2-氰基-4-硝基苯胺副產(chǎn)硫酸制取硫酸鎂工藝

楊會(huì)民 楊會(huì)喜 高秀華

摘? 要：介紹了2-氰基-4-硝基苯胺生產(chǎn)硝化工藝中副產(chǎn)的稀硫酸制取七水硫酸鎂工藝，對(duì)硫酸鎂生產(chǎn)工藝的研究有一定的啟示作用。

關(guān)鍵詞：副產(chǎn)硫酸;結(jié)晶;七水硫酸鎂

1.引言

目前國(guó)內(nèi)2-氰基-4-硝基苯胺生產(chǎn)工藝主要采用原料鄰氯苯腈經(jīng)混酸硝化生成鄰氰基對(duì)硝基氯苯，硝化后的產(chǎn)品以氯化苯作溶劑，與液氨進(jìn)行胺基化反應(yīng)制得2-氰基-4-硝基苯胺產(chǎn)品。此工藝在生產(chǎn)過程中硝化工序產(chǎn)生大量硝化廢酸。所排出的廢硫酸外觀為黃褐色且具有刺激性氣味，含40%～45%的廢硫酸和一定量的有機(jī)物和水分。廢硫酸的性質(zhì)不穩(wěn)定，因此采用一般方法很難處理廢酸，且處理所需成本高，若直接排出，則會(huì)嚴(yán)重污染了周圍的生態(tài)環(huán)境，影響人類的健康?？梢宰鳛楦碑a(chǎn)銷售，但目前廢酸市場(chǎng)很小，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)廢酸滯銷的情況。

國(guó)內(nèi)某公司為了提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益，通過自主研發(fā)，采用氧化鎂中和法利用廢硫酸生產(chǎn)出合格的七水硫酸鎂，其產(chǎn)品七水硫酸鎂達(dá)到農(nóng)業(yè)用七水硫酸鎂標(biāo)準(zhǔn)，變廢為寶。國(guó)內(nèi)大多硫酸鎂生產(chǎn)工藝為工業(yè)硫酸和氧化鎂專業(yè)生產(chǎn)，副產(chǎn)硫酸生產(chǎn)硫酸鎂只有少數(shù)幾家，因此副產(chǎn)硫酸生產(chǎn)硫酸鎂具有先天成本優(yōu)勢(shì)。

硫酸鎂是一種在工業(yè)和農(nóng)業(yè)上均具有廣泛應(yīng)用、需求量很大的原料。工業(yè)上可用在凝聚劑，皮革加工助劑，ABS和PVC樹脂的合成助劑，造紙、印染業(yè)等方面。硫酸鎂作為鎂肥料使用時(shí)，同時(shí)含有鎂和硫兩種植物營(yíng)養(yǎng)元素，可顯著提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)用性能優(yōu)異。將2-氰基-4-硝基苯胺副產(chǎn)廢硫酸轉(zhuǎn)化成硫酸鎂不僅有利于保護(hù)環(huán)境，還能進(jìn)行資源的回收利用，降低經(jīng)濟(jì)成本。

2.反應(yīng)機(jī)理

氧化鎂與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂，再與水結(jié)合成為七水硫酸鎂。

工藝流程總反應(yīng)式：MgO+HSO+6HO=MgSO·7HO

3.工藝操作過程

3.1中和

首先向中和反應(yīng)釜內(nèi)加入定量的一次水（首批生產(chǎn)加一次水，以后批次加母液）。然后通過固體投料器向中和反應(yīng)釜內(nèi)加入定量的氧化鎂，再向中和反應(yīng)釜內(nèi)加入98%硫酸，使釜內(nèi)溫度快速升溫至90℃以上，然后緩慢加入稀硫酸（稀硫酸儲(chǔ)罐出口管道上設(shè)有過濾器，通過過濾器將稀硫酸內(nèi)大部分有機(jī)物除去），控制加酸速度，控制釜內(nèi)溫度90～105℃，邊加酸，邊測(cè)試pH值，如果4≤PH≤6.5就停止加酸，攪拌30分鐘再測(cè)，如果PH升高，則繼續(xù)加入廢酸，直至相鄰30分鐘檢測(cè)PH值相同，即為反應(yīng)終點(diǎn)。

