Способ извлечения шлама, содержащего металлы платиновой группы

 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к процессам извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы. Способ предусматривает извлечение шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей агрегатов, использующих катализаторы на основе металлов платиновой группы, включает обработку этих поверхностей водным раствором химических веществ или их смесей, выбранных из группы: едкий натр, едкое кали, аммиачная селитра, триполифосфат натрия, соляная, серная, фосфорная, щавелевая, муравьиная, уксусная кислоты, амины при концентрации химических соединений не более 5%, температуре 35-95^oС с последующим извлечением шлама механической обработкой поверхности режущим инструментом при удельном давлении на обрабатываемую поверхность 5•10³-2•10⁵ Н/м². Причем обработку водным раствором химических веществ осуществляют после механической очистки поверхности от рыхлых слоев шлама режущим инструментом при скорости главного движения по обрабатываемой поверхности не более 0,015 м/с. Технический результат заключается в увеличении степени извлечения шлама, содержащего металлы платиновой группы, повышении безопасности ведения процесса и уменьшении коррозии обрабатываемой поверхности агрегата. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к химической технологии, а именно к процессам извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы (МПГ), с поверхностей химических агрегатов, в частности установок, в которых используются катализаторы на основе платиноидов, например, установок по производству азотной, синильной кислот, гидроксиламинсульфата и т. д.

Известен способ извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей химических агрегатов путем механической очистки этих поверхностей режущим инструментом с вращательным и/или движением по обрабатываемой поверхности при скорости резания 0,015-35 м/с при усилии резания от 0,05 до 2800 Н (RU, 2082510, 6 В 08 В 1/4, F 28 G 3/08, 1996).

Недостатком известного способа является необходимость создания высокой скорости и усилия резания, что приводит к быстрой потере работоспособности режущего инструмента и повышению механических потерь шлама.

Известен способ извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы с поверхностей химических агрегатов, включающий обработку поверхностей водным раствором кислот с последующей обработкой этих поверхностей водным раствором пероксида водорода (заявка Японии 5614424, С 01 G 55/00, 1981).

Недостатком известного способа является выделение большого количества водорода и заметная коррозия аппаратуры при воздействии концентрированных кислот и пероксида водорода.

Наиболее близким к предлагаемому способу извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей аппаратов агрегатов, использующих катализаторы на основе платиноидов, является способ, включающий обработку этих поверхностей водным раствором химических веществ из группы: едкий натр, едкое кали, аммиачная селитра, триполифосфат натрия, соляная, серная, фосфорная, щавелевая, муравьиная, уксусная кислоты, амины, с последующим извлечением отделившегося шлама при помощи фильтрации. В известном способе обработку ведут путем циркуляции водного раствора при скоростном напоре в зоне воздействия в пределах 10-20 Па и введении дисперсного воздуха при скорости потока 0,1-10,0 м/с (RU, патент 2083261, 6 В 01 D 15/00, С 22 B 11/00, С 01 G 55/00, 1996). В известном способе шлам удаляется с поверхности вследствие вибрации частей агрегата под воздействием потока жидкости и воздуха непосредственно в процессе обработки раствором химических веществ и извлекается с помощью фильтрации.

Недостатком известного способа-прототипа является интенсивное выделение водорода, что создает возможность возникновения взрывоопасной ситуации в процессе извлечения шлама, а также повышенная коррозия поверхности агрегата. Кроме того, известный способ не позволяет достаточно полно извлекать шлам, что связано с невозможностью (из-за разбрызгивания раствора) создания сильной вибрации, необходимой для полного удаления шлама, а также с механическими потерями шлама при фильтрации.

Задачей изобретения является увеличение степени извлечения шлама, содержащего металлы платиновой группы, повышение безопасности ведения процесса (уменьшения количества выделяющегося водорода) и уменьшение коррозии обрабатываемой поверхности агрегата.

