Раздел 3. Производство ксантогенатов калия

Раздел 3 Производство ксантогенатов калия

Бутиловый и амиловый ксантогенаты калия используются для применения в качестве реагентов-собирателей при флотации руд тяжелых цветных металлов, руд благородных и редких металлов, самородной меди. Эффективны для флотации всех сульфидов, а также окисленных минералов свинца и меди после их сульфидизации в гидрометаллургической промышленности.

3.1 Производство амилового ксантогената калия

3.1.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в производстве амилового ксантогената калия

Технологический процесс получения амилового ксантогената калия основан на взаимодействии амилового спирта с гидроксидом калия и сероуглеродом в присутствии воды и состоит из нескольких основных стадий (рисунок 3.1):

- синтез раствора ксантогената (ксантогенерирование);

- сушка раствора ксантогената;

- ректификация спиртового и водного слоев.

Рисунок 3.1 - Схема получения амилового ксантогената калия

Реакция ксантогенирования протекает в два этапа: на первом этапе происходит образование водно-спиртового раствора алкоголята калия, на втором этапе - взаимодействие полученного алкоголята с сероуглеродом с образованием ксантогената.

Процесс ксантогенирования осуществляют периодическим способом в реакторе с мешалкой.

Загрузка каждого компонента производится через дозирующие устройства. По окончании загрузки водных растворов загрузки амилового спирта и гидроксида калия и при температуре реакционной массы не более 35 °С приступают к дозированию сероуглерода. По окончании дозирования сероуглерода в реакторы загружают расчетное количество воды. Синтез ксантогената осуществляют при постоянном перемешивании, а также непрерывной циркуляции реакционного раствора для отвода тепла реакции по контуру реактор - насос - теплообменник - реактор.

По окончании загрузки всех компонентов осуществляют "дозревание" полученного раствора при работающей мешалке. Затем перекачивают готовый раствор амилового ксантогената калия в промежуточные емкости для дальнейшей подачи на стадию сушки.

Процесс сушки раствора ксантогената является непрерывным и происходит в грануляторе с псевдоожиженным слоем. Раствор ксантогената распыляется в псевдоожиженный слой твердых частиц ксантогената, приводимый в движение от потока технологического газа, подаваемого снизу слоя через решетчатое дно сушилки.

Процесс сушки происходит в среде технологического газа с пониженным содержанием кислорода.

Полученный гранулированный ксантогенат выгружается из гранулятора последовательно через комкодробилку и классификатор в бункер готового продукта

Технологический газ, очищенный от пыли фильтрами установки, насыщенный парами летучих веществ, направляется на последовательно расположенные охлаждаемые конденсаторы.

Освобожденный конденсацией паров от летучих компонентов технологический газ вентилятором направляется через паровой нагреватель в гранулятор для создания псевдоожиженного слоя и сушки распыляемого раствора.

Сконденсированная в процессе сушки ксантогената спиртово-водная смесь разделяется на спиртовой и водный слои.

Спиртовой слой ректифицируется на колонне, полученный спирт-ректификат повторно используется для синтеза ксантогената. Водный слой перерабатывается на ректификационной колонне.

Освобожденный от остатков спирта водный слой используется на производстве для приготовления раствора гидроксида калия или для разбавления операций синтеза либо откачивается на биологическую очистку стоков для возврата в общий оборотный цикл.

Описание технологического процесса приведено в таблице 3.1, перечень основного оборудования - в таблице 3.2, перечень природоохранного оборудования - в таблице 3.3.

Таблица 3.1 - Описание технологического процесса производства амилового ксантогената калия

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
Входной поток	Стадия технологического процесса	Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии	Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
1	2	3.1	3.2	4	5
Амиловый спирт Водный раствор гидроксида калия Сероуглерод	Синтез раствора ксантогената	Раствор амилового ксантогената калия	Отходящие газы	Реактор синтеза Центробежно-барботажный аппарат узла приготовления раствора гидроксида калия
Раствор амилового ксантогената калия	Сушка	Амиловый ксантогенат калия Технологический конденсат	Отходящие газы	Гранулятор
Водный и спиртовый слой конденсата	Ректификация	Вода Спирт-ректификат	Сточные воды	Дистилляционная колонна

Таблица 3.2 - Основное технологическое оборудование производства амилового ксантогената калия

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Реактор синтеза ксантогената	Ксантогенерирование	Цилиндрический, вертикальный с эллиптическим днищем аппарат с пропеллерной мешалкой и рубашкой: V = 16 м³ D = 2400 мм Н = 7240 мм
Гранулятор	Сушка и грануляция ксантогената	Сушка и грануляция в кипящем слое, непрерывного действия, прямоугольной основной поверхностью: Объем - 72,5 м³ Габариты - 6,5 х 3,1 х 3,6 м площадь днища - 8,5 м²
Колонна ректификационная водного слоя	Выделение спирта из технологического конденсата	Цилиндрическая вертикальная насадочная: D = 800 мм H = 11230 мм Р расчет. = 4 бара (0,4 МПа) Т расчет. = 150 °C среда: пары амилового спирта, вода

