CS277100B6

CS277100B6 - Sposob spracovania karbidu vápenatého

Info

Publication number: CS277100B6
Application number: CS902468A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Rndr Ing Csc Zikmund; Vendelin Prof Ing Drsc C Macho
Original assignee: Ustav Anorganickej Chemie Sav
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1992-11-18
Also published as: CS246890A3

Abstract

Karbid vápenatý se rozloží na acetylén vodným roztokonrobsahujúcim aspoň jednu dusikatú organickú zásadu a aspoň jednu soí anorganickéj a/alebo organickej kyseliny, tvoriacej vo vodě rozpustná vápenatá soí, s dusíkatou organickou zásadou, v množstve odpovedajúcom obsahu vylúžiteíných vápenatých zložiek v technickom karbide vápenatom. Z roztoku vylúžených vápenatých solí sa po oddělení nerozpuštěných nečistot vyzráža oxidom uhličitým uhličitan vápenatý, ktorý sa oddělí (filtráciou, odstředěním) , čím sa regeneruje póvodný lúžiaci roztok, použitelný na rozklad (ďalšieho podielu karbidu vápenatého vo výrobnom cykle. Oddělený uhličitan vápenatý sa premyje a vysuší.

Description

Vynález rieši sposob spracovania karbidu vápenatého za tvorby acetylénu lúžiacim roztokom a súčasnej výroby uhličitanu vápenatého, pri ktorom sa lúžiaci roztok regeneruje a súčasne vzniká uhličitan vápenatý.

Acetylén sa okrem vysokoteplotnej pyrolýzy už dávno priemyselne vyrába z karbidu vápenatého rozkladem vodou (P. HELLMOND, D. SCHNURPFELL: Acetylenchemie. Carbid und Acetylen, Herstellung und Reaktionen. Vyd. VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig /1986/; I. A. ANTONOV, L. M. KUZNECOV, S. P. NEŠUMOVA: Polučenije acetilena iz karbida kalcija. Vyd. Chimija, Moskva /1980/). Pri výrobě acetylénu rozkladom karbidu vápenatého vodou vzniká obvykle ako priemyselný odpad tzv. karbidové vápno v podobě vodnej suspenzie hydroxidu vápenatého a dalších nečistot pochádzajúcich z výrobného procesu. Karbidové vápno má len velmi obmedzené praktické využitie a spravidla deponuje v usadzovacích nádržiach alebo na skládkách ako ekologický závadný odpad, zaberajúci často velké rozlohy úrodnej pódy. Navýše, po usadení suspenzie hydroxidu vápenatého a dalších tuhých příměsí odpadajúca voda z karbidového vápna obsahuje ešte rozpuštěný hydroxid vápenatý, ktorý třeba z nej z ekologických dóvodov technicky a najma energeticky náročným sposobom odstraňovat. Ak sa zasa na rozklad karbidu vápenatého použije malé množstvo vody, čím sa vyrába acetylén a suché vápno, nedojde k dostatočnému rozkladu karbidu vápenatého, čo znižuje výtažky acetylénu. Také vápno však na depónii pozvolna uvolňuje vplyvom atmosferickej vlhkosti acetylén, čo je nežiadúce z bezpečnostného i ekologického hladiska.

Uvedené spósoby neriešia však súčasne uskutočnenie rozkladu karbidu vápenatého a tým výroby acetylénu.

Avšak podlá tohto vynálezu sa sposob spracovania karbidu vápenatého a acetylén a uhličitan vápenatý uskutečňuje tak, že sa na karbid vápenatý pósobí vodným roztokom obsahujúcim najmenej jednu dusíkatú organickú zásadu a najmenej jednu sol anorganickéj a/alebo organickéj kyseliny, spósobilej tvořit vo vodě rozpustnú vápenatú sol, najmenej s jednou dusíkatou organickou zásadou, v stechiometrickom alebo váčšom množstve, vztahovanom na vylúžitelný podiel vápenatéj zložky v technickom karbide vápenatom, tvoriaci odpovedajúcu vápenatú sol, pričom do vodného roztoku vápenatéj soli a najmenej jednej dusíkatéj organickéj zásady alebo ich zmesi s najmenej jednou solou anorganickej a/alebo organickéj kyseliny s najmenej jednou organickou zásadou, po oddělení mechanických nečistot sa vovedie do roztoku plyn obsahujúci oxid uhličitý, čím sa vyzráža práškový uhličitan vápenatý, ktorý sa oddělí.

