Comment traiter les déchets d'acide sulfurique

Dans la vie quotidienne, en particulier dans la production chimique, il y a toujours beaucoup de déchets d'acide sulfurique. L'acide sulfurique est un oxydant acide. L'acide sulfurique a de graves effets corrosifs. Si la peau humaine entre accidentellement en contact avec l'acide sulfurique, elle sera corrodée et brûlée. Par conséquent, vous devez faire attention à la sécurité lorsque vous faites des expériences. Alors, comment traiter les déchets d'acide sulfurique si corrosifs ? Voici une introduction détaillée.

En plus d’être acides, les déchets d’acide sulfurique et les eaux usées contenant de l’acide sulfurique contiennent également une grande quantité d’impuretés. En fonction des différences d'acidité des déchets, de composition des eaux usées et d'objectifs de traitement, les méthodes de traitement actuellement utilisées au pays et à l'étranger peuvent être grossièrement divisées en trois catégories : le recyclage et la réutilisation, l'utilisation complète et le traitement de neutralisation.

Recyclage des déchets d'acide sulfurique

La concentration en acide sulfurique dans l’acide sulfurique résiduaire est relativement élevée et peut être récupérée et réutilisée après traitement. Le traitement vise principalement à éliminer les impuretés de l’acide sulfurique résiduaire et à concentrer l’acide sulfurique. Les méthodes de traitement comprennent la concentration, l’oxydation, l’extraction et la cristallisation.

1.1 Méthode de concentration

Cette méthode consiste à chauffer et à concentrer l'acide sulfurique dilué résiduaire, de sorte que la matière organique qu'il contient subit une oxydation, une polymérisation et d'autres réactions, et soit convertie en un colloïde ou une suspension sombre, qui est ensuite filtré, réalisant ainsi le double objectif d'éliminer les impuretés et de concentrer l'acide sulfurique dilué. Ce type de méthode est largement utilisé et la technologie est mature. Sur la base de la méthode de concentration à haute température largement utilisée, une méthode de concentration à basse température plus avancée a été développée, qui est présentée ci-dessous.

L'acide sulfurique résiduaire est produit au cours du processus de production de chloral à l'usine chimique de Zibo, dans lequel la fraction massique de H2SO4 est de 65 % à 75 %, la fraction massique de chloral est de 1 % à 3 % et la fraction massique d'autres impuretés organiques est de 1 %. L'usine a filtré le précipité puis l'a chauffé directement avec du charbon pour le distiller. L'acide sulfurique concentré récupéré était incolore et transparent, avec une fraction massique de H2SO4 supérieure à 95 %, et aucun chloroacétaldéhyde n'a été détecté. Le chloroforme a pu être récupéré après hydrolyse alcaline, distillation et filtration du précipité. L'usine traite 4 000 t/an d'acide sulfurique usagé et génère un bénéfice de 550 000 yuans/an grâce à la récupération d'acide sulfurique〔1〕.

La méthode de concentration de l'acide sulfurique résiduaire de la société japonaise Kimura-Datong Chemical Machinery Co., Ltd. consiste à combiner l'évaporation à film ascendant dans un tube vitrifié et l'évaporation sous vide segmentée pour concentrer la fraction massique de H2SO4 dans l'acide sulfurique résiduaire de 10 % à 40 % puis à 95 %. Le procédé peut être divisé en trois étapes. Les deux premières étapes utilisent des réchauffeurs à tube en graphite imperméable pour l'évaporation et la concentration, et la dernière étape utilise un évaporateur à film ascendant dans un tube vitrifié pour la concentration. À chaque étape, la fraction massique de H2SO4 augmente progressivement jusqu'à 60 %, 80 % et 95 % respectivement. Le procédé de chauffage utilise un caloporteur à haute température de 150 à 220 °C, qui peut transformer la matière organique en substances insolubles puis les éliminer par filtration. Le procédé a été testé à l'échelle pilote de 2 t/h et a bien fonctionné pendant 5 ans. Ce procédé présente une forte adaptabilité et peut être utilisé pour traiter les déchets d’acide sulfurique contenant une variété d’impuretés organiques〔2〕.

Les inconvénients de la méthode de concentration à haute température sont que la forte corrosivité et le brouillard acide de l’acide sulfurique sont très nocifs pour l’équipement et les opérateurs, et l’opération réelle est très gênante. Par conséquent, ces dernières années, une méthode de concentration améliorée a été développée, appelée méthode de concentration en solution non volatile de type séparation vapeur-liquide (en abrégé méthode WCG)〔3〕.

Le principe et le processus de la méthode WCG sont les suivants : l'acide sulfurique dilué résiduel est pompé du réservoir de stockage vers la tour de concentration en circulation pour concentration à l'aide d'une pompe résistante à l'acide, puis chauffé par un échangeur de chaleur avant d'entrer dans le brumisateur et le diffuseur pour une atomisation forcée et une vaporisation forcée supplémentaire. Le gaz séparé entre dans le purificateur de gaz après un désembuage de haut niveau et est évacué après purification. Le liquide acide séparé retourne à nouveau à la tour de concentration en circulation. Après une circulation, une concentration et une distillation répétées, lorsque la concentration requise est atteinte, il est pompé dans le réservoir de stockage d'acide sulfurique concentré. L’acide sulfurique concentré peut être réutilisé comme matière première de production. Le flux du processus est illustré dans la figure 1.

Le dispositif de concentration WCG est principalement composé d'un échangeur de chaleur, d'une tour de concentration circulante et d'un ventilateur à tirage induit. L'échangeur de chaleur est en graphite, la tour de concentration est en polypropylène composite et la pompe et le ventilateur à tirage induit sont tous deux des équipements résistants aux acides.

Par rapport à la méthode de concentration à haute température, cette méthode présente une faible température d'évaporation (50-60°C), une consommation de vapeur moindre et un faible coût (le coût de l'électricité et de la vapeur pour concentrer chaque tonne d'acide sulfurique dilué est d'environ 30 à 60 yuans). L'acide sulfurique dilué (fraction massique H2SO4 de 20 %) produit par l'usine de teinture et de chimie n° 5 de Shanghai dans la production de H-GL bleu foncé dispersé, et l'acide sulfurique dilué produit par l'usine de teinture et de chimie n° 8 de Shanghai, l'usine de teinture de Wuhan et l'usine de teinture de Jining dans la production d'intermédiaires de teinture ont été concentrés à l'aide de la méthode WCG, qui ont toutes obtenu des résultats significatifs.