способ нейтрализации водных горючих растворов уксусной кислоты на автоматизированной фасовочно-укупорочной машине

Формула изобретения

Способ нейтрализации водных горючих растворов уксусной кислоты на автоматизированной фасовочно-укупорочной линии, включающий обработку поверхности, на которую разлита уксусная кислота, порошкообразным безводным карбонатом натрия, отличающийся тем, что обработку разлитой кислоты ведут до образования пасты и пасту не убирают, при втором и последующих разливах уксусной кислоты на поддон при появлении жидкой фазы место разлива обрабатывают карбонатом натрия до образования пасты, а при попадании уксусной кислоты на поверхности, расположенные вне поддона, нейтрализацию уксусной кислоты проводят водой до получения 25-30%-ного раствора, причем обработку поверхности порошком карбоната натрия при первом разливе проводят при следующем соотношении компонентов по массе: Na ₂CO₃:CH₃COOH=1,6-4,0:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химии, в частности к нейтрализации уксусной кислоты и ее растворов при проливах и авариях.

Известны способы нейтрализации уксусной кислоты или ее растворов водными 1÷4%-ными растворами гидрокарбоната натрия или водными 2,5÷10%-ными растворами гидроксида натрия. (Правила безопасности и порядок ликвидации аварийных ситуаций с опасными грузами при перевозке их по железным дорогам от 25.11.96 г. №ЦМ-407, с.371).

Недостатком способов является большой расход раствора и, соответственно, большое количество сточных вод, содержащих ацетат натрия, которые необходимо обезвредить перед сбросом. Кроме того, недостатком является выделение большого количества диоксида углерода в воздух рабочей зоны и атмосферу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ нейтрализации 70; 80%-ных водных растворов уксусной кислоты на фасовочно-укупорочной машине (Технологический регламент на производство и расфасовку 70; 80%-ной уксусной кислоты №ТР 04-50572204-04. - Новосибирск: ООО «СибПромХим», 2004. - С.10-11).

Место разлива раствора уксусной кислоты на поддоне и поверхностях выше поддона нейтрализуют раствором карбоната натрия. В растворе образуется ацетат натрия. Полноту нейтрализации контролируют путем определения рН.

Недостатком способа является наличие большого количества сточных вод с высокой концентрацией ацетата натрия, что приводит к тому, что для выделения ацетата натрия необходима сложная технология, включающая выпаривание, кристаллизацию, фильтрование. Недостатком прототипа является также большой расход порошкообразного карбоната натрия, связанный с тем, что карбонат натрия используется в избытке. Кроме того, при нейтрализации уксусной кислоты образуется большое количество углекислого газа, выделяющегося в воздух рабочей зоны и в атмосферу. Недостатком способа является большая поверхность нейтрализуемой смеси и несущественное повышение температуры, что приводит к выделению значительного количества паров уксусной кислоты, то есть к токсичности процесса.

Задачей изобретения является сокращение отходов технологического процесса, сокращение расходов нейтрализующего агента, сокращение выделения СО ₂ и уменьшение токсичности технологического процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе нейтрализации водных горючих растворов уксусной кислоты на автоматизированной фасовочно-укупорочной линии, включающем обработку поверхности, на которую разлита кислота, порошкообразным безводным карбонатом натрия, согласно изобретению обработку кислоты, разлитой на поддон, ведут до образования пасты и пасту не убирают, при втором и последующих разливах уксусной кислоты на поддон в случае появления жидкой фазы добавляют карбонат натрия до образования пасты, в случае попадания уксусной кислоты на поверхности, расположенные вне поддона, нейтрализацию кислоты проводят водой до получения раствора с концентрацией 25÷30 мас.%, причем обработку поверхности порошком карбоната натрия при первом разливе уксусной кислоты проводят при следующем соотношении компонентов:

Na ₂CO₃:СН₃СООН=(1,6÷4,0):1.

Автоматизированную фасовку и укупоривание осуществляют на машине фасовочно-укупорочной модифицированной Б3-ОД-2-К/3-02/03/ по ТУ 3-1768. Машина предназначена для фасовки 70; 80%-ной уксусной кислоты под вакуумом. Машина фасовочно-укупорочная представляет собой автоматизированную машину ротационного типа с электроприводом, включающую бункер полиэтиленовых пробок, карусели фасования и укупоривания. Мощность электродвигателя составляет не более 2,6 кВт. Основное количество кислоты выливается на поддон из нержавеющей стали, часть кислоты может попасть на поверхности, расположенные вне поддона. Нейтрализацию кислоты проводят следующим образом.

При первом разливе уксусной кислоты место разлива засыпают 1,6-4,0 мас. частями карбоната натрия на одну мас. часть раствора уксусной кислоты так, чтобы связать всю воду, которая содержится в растворе кислоты и образуется в процессе нейтрализации (уравнение 1), в моногидрат карбоната натрия (уравнение 2):

Избыточное количество кислоты связывается в диацетат натрия (уравнение 3) и триацетат натрия (уравнение 4):

Пасту не убирают с целью нейтрализации новых порций кислоты при последующих разливах.