Výhodou spósobu podlá tohto vynálezu v porovnaní s doterajším stavom techniky je jeho bezodpadovost, lebo neodpadá ani suspenzia hydroxidu vápenatého, ktorý inak představuje nevratný odpad a ani vo vodě rozpuštěný hydroxid vápenatý, ktorý je z ekologických dóvodov nutné před vypuštěním do veřejných tokov z odpadovéj vody odstraňovat. Ďalšou výhodou je uzavretosť výrobného cyklu, v ktorom odpadá stála potřeba novej vody. Navýše sa produkuje ako cenný vedlajší produkt mikrozmný uhličitan vápenatý. Ďalšou výhodou, okrem zabránenia tvorby dalších depónii kar

CS 277100 B6 2 bidu vápna je úplný rozklad a zánik karbidu vápenatého, keďže v karbidovom vápně sú spravidla po dlhý čas zvyšky nerozloženého karbidu vápenatého, ktoré sa v depóniach pozvolna rozkladajú za tvorby výbušného a jedovatého acetylénu, čím ohrozujú bezpečnost okolia depónií. Navýše, nakolko sposobom podlá tohto vynálezu sa karbid vápenatý spracováva rozkladom nie samotnou vodou, ale vodným roztokom solí, znižuje sa ich prítomnostou rozpustnost acetylénu vo vodnom prostředí, zmenšujú sa tým,· straty aj acetylénu a klesá nebezpečenstvo explózie v dósledku jeho desorpcie počas ďalšej manipulácie.

Zo spósobu podlá tohto vynálezu je zřejmé, že výhodnéjšie je rozkládat karbid vápenatý za tvorby acetylénu takým sposobom, aby karbidové vápno vóbec nevznikalo, ale aby vápenná zlpžka ostávala v roztoku, z ktorého ju možno vyzrážat v podobě uhličitanu vápenatého, To sa podlá tohto vynálezu dosahuje spracovaním karbidu vápenatého lúžiacim roztokom (miesto samotnéj vody, ako sa to robí dosial) na výrobu uhličitanu vápenatého z oxidových alebo hydroxidových vápenatých surovin.

Ako lúžiaci roztok možno použit vodné roztoky obsahujúce aspoň jednu dusíkatú organickú zásadu a alespoň jednu sol anorganickej a/alebo organickej kyseliny s dusíkatou organickou zásadou, v množstve odpovedajúcom obsahu vylúžitelných vápenatých zložiek (najma karbidu, oxidu, sulfidu a kyanamidu vápenatého), přítomných v technickom karbide vápenatom. Rozklad a lúženie karbidu vápenatého može prebiehat v teplotnom rozmedzí 0 °C až 100 °C, s výhodou pri 50 °C až 70 °C, kedže lúžiaci roztok sa samovolné zahrieva reakčným teplom, rozkladná reakcia pri týchto teplotách prebieha rýchlejšie a rozpustnost plynného acetylénu v roztoku je nižšia.

Ako dusíkaté organické zásady prichádzajú do úvahy predovšetkým technicky lahko dostupné málo prchavé zlúčeniny, ako sú alkanolamíny, napr. monoetanolamin (2-aminoetanol) H₂NCH₂CH₂OH, dietanolamín (bis/2-hydroxyetyl/amín) NH/CH₂CH₂OH/₂, 1-amino-2-propanol CH₃CH/OH/CH₂NH₂ a pod. Ako anorganické a/alebo organické kyseliny prichádzajú do úvahy tie, ktoré tvoria vo vodě rozpustné vápenaté soli, ako napr. kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná, kyselina mravčia, kyselina octová a pod. Okrem jednotlivých solí anorganických alebo organických kyselin s dusíkatými organickými zásadami možno použit aj ich zmesi, připadne sústavy obsahujúce anióny viacerých organických alebo anorganických kyselin, ako aj katióny viacerých dusíkatých organických zásad. Z hladiska stability výroby je však vhodnejšie použitie iba jednej dusíkatej organickej zásady a jej soli.

