Исследование и разработка технологии локальной очистки серосодержащих сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности с применением гетерогенных катализаторов на полимерной основе

• Автор: Кочетков, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 127 с.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1.Современное состояние вопроса очистки сточных вод, содержащих сероводород и меркаптаны.

1.1.1. Десорбционные способы очистки сульфид и меркаптидсодержащих сточных вод.

1.2. Способы жидкофазного окисления сероводорода и меркаптанов.

1.3. Гомогенные катализаторы жидкофазного окисления сероводорода

и меркаптанов.

1.4. Природа морфологии металлокомплексных катализаторов

1.4.1. Фталоцианиновые комплексы.

1.4.2. Методы нанесения фталоцианннов на поверхность носителя

1.4.3. Синтез комплексов на поверхности носителя без специфического взаимодействия.

1.4.4. Способы нанесения комплекса путем пропитки носителя.

1.4.5. Нанесение комплексов при специфическом взаимодействии с носителем.
1.5. Гетерогенные фталоцианиновые катализаторы
1.6. Кинетика и механизм жидкофазного окисления НгБ и КБН в присутствии гетерогенного фталоцианинового катализатора.
1.7. Недостатки гетерогенизированных РсСо и возможность их преодоления
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Постановка задачи, .ДД.ТД.
2.1.1. Выбор метода синтеза кагатизаторных масс .
2.2. Методика приготовления образцов катализатора.
2.2.1. Методика проведения эксперимента
2.2.2. Методики оценки активности гетерогенных катализаторов.
2.3. Подготовка исходных веществ.
2.4. Методика анализов.
3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННЫХ МЕТАЛЛОКОМ ПЛЕКСИЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА И МЕРКАПТАНОВ
3.1. Разработка состава и способа приготовления гетерогенных мсталлокомплсксных катализаторов.
3.2. Исследование тонкой структуры ГМК
3.3. Исследование каталитических свойств ГМК
3.3.1. Изучение каталитических свойств ГМКЕе
3.3.2. Роль фталоцианина кобальта в ГМК
3.3.3. Роль оксида меди в ГМК
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА И МЕРКАПТАНОВ В ПРИСУТСТВИИ ГЕТЕРОГЕННОГО
МЕТАЛЛОКОМЛЕКС1ЮГО КАТАЛИЗАТОРА
4.1. Изучение механизма жидкофазного окисления сероводорода и меркаптанов молекулярного кислорода в присутствии ГМК.
4.1.1. Изучение механизма жидкофазного окисления сульфидиона молекулярным кислородом в присутствии ГМКЕе
4.1.2. Механизм жидкофазною окисления сероводорода молекулярным кисло
родом в присутствии ГМКСи.
4.2. Кинетические закономерности окисления сероводорода и
метилмеркаптана кислородом воздуха в присутствии ГМК
4.2.1. Изучение влияния расхода воздуха на процесс окисления НгБ и КБН
4.2.2. Влияние давления воздуха на скорость окисления сульфид и меркаптидионов.
4.2.3. Влияние среды на эффективность окисления.
4.2.4. Влияние концентрации сульфид и меркаптидионов на глубину их окисления.
4.2.5. Влияние температуры на эффективность окисления сульфид
и меркаптидионов
4.2.6. Влияние размера ранул катализатора на скорость окисления.
4.2.7. Влияние количества катализатора на глубину окисления сульфид
и меркаптидионов
5. РАЗРАБОТКА ГЕТРОГЕННОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ЖИДКОФАЗНОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ КОНДЕНСАТОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА
И МЕРКАПТАНОВ
5.1. Пилотные испытания.
5.1.1. Описание пилотной установки.
5.1.2. Оптимизация процесса обезвреживаня конденсатов от ШБ
5.2. Технологическая схема гстерогсниокаталитического обезвреживания сероводород и меркаптидсодержащих конденсатов
5.3. Методика расчета реактора окисления гетерогеннокаталитического жидкофазного процесса окисления сероводорода и меркаптанов в конденсатах
5.3.1. Описание и обоснование принятой конструкции реактора окисления
5.3.2 Расчет обечайки реактора, работающей под внутренним давлением
5.4. Техническая характеристика сепаратора.
5.5. Экономическое обосоваиис процессов каталитического обезвреживания конденсатов Байкальского БК
