2-氰基-4-硝基苯胺副产硫酸制取硫酸镁工艺

杨会民 杨会喜 高秀华

摘  要：介绍了2-氰基-4-硝基苯胺生产硝化工艺中副产的稀硫酸制取七水硫酸镁工艺，对硫酸镁生产工艺的研究有一定的启示作用。

关键词：副产硫酸;结晶;七水硫酸镁

1.引言

目前国内2-氰基-4-硝基苯胺生产工艺主要采用原料邻氯苯腈经混酸硝化生成邻氰基对硝基氯苯，硝化后的产品以氯化苯作溶剂，与液氨进行胺基化反应制得2-氰基-4-硝基苯胺产品。此工艺在生产过程中硝化工序产生大量硝化废酸。所排出的废硫酸外观为黄褐色且具有刺激性气味，含40%～45%的废硫酸和一定量的有机物和水分。废硫酸的性质不稳定，因此采用一般方法很难处理废酸，且处理所需成本高，若直接排出，则会严重污染了周围的生态环境，影响人类的健康。可以作为副产销售，但目前废酸市场很小，经常会出现废酸滞销的情况。

国内某公司为了提高产品经济效益，通过自主研发，采用氧化镁中和法利用废硫酸生产出合格的七水硫酸镁，其产品七水硫酸镁达到农业用七水硫酸镁标准，变废为宝。国内大多硫酸镁生产工艺为工业硫酸和氧化镁专业生产，副产硫酸生产硫酸镁只有少数几家，因此副产硫酸生产硫酸镁具有先天成本优势。

硫酸镁是一种在工业和农业上均具有广泛应用、需求量很大的原料。工业上可用在凝聚剂，皮革加工助剂，ABS和PVC树脂的合成助剂，造纸、印染业等方面。硫酸镁作为镁肥料使用时，同时含有镁和硫两种植物营养元素，可显著提高农作物的产量和品质，应用性能优异。将2-氰基-4-硝基苯胺副产废硫酸转化成硫酸镁不仅有利于保护环境，还能进行资源的回收利用，降低经济成本。

2.反应机理

氧化镁与硫酸反应生成硫酸镁，再与水结合成为七水硫酸镁。

工艺流程总反应式：MgO+HSO+6HO=MgSO·7HO

3.工艺操作过程

3.1中和

首先向中和反应釜内加入定量的一次水（首批生产加一次水，以后批次加母液）。然后通过固体投料器向中和反应釜内加入定量的氧化镁，再向中和反应釜内加入98%硫酸，使釜内温度快速升温至90℃以上，然后缓慢加入稀硫酸（稀硫酸储罐出口管道上设有过滤器，通过过滤器将稀硫酸内大部分有机物除去），控制加酸速度，控制釜内温度90～105℃，边加酸，边测试pH值，如果4≤PH≤6.5就停止加酸，搅拌30分钟再测，如果PH升高，则继续加入废酸，直至相邻30分钟检测PH值相同，即为反应终点。

检测PH为4～6，然后加入活性炭，搅拌0.5小时，检测比重1.36～1.40，比重超标要通过补水调整到这个范围内。

3.2压滤、结晶、离心

将中和反应釜内料通过下部放料阀由泵直接打入一次压滤机，滤液进入缓冲槽并及时打入结晶釜，防止温度降低过多直接结晶造成堵管。结晶釜开搅拌，开冷却水降温（夏季循环水温度较高不能满足物料降温的需要，需要使用低温水进行冷却），控制降温速度，降温至30℃后出料至结晶中转罐，再由泵打至离心机。

开启离心机离心，成品进入自动包装机包装入库，离心母液进入母液池，再打到中和反应釜循环使用。

3.3洗泥

洗泥槽内放入母液池内母液，然后将一次压滤机内滤饼放入洗泥槽，开启搅拌，与槽内水搅拌均匀后由泵打至二次压滤机，二次压滤后滤液流回母液槽循环使用，滤饼装车做固体废料处理。

3.4废气收集治理

中和釜、结晶釜、压滤机、离心机等设备在投料、生产过程中会产生大量的粉尘、尾气，因此设置了尾气吸收装置一套，中和投料口设置了固体投料器，压滤机上方安装了吸风罩，各中和釜、结晶釜放空管线、吸风罩管路均接废气总管，粉尘、尾气进入尾气吸收塔，在塔内经碱液喷淋吸收后经排气筒排至大气。洗涤液返回工艺系统回用。

4.主要设备

5.消耗

通过几个月运行，统计部分时段消耗见表2。

6.产品

经中和、压滤、结晶、离心等过程，制备出七水硫酸镁产品。产品的技术指标见表3，从表中可以看出各项目指标均达到行业标准GBT 26568-2011（农业用硫酸镁）指标要求，能够满足农业生产的需要 。

7.存在问题及改进办法

从多批次的生产中发現以下问题：

（1）结晶设备较小、数量少，与前工序设备能力不配套，造成一次压滤出的滤液无法及时冷却。

措施：增加结晶罐。

（2）水洗后滤饼中硫酸镁含量高。

措施：

A.先做好中和反应釜出料管线的保温及其他方面的保温，减少硫酸镁的析出而带入一次压滤滤饼中。

B.提高中和反应釜出料温度，缩短向一次压滤机打料时间，减少硫酸镁的析出。

C.提高洗泥母液温度及洗泥质量，尽可能多的把滤饼中硫酸镁洗出来。

8.结束语

综上所述，用2-氰基-4-硝基苯胺副产的稀硫酸制取七水硫酸镁的工艺在技术上是可行的，在经济上是合理的。此生产的成功为2-氰基-4-硝基苯胺副产硫酸的出路开辟了一条新的途径。

参考文献

[1]中国石油和化学工业联合会. 农业用硫酸镁：GBT 26568-2011[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会，2011：2.

[2]淄博琮源工贸有限公司.一种废硫酸回收再利用的硫酸镁生产系统：CN 207774821 U[P].2018.08.28.