Z rozkladného lúžiaceho roztoku, obsahujúceho rozpustenú vápenatú sol, sa po oddělení nerozpustných nečistot (napr. uhlíka, oxidov kremíka, hliníka, železa a i.) vyzráža oxidom uhličitým jemnozrnný uhličitan vápenatý. Reakciou vyzrážania uhličitanu vápenatého sa rozkladný lúžiaci roztok regeneruje a možno ho priamo použit na rozklad dalšieho podielu karbidu vápenatého vo výrobnom cykle. Tým sa výroba acetylénu podlá tohto vynálezu stá va prakticky bezodpadovou technológiou s uzavretým okruhom upotrebenia rozkladného lúžiaceho roztoku a so súčasnou produkciou dalšieho cenného výrobku - zrážaného uhličitanu vápenatého. Premývacie vody, vznikájúce pri čistění vyzrážaného uhličitanu vápenatého od reakčného prostredia, možno použit na přípravu nového rozkladného lúžiaceho roztoku a dopíňanie jeho strát vo výrobnom cykle, čím sa podstatné obmedzí množstvo odpadových vod.

Výrobný postup podlá tohto vynálezu možno uskutečnil: diskontinuitne, polokontinuitne i kontinuitne. Jeho výhodou je technologická jednoduchost, nevyžadujúca si technicky náročné zariadenia, ako aj adaptabilnost na štandardný sposob rozkladu karbidu vápenatého vodou.

Ďalšie podrobnosti uskutočnenia spósobu podlá tohto vynálezu, ako aj dalšie přednosti.sú zřejmé z príkladov.

Příklad 1

100 hmot, dielov technického karbidu vápenatého o zložení 76,0 % hmot. CaC₂, 15,0 % hmot. CaO, 2,5 % hmot. C, 6,5 % hmot, nerozpustných oxidov, rozdrveného na zrnitost 0,00.1 až 3 mm, sa přidává po častiach do 1 800 hmot, dielov roztoku obsahujúceho 299,5 hmot, dielov chloridu monoetanolamónneho HOCH₂CH₂NH₂.HC1, 0,5 hmot, dielu monoetanolamínu a 1 500 hmot, dielov vody. Tým prebehne reakcia CaC₂ + H₂0 + HOCH₂CH₂NH₂HC1 ^C2^H2 ^{+ CaC}12 ⁺+ HOCH₂CH₂NH₂. Uvolněný acetylén sa odvádza na dalšie spracovanie. Po rozpuštění karbidu vápenatého sa roztok, zahriaty reakčným teplom na teplotu 65 ± 3 °C, po přefiltrovaní sýti oxidem uhličitým až do úplného vyzrážania uhličitanu vápenatého, CaCl₂ + 2HOH₂CH₂NH₂ + C0₂ CaCO₃ + 2HOCH₂CH₂NH₂.HC1, ktorý sa od roztoku oddělí přefiltrováním a premyje vodou (výtažok 145 hmot, dielov CaCO₃). Filtrát obsahuje regenerovaný rozkladný lúžiaci roztok, ktorý sa dalej použije na rozklad dalšieho podielu karbidu vápenatého v dalšom výrobnom cykle.

Příklad 2

Do 1 000 hmot, dielov rozkladného lúžiaceho roztoku, připraveného postupom ako v příklade 1, o zložení 169,4 hmot, dielov chloridu monoetanolamónneho, 0,6 hmot, dielu uhličitanu monoetanolamónneho a 830 hmot, dielov vody, sa přidává po častiach 55 hmot, dielov karbidu vápenatého o zložení a zrnitosti ako v příklade 1. Uvolněný acetylén sa odvádza na dalšie spracovanie. Po rozpuštění karbidu vápenatého sa roztok spracúva ako v příklade 1. Výťažok uhličitanu vápenatého je 75 hmot, dielov.