При последующих разливах при появлении жидкой фазы место разлива вновь обрабатывают порошком карбоната натрия до образования пасты для связывания жидкой фазы. При последующих разливах идет образование тригидрата ацетата натрия по уравнению (5):

В случае разлива кислоты на поверхность вне поддона обработку проводят минимальным количеством воды, например, из опрыскивателя до получения раствора уксусной кислоты с концентрацией 25÷30%. При таких концентрациях парциальное давление паров уксусной кислоты достаточно низкое и составляет 0,8÷1,1 мм рт. ст. (Т=20°С).

В таблице приведены данные по ориентировочно-безопасным уровням для продуктов нейтрализации по изобретению и прототипу (Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферу. - СПб., 2000).

Код	Наименование вещества	ОБУВ, мг/м3
3153	Натрия гидрокарбонат	0,100
0156	Натрия карбонат	0,040
3168	Натрия ацетат	0,100
3169	Натрия ацетата тригидрат	0,100

Из таблицы видно, что твердые ацетат натрия и тригидрат ацетата натрия, образующиеся по предлагаемому способу, по опасности сопоставимы с пищевой содой.

Пример 1. При первом разливе 70%-ной уксусной кислоты разлилось 171,6 г уксусной кислоты, которую засыпали до образования пасты сухим карбонатом натрия в количестве 408,7 г. Получили 416,2 г моногидрата карбоната натрия и 142,1 г диацетата натрия или 54,6 г триацетата натрия. Выделилось соответственно 22,0 или 14,7 г углекислого газа. Моногидрат карбоната натрия в количестве 416,2 г служит нейтрализующим агентом при последующих разливах уксусной кислоты, и, когда он израсходуется полностью, при последующих разливах досыпают порошок карбоната натрия.

При нейтрализации кислоты по прототипу используется насыщенный раствор карбоната натрия и образуется раствор, содержащий ацетат натрия и непрореагировавший карбонат натрия. При этом выделяется 44 г диоксида углерода, что в 2-3 раза превышает количество СО₂, полученное по изобретению.

Пример 2. При работе автоматизированной фасовочно-укупорочной машины в течение смены было выпущено 50 тыс. бутылок 70%-ной уксусной кислоты. Разбилось 90 бутылок. Общее количество разлившейся кислоты составило 5,67 кг. При нейтрализации порошкообразным карбонатом натрия с образованием тригидрата ацетата натрия и триацетата натрия потребовалось 2,532 кг нейтрализующего агента и выделилось 1,051 кг СО₂. Общее количество твердых отходов составило 7,151 кг. При нейтрализации этого количества кислоты водным раствором карбона натрия потребовалось бы 26,9 дм³ раствора с концентрацией 13 г/100 см³ и выделилось бы 1,444 кг CO₂.

Пример 3. При работе автоматизированной фасовочно-укупорочной машины в течение смены было выпущено 40 тыс. бутылок 80%-ной уксусной кислоты. Разбилось 72 бутылки. Общее количество разлившейся кислоты составило 4,536 кг. На нейтрализацию этого количества кислоты было израсходовано 2,080 кг карбоната натрия и получено 5,755 кг нетекучей пасты, содержащей тригидрат ацетата натрия, диацетат натрия и триацетат натрия. Выделилось 0,861 кг диоксида углерода.

При нейтрализации этого количества кислоты раствором карбоната натрия потребовалось бы 24,64 дм³ раствора с концентрацией 13 г/100 см ³ и выделилось бы 1,330 кг диоксида углерода.

Пример 4. На автоматизированной фасовочно-укупорочной линии было выпущено в течение смены 30 тыс. бутылок 57%-ной уксусной кислоты. Была разбита 51 бутылка. Общее количество разлившейся кислоты составило 3,213 кг. На нейтрализацию этого количества кислоты потребовалось 1,589 кг карбоната натрия и выделилось 0,659 кг диоксида углерода. Получено 4,142 кг пасты, состоящей преимущественно из тригидрата ацетата натрия. При нейтрализации разлившейся кислоты раствором карбоната натрия потребовалось бы 12,43 дм³ раствора и выделилось бы 0,671 кг CO₂.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным имеет следующие преимущества:

- сокращение количества отходов и исключение технологических операций по их обезвреживанию;

- сокращение расхода нейтрализующего агента за счет образования диацетата натрия и триацетата натрия;

- сокращение количества диоксида углерода, выделяющегося в воздух рабочей зоны и в атмосферу;

- уменьшение токсичности процесса за счет локализации разлива после нейтрализации уксусной кислоты порошкообразным карбонатом натрия и увеличения скорости нейтрализации при повышении температуры в твердой фазе.