Поставленная задача решается тем, что в предложенном способе извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей агрегатов, использующих катализаторы на основе металлов платиновой группы, включающем обработку этих поверхностей водным раствором химических веществ, выбранных из группы: едкий натр, едкое кали, аммиачная селитра, триполифосфат натрия, соляная, серная, фосфорная, щавелевая, муравьиная, уксусная кислоты, амины и последующее извлечение шлама, обработку водным раствором ведут при концентрации химических веществ не более 5% по массе и температуре 35-95^oС, а извлечение шлама ведут механической обработкой поверхности режущим инструментом при удельном давлении на обрабатываемую поверхность 5•10³-2•10⁵ Н/м². Причем обработку водным раствором химических веществ осуществляют после предварительной механической обработки поверхности режущим инструментом при скорости главного движения по обрабатываемой поверхности не более 0,015 м/с. Кроме того, в предложенном способе используют смесь двух и более химических веществ.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при обработке поверхности агрегата водным раствором с концентрацией химических веществ не более 5% и температуре 35-95^oС происходит только разрыхление отложений шлама, а не его отделение, как это имеет место в известном способе. Благодаря этому поверхность аппаратуры практически не подвергается коррозии. Количество выделяющегося водорода значительно снижается, вследствие чего процесс становится взрывобезопасным. Использование смеси химических веществ позволяет дополнительно улучшить условия труда за счет уменьшения выделения паров кислот без снижения эффективности процесса разрыхления и последующего удаления отложений шлама. В предлагаемом способе шлам удаляют обработкой поверхности режущим инструментом при удельном давлении на обрабатываемую поверхность 5•10³-2•10⁵ Н/м². Благодаря этому достигается более высокая по сравнению с известным способом степень извлечения шлама и исключаются потери, которые имеют место в известном способе на стадии фильтрации шлама. В тех случаях, когда отложения шлама на поверхности агрегата имеют сложный характер и состоят из относительно более рыхлого внешнего слоя и плотных спекшихся нижних слоев, обработку водным раствором химических веществ осуществляют после механической обработки поверхности режущим инструментом при скорости главного движения по обрабатываемой поверхности не более 0,015 м/с. Благодаря предварительной обработке поверхности режущим инструментом при указанных условиях достигается снижение потерь шлама на стадии обработки водным раствором химических веществ.

Опытно-промышленные испытания способа извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей агрегатов, использующих катализаторы на основе платиноидов, проводили на котле-утилизаторе КН-80/40, который используется в агрегате получения неконцентрированной азотной кислоты. Шлам, содержащий металлы платиновой группы, отлагается на наружных поверхностях труб пароперегревателя, наружных поверхностях труб испарителя, внутренней поверхности корпуса котла. В испытаниях использовали котел-утилизатор, имеющий десятилетний срок эксплуатации. Для получения сопоставимых результатов при проведении испытаний использовали по 50 кусков труб пароперегревателя, вырезанных из участков, расположенных симметрично относительно центральной оси испарительного пакета.

Таким образом, выбирались партии труб, в каждой из которых на поверхности первоначально находилось одинаковое количество шлама, содержащего металлы платиновой группы. Отрезки труб помещали навалом в сосуд и заливали растворами химических веществ различной концентрации и температуры. Обработку вели в течение 4 часов, после чего раствор сливали и направляли на повторную обработку после корректировки концентрации химических веществ до необходимых значений. Обрезки труб промывали водой и подвергали механической обработке режущим инструментом, в частности, щетками при определенных параметрах скорости резания и удельного давления на обрабатываемую поверхность.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблицах 1 и 2.

Из сравнения результатов примеров 1-6 (таблица 1) и примеров 1-4 таблицы 2 с примерами 7-9 (таблица 1) видно, что предлагаемый способ обеспечивает повышение извлечения шлама до 98,7-99%. Кроме того, в процессе обработки поверхность труб не подвергается коррозии, повышается безопасность процесса и улучшаются условия труда обслуживающего персонала. Известный способ-прототип обеспечивает извлечение шлама лишь на 94-97%, при этом наблюдаются следы коррозионного воздействия и возникает возможность возникновения взрывоопасной ситуации.

Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает: - повышение извлечения шлама, содержащего металлы платиновой группы, - улучшение условий труда и снижение взрывоопасности процесса, - предохранение основы поверхности агрегата от воздействия коррозии.

Совокупность отличительных признаков, характеризующих данное техническое решение, не известна из уровня техники.

Формула изобретения

1. Способ извлечения шламов, содержащих металлы платиновой группы, с поверхностей агрегатов, использующих катализаторы на основе металлов платиновой группы, включающий обработку этих поверхностей водным раствором химических веществ, выбранных из группы: едкий натр, едкое кали, аммиачная селитра, триполифосфат натрия, соляная, серная, фосфорная, щавелевая, муравьиная, уксусная кислоты, амины и последующее извлечение шлама, отличающийся тем, что обработку водным раствором ведут при концентрации химических веществ не более 5% по массе и температуре 35-95°С, а извлечение шлама ведут механической обработкой поверхности режущим инструментом при удельном давлении на обрабатываемую поверхность 5·10³-2·10⁵ Н/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку водным раствором химических веществ осуществляют после предварительной механической обработки поверхности режущим инструментом при скорости главного движения по обрабатываемой поверхности не более 0,015 м/с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют смесь двух и более химических веществ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5