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Самым дешевым и доступным окислителем является кислород воздуха. В связи с этим, в промышленной практике используется способ нскаталитичсского окисления сульфидов в жидкой фазе кислородом воздуха под давлением 0,,8 Ма и температуре С , . Эги соединения являются значительно менее вредными ПДК тиосульфатов, направляемых на биологические очистные сооружения, в раз больше, чем сульфидов ,, а сульфиты в стоках практически не лимитируются. Установлено, что некаталитическое окисление сульфидов натрия характеризуется индукционным периодом , и сложной зависимостью скорости реакции от величины среды . Н,8 не происходит . Объяснения этому явлению пока не найдено, мнения по этому вопросу очень противоречивы. В научной литературе, а также и в промышленной практике уделено большое внимание изучению гомогенного каталитического жидкофазного процесса окисления Н и . Реакция окисления Н в водных растворах довольно сложна и многомаршрутиа вследствие разнообразия образующихся продуктов. В зависимости от условий Н8 окисляется до элементарной серы, 2, ЭО2 и . Однако, конечными продуктами окисления Н являются элементарная сера или ,2 сульфатион, поскольку промежуточные соединения согласно 2, 2, и также являются восстановителями, как и сероводород. Нскаталитичсскос жидкофазное окисление II2, а также до дисульфидо молекулярным кислородом идет крайне медленно 1. В связи с этим, многие последователи обратили внимание на то, что окисление II2 и значительно ускоряется в присутствии ионов тяжелых металлов , . Анализируя литературные данные, можно сделать вывод, что катализаторы на основе солей переходных металлов являются эффективными в слабокислой и слабощелочной средах. При высоких СМС, катализаторы быстро дезактивируются выпадают в осадок в виде сульфидов или гидрооксидов металлов и уносятся с образовавшейся серой. Для предотвращения выпадения сульфидов и гидрооксидов было предложено вводить в реакционную среду полидентатные лиганды, способные образовывать с ионами металла прочные хслатиыс комплексы, например ЭДТА и ее производные . Однако, эти способы не нашли промышленного внедрения изза сложности их получения и высокой стоимости. Некоторые из этих катализаторов используются в промышленности для получения серы из отходящих газов. Остальные еще не нашли широкого применения только изза загрязнения получаемой серы, как указывалось выше, нерастворимыми сульфидами и гидроксидами металлов. Из сказанного следует, что для создания стабильных катализаторов, способных работать длительное время в сероводородной щелочной среде, необходимо предотвратить образование нерастворимых сульфидов. Поэтому, комплекс должен обладать весьма высокой термодинамической стабильностью. Наиболее перспективными и сравнительно высокоактивными органическими катализаторами окисления 2 и являются фталоцианины переходных металлов. Эти катализаторы стабильно работают в щелочной среде , . Фталоцианины являются наиболее близкими химическими аналогами порфиринов, входящих в состав многих биологически важных ферментов . Важным фактором для катализа является наличие у фталоцианинов и порфиринов свободных координационных мест, которые могут быть заняты реагирующими субстратами. К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный и научный материал по катализу ряда реакций фталоцианияами металлов . По изучению и внедрению в промышленную практику процессов окисления 2 и в присутствии фталоцианинов катализаторов, огромный вклад внесли . Н. Кундо с сотрудниками . Они показали, что наиболее активным катализатором окисления 2 и в воднощелочной среде является водорастворимый тетрасульфофталоцианин кобальта ТРсСо . Этот катализатор но активности и стабильности превосходит в несколько раз все катализаторы, синтезируемые на основе фталоцианина, например, дисульфофталоцианин кобальта ДРсСо и др. Однако, ТРсСо изза высокой дефицитности не был рекомендован в промышленную технологию очистки серосодержащих вод. ТРсСо в нашей стране нет. Поэтому большой практический интерес представляют работы Мазгарова А. А. с сотрудниками , .