根据废硫酸或含硫酸废水的浓度、所含杂质的组成来选择回收或处理方法。特别是对精细化工行业产生的废硫酸或硫酸废水来说,由于所含的有机杂质成分极为复杂,硫酸的浓度变化很大,而处理量不大,这就更要注意根据具体情况选择投资较小、收效较大的方法。
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1、浙江省能源集团有限公司 下属企业
(1)浙江浙能嘉兴发电有限公司;
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(4)台州发电厂;
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(6)浙江浙能兰溪发电有限责任公司;
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9、浙江物产集团公司
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13、巨化集团公司
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18、省水利水电集团公司
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(3)浙江省水电建筑安装有限公司
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(6)浙江省农村发展集团上虞有限公司
(7)浙江省农都农产品有限公司
(8)浙江新农都
(9)浙江润和房产集团有限公司
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20、浙江中大集团控股有限公司
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(5)浙江中大期货经纪有限公司
(6)浙江中大集团投资有限公司
21、浙江荣大集团控股有限公司
22、浙江东方集团控股有限公司
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驾车路线:全程约1779.5公里
起点:硫酸厂
1.天津市内驾车方案
1) 从起点向正东方向出发,沿津塘公路行驶60米,调头进入津塘公路
2) 沿津塘公路行驶10.6公里,朝外环方向,稍向右转进入G103
3) 沿G103行驶210米,直行进入津塘公路辅路
4) 沿津塘公路辅路行驶50米,直行进入津塘公路辅路
5) 沿津塘公路辅路行驶320米,在第3个出口,朝西青/G18/荣乌高速方向,左转进入外环东路辅路
6) 沿外环东路辅路行驶850米,过津塘桥,稍向左转进入外环东路
7) 沿外环东路行驶2.6公里,朝微山路/津港桥方向,稍向右转进入外环南路
8) 沿外环南路行驶10.2公里,直行进入外环南路辅路
9) 沿外环南路辅路行驶700米,过津淄桥,左转进入卫津南路
10) 沿卫津南路行驶180米,过津淄桥,朝G18/荣乌高速方向,稍向右转进入荣乌联络线
11) 沿荣乌联络线行驶30米,直行进入荣乌联络线
2.沿荣乌联络线行驶6.0公里,朝荣成/深圳/仁爱团白湖/G18方向,稍向右转进入荣乌高速
3.沿荣乌高速行驶157.5公里,过大寨河大桥,直行进入长深高速
4.沿长深高速行驶55.5公里,直行进入滨莱高速
5.沿滨莱高速行驶118.9公里,过莱芜枢纽立交桥,直行进入京沪高速
6.沿京沪高速行驶56.4公里,直行进入新泰枢纽立交
7.沿新泰枢纽立交行驶750米,过新泰枢纽立交约590米后,直行进入京沪高速
8.沿京沪高速行驶436.9公里,直行进入正谊枢纽立交桥
9.沿正谊枢纽立交桥行驶1.1公里,直行进入京沪高速
10.沿京沪高速行驶120.9公里,过锡北运河大桥,朝苏州/上海方向,稍向右转进入无锡枢纽
11.沿无锡枢纽行驶1.8公里,直行进入京沪高速
12.沿京沪高速行驶44.1公里,过陆慕大桥,朝杭州/南通/苏州/G15W方向,稍向右转进入苏州北枢纽
13.沿苏州北枢纽行驶1.3公里,过虎啸桥约920米后,直行进入常台高速
14.沿常台高速行驶77.1公里,朝绍兴/杭州/G15W方向,稍向右转进入南湖互通
15.沿南湖互通行驶1.3公里,直行进入常台高速
16.沿常台高速行驶211.2公里,朝台州/温州/G15南方向,稍向右转进入吴岙枢纽
17.沿吴岙枢纽行驶530米,直行进入沈海高速
18.沿沈海高速行驶361.8公里,朝G15/宁德南/罗源/丹阳方向,稍向右转进入沈海高速
19.沿沈海高速行驶430米,直行进入沈海高速
20.沿沈海高速行驶57.4公里,朝福州北/闽侯/南平/南昌方向,稍向右转进入洋门枢纽
21.沿洋门枢纽行驶930米,直行进入福州绕城高速
22.沿福州绕城高速行驶29.4公里,过古城2号桥,在新店/福飞路/福州市区出口,稍向右转上匝道
23.沿匝道行驶1.0公里,右转进入龙头路
24.福州市内驾车方案
1) 沿龙头路行驶210米,左转进入福飞北路
2) 沿福飞北路行驶1.9公里,过右侧的顺发电器店约150米后,直行进入福飞南路
3) 沿福飞南路行驶2.8公里,左转进入华林路
4) 沿华林路行驶510米,过右侧的山海大厦约110米后,朝湖东路方向,右转进入鼓屏路
5) 沿鼓屏路行驶980米,过右侧的福州克利耳听力西门子助听器专营店约180米后,直行进入八一七北路
6) 沿八一七北路行驶1.2公里,过左侧的金晖大厦,右转进入道山路
7) 沿道山路行驶400米,过左侧的天甲堂紫砂艺术馆约60米后,右转进入营房里直街
8) 沿营房里直街行驶50米,到达终点(在道路左侧)
终点:林则徐小学
硫酸厂必须有应急措施,一旦硫酸泄露,必须有足够高的围堰保护硫酸不到处流淌.