Таблица 3.3 - Природоохранное оборудование производства амилового ксантогената калия

Наименование оборудования

Назначение оборудования

Технологические характеристики

Фильтр на установке обеспыливания узла фасовки продукции

Очистка отходящего воздуха узла фасовки продукции

Фильтр с плоскими фильтрующими элементами

Вертикальный аппарат с коническим дном:

V = 2 м²

Ррасч = 10 бар (0,1 МПа)

габариты - D1,1 х 1,50 м

Фильтр мокрой очистки

Очистка отходящего воздуха узла приготовления раствора от частиц гидроксида калия

Центробежно-барботажный аппарат с двумя ступенями очистки:

D = 310 мм

H = 650 мм

Q воздух = 1000 м³/ч

3.1.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве амилового ксантогената калия

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4. - Показатели потребления сырья и энергоресурсов при производстве амилового ксантогената калия

Наименование	Единицы измерения	Расход
Наименование	Единицы измерения	Минимальный	Максимальный
Спирт амиловый технический	кг/т	-	431,9
Калий едкий 100 %	кг/т	-	290,2
Сероуглерод синтетический технический	кг/т	-	372,05
Электроэнергия		-	281,39
Пар	Гкал/т	-	1,15
Хладоносители	Гкал/т	-	0,72
Азот	нм³/т	-	213,73
Воздух сжатый	нм³/т	-	10,87
Вода оборотная	м³/т	-	281,0

Характеристика выбросов, отходов, образующихся при производстве амилового ксантогената калия, приведена в таблицах 3.5-3.6.

Таблица 3.5 - Выбросы при производстве амилового ксантогената калия

Наименование загрязняющего вещества	Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т
Наименование загрязняющего вещества	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Взвешенные вещества	0,000037	0,000038	-
Сероуглерод	2,83	2,90	-
Спирт амиловый	1,0	1,02	-

Таблица 3.6 - Отходы при производстве амилового ксантогената калия

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Масса образующихся отходов производства, кг/т
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Ткани фильтровальные из синтетических волокон, отработанные при фильтрации	4	Замена рукавных фильтров	Захоронение	-	3,13	-

3.2 Производство бутилового ксантогената калия

3.2.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в производстве бутилового ксантогената калия

Технологический процесс получения бутилового ксантогената калия основан на взаимодействии бутилового спирта с гидроксидом калия и сероуглеродом в присутствии воды и состоит из нескольких основных стадий (рисунок 3.2):

- синтеза раствора ксантогената (ксантогенерирование);

- сушки раствора ксантогената;

- ректификации спиртового и водного слоев.

Рисунок 3.2 - Схема получения бутилового ксантогената калия

Синтез бутилового ксантогената калия осуществляют на двух технологических потоках.

Синтез бутилового ксантогената калия на технологическом потоке N 1 осуществляют непрерывным способом в каскаде из четырех реакторов, представляющих собой вертикальные аппараты с мешалкой и циркуляционным насосом. Водные растворы бутилового спирта и гидроксида калия подают в первый реактор. Сероуглерод подают в первый, второй и третий реакторы каскада. В четвертом реакторе происходит "дозревание" полученного раствора.

Синтез бутилового ксантогената калия осуществляют при постоянном перемешивании, а также непрерывной циркуляции реакционного раствора для отвода тепла реакции по контуру реактор - насос - теплообменник - реактор.

Процесс ксантогенирования на технологическом потоке N 2 стадии синтеза аналогичен процессу на первом потоке и осуществляется периодическим способом в трех реакторах. Реакторы представляют собой вертикальные аппараты с мешалкой. Каждый реактор имеет свой циркуляционный контур: реактор насос теплообменник реактор.

Загрузка каждого компонента в реакторы производится через дозирующие устройства, установленные на общей линии для всех реакторов. Синтез бутилового ксантогената калия осуществляют при постоянном перемешивании, а также непрерывной циркуляции реакционного раствора для отвода тепла реакции по контуру реактор - насос - теплообменник - реактор.

Раствор бутилового ксантогената калия с технологических потоков стадии синтеза подают в промежуточные напорные емкости, представляющие собой вертикальные аппараты и предназначенные для приема и бесперебойной выдачи раствора ксантогената в контур распыления стадии сушки.

Процесс сушки раствора ксантогената является непрерывным и происходит в грануляторе с псевдоожиженным слоем. Раствор ксантогената и распылительный газ подаются на сопла двухкомпонентных форсунок, где раствор распыляется в псевдоожиженный слой твердых частиц ксантогената, приводимый в движение от потока технологического газа, подаваемого снизу слоя через решетчатое дно сушилки.

Нагретый технологический газ (азот), проходя через псевдоожиженный слой твердых частиц, находящихся на решетчатом дне гранулятора, испаряет летучие вещества из распыляемого через форсунки раствора и с поверхности орошаемых раствором твердых частиц ксантогената.

Процесс сушки происходит в среде технологического газа.