Příklad 3

100 hmot, dielov technického karbidu vápenatého o zložení a zrnitosti ako v příklade 1 sa přidává po častiach do 2 900 hmot, dielov roztoku obsahujúceho 430 hmot, dielov mravčanu dietanolamónneho HN/CH2CH2OH/2.HCOOH, 2 hmot, diely dietanolamínu a 2 468 hmot, dielov vody. Po rozpuštění karbidu vápenatého sa roztok spracúva ako v příklade 1. Výťažok CaCO₃ je 144 hmot, dielov.

Příklad 4

Technický karbid vápenatý špecifikovaný v příklade 1 sa přidává po častiach do 1 900 hmot, dielov roztoku obsahujúceho 230 hmot, dielov chloridu monoetanolamónneho HOCH₂CH2NH₂.HC1 a 80 hmot. dielov octanu monoetanolamónneho, 1,5 hmot, dielov dietanolamínu a 1 588,5 hmot, dielov vody. Uvolněný acetylén sa odvádza na dalšie spracovanie. Po rozpuštění karbidu vápenatého sa roztok zahriaty reakčným teplom a po přefiltrovaní sýti oxidom uhličitým až do úplného vyzrážania uhličitanu vápenatého. Tento sa oddělí filtráciou, premyje vodou a vysuší. Získá sa 145 hmot, dielov uhličitanu vápenatého.

Příklad 5

Postupuje sa podobné ako v příklade 1, len miesto 1 800 hmot, dielov roztoku obsahujúceho 299,5 hmot, dielov chloridu monoetanolaminu sa použije 329 hmot, dielov adičného produktu monoetanolaminu s kyselinou mravčou HOCH2CH2NH2.HCOOH. Po rozpuštění karbidu vápenatého sa roztok po přefiltrovaní a tým odstránení mechanických nečistot (zlúčenín kremíka, hliníka, horčíka a koksu) sýti oxidom uhličitým, pričom výťažok sférolitického uhličitanu vápenatého je 146 hmot, dielov.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Sposob spracovania karbidu vápenatého na acetylén a uhličitan vápenatý, vyznačujúci sa tým, že sa na karbid vápenatý pósobi vodným roztokom obsahujúcim najmenej jednu dusikatú organickú zásadu a najmenej jednu sol anorganickéj a/alebo organickéj kyseliny, spósobilej tvoriť vo vodě rozpustnú vápenatú sol, najmenej s jednou dusíkatou organickou zásadou, v stechiometrickom alebo váčšom množstve, vztahovanom na vylúžitelný podiel vápenatéj zložky v technickom karbide vápenatom, tvoriaci odpovedajúcu vápenatú sol a následné do vodného roztoku vápenatej soli a najmenej jednej dusíkatej organickej zásady alebo ich zmesi s najmenej jednou solou anorganickéj a/alebo organickej kyseliny s najmenej jednou organickou zásadou, po oddělení mechanických nečistot sa privedie plyn obsahujúci oxid uhličitý, čím sa vyzráža práškový uhličitan vápenatý, ktorý sa oddělí.
2. Spósob podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že karbid vápenatý sa rozkládá vodným roztokom obsahujúcim alkanolamín, s výhodou monoetanolamín a/alebo dietanolamín a jeho sol s kyselinou, tvoriacou vo vodě rozpustnú vápenatú sol, s výhodou s kyselinou chlorovodíkovou a/alebo s kyselinou dusičnou a/alebo s kyselinou mravčou a/alebo s kyselinou octovou.
3. Spósob podlá bodu 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že po oddělení nerozpustných mechanických nečistot, ako nerozpustného podielu karbidu vápenatého sa z roztoku pósobením oxidu uhličitého vyzráža uhličitan vápenatý, ktorý sa oddělí, s výhodou premyje vodou a vysuší.
4. Spósob podlá bodu 1 až 3, vyznačujúci sa tým že sa lúžiaci roztok po oddělení uhličitanu vápenatého, s výhodou po nahradení strát, opátovne použije alebo recirkuluje do spracovania pri rozklade dalšieho podielu karbidu vápenatého.