硫酸厂排出的废水,可能是酸性.悄悄地到他附近的排放口用PH试纸测PH值.
硫酸厂如果有烟囱,看看没有灰尘,冒出的是什么烟,烟囱的有没有足够的高度.
硫酸厂生产过程中有没有噪声,是否影响周围居民.
硫酸厂运输路线是否经过村庄,在运输物料过程中,是否有物料跑冒漏滴.
影响肯定是有的,大小而已.
硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用.在许多生产过程中,硫酸的利用率很低,大量的硫酸随同含酸废水排放出去.这些废水如不经过处理而排放到环境中,不仅会使水体或土壤酸化,对生态环境造成危害,而且浪费大量资源.
废硫酸和硫酸废水除具有酸性外,还含有大量的杂质.根据废酸、废水组成和治理目标的差异,目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类:回收再用、综合利用和中和处理.
硫酸厂选址的因素
由于硫酸是腐蚀性液体,不便贮存和运抽,因此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消费中心的地区.工厂规模的大小,主要由硫酸用量的多少来决定. 硫酸厂选址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区.
化工厂厂址选择一般应考虑下列因素:①是否有市场需求②是否接近原料供应地 ③土地供应是否充足 ④水源是否充足⑤能键是否充足且廉价⑥交通运始是否方便 ⑦ 能否达到环境保护要求等.上述这些因素必须在遵循科学原理的基础上,考虑综合经济效益,即要求最大限度地提高劳动生产率,降低成本,保护生态环境.
在硫酸工厂上班的人,长期接触到酸性物质,有可能会导致酸性物质对皮肤造成损伤;酒精有挥发性,在空气中溶度过高是很容易中毒。
化工厂主要是指一些生产化学物质的工厂,虽然化学物质被广泛应用于各个领域,但是也不能够否认,如果人体长期接触化学物质的话,会给身体带来巨大危害。
浙江巨化股份有限公司硫酸厂是2006-03-01在浙江省衢州市注册成立的其他股份有限公司分公司(上市),注册地址位于衢州市柯城区中央大道252号。
浙江巨化股份有限公司硫酸厂的统一社会信用代码/注册号是91330800YA36131729,企业法人王爱国,目前企业处于开业状态。
浙江巨化股份有限公司硫酸厂的经营范围是:危险化学品生产(具体产品种类详见有效的《安全生产许可证》,有效期至2017年10月29日止); 化工产品及原料(不含危险化学品及易制毒化学品)销售。在浙江省,相近经营范围的公司总注册资本为1445781万元,主要资本集中在 5000万以上 和 1000-5000万 规模的企业中,共552家。本省范围内,当前企业的注册资本属于一般。
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1、离原料基地的远近。一般来说,离原料供应基地越近,生产成本就越低,硫酸的主要原料是硫铁矿和硫磺,能选择在离这些况比较近为好。
2、离市场的距离。如果厂址选择在里需方市场比较近的地方,无疑对销售有很大的便利,还有,如果选择在一个硫酸用量很大的单位(比如大型化肥厂、大型猛业公司等等)旁边,更是有很多的销售优势。
3、上述两点,基本上是相悖的,大部分的情况是原料基地和硫酸市场距离较远,所以就要考虑交通运输的问题,如果与原料产地的交通很好,就选择在市场周围建厂,反之就在原料地建厂。不过一般选择在原料地建厂的比较多。
4、环保因素。现在国家对环保很重视,所以建厂不可能健在城市附近,只能建在边远乡村,经济不发达地区,这样有牵涉到和当地居民和政府的关系协调问题,这个问题不解决,建厂也难。
5、目前硫酸的生产和销售被纳入公安局监督管理,因为硫酸是“易制毒化学品”,所以还要和当地公安局、安监局、环保局等等搞好关系,才能拿到相应的证件,否则视为违法。
6、要考虑硫酸价格的长期趋势。硫酸价格从2006年起,涨价的幅度很大,从每吨400元左右涨到2007年下半年的每吨近2000元,不过现在有所回落,在每吨1200元左右,根据长期价格趋势预测,估计以后都会在1000元以上,所以根据此价格,与原料价格进行对比,来决定是否投资办厂。
以上仅供参考。