檢測(cè)PH為4～6，然后加入活性炭，攪拌0.5小時(shí)，檢測(cè)比重1.36～1.40，比重超標(biāo)要通過補(bǔ)水調(diào)整到這個(gè)范圍內(nèi)。

3.2壓濾、結(jié)晶、離心

將中和反應(yīng)釜內(nèi)料通過下部放料閥由泵直接打入一次壓濾機(jī)，濾液進(jìn)入緩沖槽并及時(shí)打入結(jié)晶釜，防止溫度降低過多直接結(jié)晶造成堵管。結(jié)晶釜開攪拌，開冷卻水降溫（夏季循環(huán)水溫度較高不能滿足物料降溫的需要，需要使用低溫水進(jìn)行冷卻），控制降溫速度，降溫至30℃后出料至結(jié)晶中轉(zhuǎn)罐，再由泵打至離心機(jī)。

開啟離心機(jī)離心，成品進(jìn)入自動(dòng)包裝機(jī)包裝入庫(kù)，離心母液進(jìn)入母液池，再打到中和反應(yīng)釜循環(huán)使用。

3.3洗泥

洗泥槽內(nèi)放入母液池內(nèi)母液，然后將一次壓濾機(jī)內(nèi)濾餅放入洗泥槽，開啟攪拌，與槽內(nèi)水?dāng)嚢杈鶆蚝笥杀么蛑炼螇簽V機(jī)，二次壓濾后濾液流回母液槽循環(huán)使用，濾餅裝車做固體廢料處理。

3.4廢氣收集治理

中和釜、結(jié)晶釜、壓濾機(jī)、離心機(jī)等設(shè)備在投料、生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵、尾氣，因此設(shè)置了尾氣吸收裝置一套，中和投料口設(shè)置了固體投料器，壓濾機(jī)上方安裝了吸風(fēng)罩，各中和釜、結(jié)晶釜放空管線、吸風(fēng)罩管路均接廢氣總管，粉塵、尾氣進(jìn)入尾氣吸收塔，在塔內(nèi)經(jīng)堿液噴淋吸收后經(jīng)排氣筒排至大氣。洗滌液返回工藝系統(tǒng)回用。

4.主要設(shè)備

5.消耗

通過幾個(gè)月運(yùn)行，統(tǒng)計(jì)部分時(shí)段消耗見表2。

6.產(chǎn)品

經(jīng)中和、壓濾、結(jié)晶、離心等過程，制備出七水硫酸鎂產(chǎn)品。產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)見表3，從表中可以看出各項(xiàng)目指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GBT 26568-2011（農(nóng)業(yè)用硫酸鎂）指標(biāo)要求，能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要 。

7.存在問題及改進(jìn)辦法

從多批次的生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)以下問題：

（1）結(jié)晶設(shè)備較小、數(shù)量少，與前工序設(shè)備能力不配套，造成一次壓濾出的濾液無法及時(shí)冷卻。

措施：增加結(jié)晶罐。

（2）水洗后濾餅中硫酸鎂含量高。

措施：

A.先做好中和反應(yīng)釜出料管線的保溫及其他方面的保溫，減少硫酸鎂的析出而帶入一次壓濾濾餅中。

B.提高中和反應(yīng)釜出料溫度，縮短向一次壓濾機(jī)打料時(shí)間，減少硫酸鎂的析出。

C.提高洗泥母液溫度及洗泥質(zhì)量，盡可能多的把濾餅中硫酸鎂洗出來。

8.結(jié)束語

綜上所述，用2-氰基-4-硝基苯胺副產(chǎn)的稀硫酸制取七水硫酸鎂的工藝在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的。此生產(chǎn)的成功為2-氰基-4-硝基苯胺副產(chǎn)硫酸的出路開辟了一條新的途徑。

參考文獻(xiàn)

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[2]淄博琮源工貿(mào)有限公司.一種廢硫酸回收再利用的硫酸鎂生產(chǎn)系統(tǒng)：CN 207774821 U[P].2018.08.28.