Полученный гранулированный ксантогенат выгружается из гранулятора последовательно через комкодробилку и сито в бункер готового продукта.

Технологический газ, очищенный от пыли фильтрами установки, насыщенный парами летучих веществ, направляется на последовательно расположенные конденсаторы, охлаждаемые оборотной водой и рассолом.

Часть технологического газа из контура циркуляции направляется на системы распылительного и транспортировочного газа. Сконденсированная в процессе сушки ксантогената спиртово-водная смесь разделяется на спиртовой и водный слои.

Спиртовой слой ректифицируется на колонне, полученный спирт-ректификат повторно используется для синтеза ксантогената.

Водный слой перерабатывается на ректификационной колонне.

Описание технологического процесса приведено в таблице 3.7, перечень основного оборудования - в таблице 3.8, перечень природоохранного оборудования - в таблице 3.9.

Таблица 3.7 - Описание технологического процесса производства бутилового ксантогената калия

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
Входной поток	Стадия технологического процесса	Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии	Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
1	2	3.1	3.2	4	5
Бутиловый спирт Водный раствор гидроксида калия Сероуглерод	Синтез раствора ксантогената	Раствор бутилового ксантогената калия	Отходящие газы	Реактор синтеза	Центробежно-барботажный аппарат узла приготовления раствора гидроксида калия
Раствор бутилового ксантогената калия	Сушка	Бутиловый ксантогенат калия Технологический конденсат	Отходящие газы	Гранулятор
Водный и спиртовый слой конденсата	Ректификация	Вода Спирт-ректификат	Сточные воды	Дистилляционная колонна

Таблица 3.8 - Основное технологическое оборудование производства бутилового ксантогената калия

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Реактор синтеза ксантогената	Ксантогенерирование	Цилиндрический, вертикальный с эллиптическим днищем аппарат с пропеллерной мешалкой и рубашкой: V = 16 м³
Гранулятор	Сушка и грануляция ксантогената	Аппарат, работающий по принципу сушки в кипящем слое с преимущественно прямоугольной основной поверхностью для непрерывного действия: Объем - 72,5 м³ Габариты - 6,5 х 3,1 х 3,6 м Площадь днища - 8,5 м²
Колонна ректификационная водного слоя	Выделение спирта из технологического конденсата	Колонна насадочная: D = 800 мм H = 11230 мм Среда - пары бутилового спирта

Таблица 3.9 - Природоохранное оборудование производства бутилового ксантогената калия

Наименование оборудования

Назначение оборудования

Технологические характеристики

Фильтр на установке обеспыливания

Очистка отходящего воздуха узла фасовки

Фильтр с плоскими фильтрующими элементами

Вертикальный аппарат с коническим дном:

V = 2 м²

Габариты - D1,1 х 1,50 м

Фильтр мокрой очистки

Очистка отходящего воздуха узла приготовления раствора от частиц гидроксида калия

Центробежно-барботажный аппарат с двумя ступенями очистки:

D = 310 мм

H = 650 мм

Q воздух = 1000 м³/ч

3.2.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве бутилового ксантогената калия

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Показатели потребления сырья и энергоресурсов при производстве бутилового ксантогената калия

Наименование	Единицы измерения	Расход
Наименование	Единицы измерения	Минимальный	Максимальный
Спирт бутиловый технический	кг/т	-	370,76
Калий едкий 100 %	кг/т	-	318,44
Сероуглерод синтетический технический	кг/т	-	400,70
Электроэнергия		-	283,6
Пар	Гкал/т	-	1,17
Вода производственная	м³/т	-	0,009
Хладоносители	Гкал/т	-	0,73
Азот	нм³/т	-	138,08
Воздух сжатый	нм³/т	-	26,4
Газ природный (топливо)	тыс. м³/т	-	0,018
Вода оборотная	м³/т	-	176,4

Характеристика выбросов, отходов, образующихся при производстве бутилового ксантогената калия, приведена в таблицах 3.11-3.12.

Таблица 3.11 - Выбросы при производстве бутилового ксантогената калия

Наименование загрязняющего вещества	Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т
Наименование загрязняющего вещества	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Азота диоксид	-	0,06	-
Азота оксид	-	0,009	-
Бензапирен	-	0,000000041	-
Сероуглерод	0,11	0,12	-
Серы диоксид	0,92	0,94	-
Углерода оксид	-	0,06	-
Спирт бутиловый	0,25	0,26	-
Ксантогенат калия бутиловый	0,119	0,122	-

Таблица 3.12 - Отходы при производстве бутилового ксантогената калия

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Масса образующихся отходов производства, кг/т
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Ткани фильтровальные из синтетических волокон, отработанные при фильтрации	4	Замена рукавных фильтров	Захоронение	-	0,12	-

<< Раздел 2. Производство технического сероуглерода		Раздел 4. >> Производство диметилдитиокарбамата натрия
	Содержание Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 31-2021 "Производство продукции тонкого органического...

Раздел 3. Производство ксантогенатов калия

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас