Анотація до роботи:

Гелеш А.Б. Отримання стабілізованої полімерної сірки з розчинів натрію тіосульфату.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 – технологія неорганічних речовин - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2003.

Захищаються результати теоретичних та екпериментальних досліджень, напрямлених на розроблення технології стабілізованої полімерної сірки шляхом кислотного розкладу натрію тіосульфату. Базуючись на теоретичних та експериментальних дослідженнях кінетики взаємодії натрію тіосульфату з кислотами, запропоновано механізм процесу отримання полімерної сірки. Виявлено технологічні закономірності процесів одержання та стабілізації полімерної сірки. Визначено технологічні режими процесів отримання полімерної сірки кислотним розкладом натрію тіосульфату нітратною та хлоридною кислотами. Запропоновано технологічні схеми процесів, доведено їх технологічну та економічну ефективність.

Матеріали дисертації викладено в 17 друкованих працях.

1. Існуючі методи виробництва полімерної сірки, попит на яку значно перевищує її виробництво, особливо в країнах СНД, мають ряд істотних недоліків, внаслідок чого актуальним є пошук і розробка ефективних методів її одержання .

2. З технологічної, економічної і екологічної точки зору значний інтерес представляє метод одержання полімерної сірки кислотним розкладом натрію тіосульфату. Останній є багатотонажним відходом коксохімічної та багатьох інших галузей промисловості, накопичується, не утилізується.

3. Кислотний розклад натрію тіосульфату - складний, багатостадійний процес, протікає в напрямку одержання полімерної модифікації сірки через утворення та наступну полімеризацію гідрогентіосульфатних іонів (HS₂O₃^-) за таких параметрів: кислотності розчину (рН»2,5) вмісту іонів S₂O₃^2- 0,015-0,020 екв/л, інтенсивності перемішування (Re_пр»5000) та подавання концентрованого розчину натрію тіосульфату в розчин кислоти.

4. Аніони кислот-неокиснювачів (HСl, H₂SO₄, H₃PO₄, CH₃COOH,) на процес утворення полімерних молекул сірки істотного впливу не мають, а лише можуть приймати участь в обриві полімерного ланцюга і його стабілізації.

5. За взаємодії розчину натрію тіосульфату з концентрованою нітратною кислотою остання окиснює сірки (IV) оксид, який утворюється в процесі полімеризації іонів HS₂O₃^-, і низькомолекулярні фрагменти полімерної сірки до іону SO₄^2-. Внаслідок цього, вміст стабільної полімерної сірки досягає - 90% і більше (порівняно з 50...60% для кислот - неокиснювачів). Такий продукт відповідає стандарту, а, отже, відпадає надзвичайно складна операція відділення полімерної сірки від звичайної.

6. Витримування продукту, одержаного в процесі взаємодії Na₂S₂O₃ з HСl в маточному розчині на протязі 24 годин призводить до підвищення вмісту полімерної складової (на 10...15%) внаслідок стабілізації реакційноздатних фрагментів іонами розчину. Тому в технологічній схемі даного процесу необхідна така стадія.

7. Наявність в продукті вологи приводить до пониження вмісту полімерної складової. Тому після промивання продукт необхідно максимально зневоднити перед його сушінням. Оптимальною температурою сушіння є 308...313К, оскільки за таких температур процес кристалізації макромолекул сірки переважає над їх деструкцією.

8. Запропоновані, на основі проведених досліджень та даних літератури, дві технологічні схеми виробництва полімерної сірки кислотним розкладом натрію тіосульфату є простими в технологічному і апаратурному аспектах. Одна з них (Na₂S₂O₃ + HCl) забезпечує одержання продукту з вмістом полімерної складової 60...65%, що зумовлює необхідність екстракції неполімерної складової; інша (Na₂S₂O₃ + HNO₃) -90...93%, що відповідає вимогам стандарту.

9. Узагальнені матеріально-теплові та техніко-економічні розрахунки двох варіантів нової технології полімерної сірки свідчать про її технологічну ефективність і економічну доцільність, що зумовлено використанням відхідного натрію тіосульфату та відносно дешевих кислот, мяким технологічним режимом. Витирати за сировиною та енергією складають 990 і 1800 грн/т продукту відповідно для системи Na₂S₂O₃ + HNO₃ і Na₂S₂O₃ + HCl (ціна імпортного продукту ~3000 у.о./т).

Основний зміст дисертації опублікований в наступних роботах:

1. Знак З.О., Гелеш А.Б., Гуглич С.І. Утилізація тіосульфатних розчинів з одержанням нерозчинної сірки // Вісник ДУ “Львівська політехніка”.- Хімія, технологія речовин та їх застосування.- 1997. - N 333. - С. 19 - 21.

2. Яворський В.Т., Знак З.О., Гелеш А.Б. Отримання стабілізованої полімерної сірки кислотним розкладом натрію тіосульфату // Вісник ДУ “Львівська політехніка”.- Хімія, технологія речовин та їх застосування.- 1999.- N 361.- С.- 11 – 15.

3. Яворський В.Т., Знак З.О., Гелеш А.Б Дослідження стабільності полімерної модифікації сірки // Вісник ДУ “Львівська політехніка”.- Хімія, технологія речовин та їх застосування.- 2000.- N 395.- С. 9 – 11.

4. Яворський В.Т., Знак З.О., Гелеш А.Б., Савчук Л.В. Роль поверхнево-активних речовин в процесі отримання полімерної сірки з тіосульфатних розчинів // Збірник наукових праць “Вісник РДТУ “.- Рівне.- 2000.- N 3 (5).- С. 293 -296.

5. Гелеш А.Б. Вплив співвідношення реагентів на процес отримання полімерної сірки // Вісник НУ “Львівська політехніка”.- Хімія, технологія речовин та їх застосування.- 2000.- N 414.-С. 6 - 9.

6. Гелеш А.Б., Яворський В.Т., Знак З.О. Залежність деяких показників одержання полімерної сірки з Na₂S₂O₃ від концентрації кислоти // Вісник НУ “Львівська політехніка”.- Хімія, технологія речовин та їх застосування.- 2001.- N 426.- С.183-186.

7. Яворський В.Т., Гелеш А.Б., Знак З.О. Кристалізаційні явища при отриманні полімерної сірки з відхідних тіосульфатних розчинів // Збірник наукових праць “Вісник РДТУ “.- Рівне.-

2001р.- N 1 (8).- С. 137-143.

8. Знак З.О., Яворський В.Т., Гелеш А.Б., Кубіт О.П. Дослідження термомеханічних властивостей полімерної сірки одержаної розкладом натрію тіосульфату// Вісник НУ “Львівська політехніка”.-Хімія, технологія речовин та їх застосування.- 2002.- N 447.- С. 9 – 12.

9. Пат.43216 А Україна. Спосіб отримання полімерної сірки./ Яворський В.Т., Знак З.О., Гелеш А.Б. (Україна).- № 2001042418; Заявл.10.04.2001р.;Опубл.15.11.2001р.; МКІ С 01В17/12; Бюл. №10.-2с.

10. Пат.45109А. Україна. Спосіб знешкодження стічних вод від тіосульфатів./ Яворський В. Т.,Кунтий О.І., Знак З. О., Гелеш А. Б. №2001053391; Заявл.21.05.2001;Опубл.15.03.2002р.МКІ С 02F1/72; Бюл. №3

11. Знак З. О., Савчук Л. В., Гелеш А. Б. Одержання нерозчинної сірки з тіосульфатних розчинів як продукту очищення газів від сірководню // XIV Укр. конф. з неорганічної хімії.- Київ.- 1996.- С.244.

12. Зеновій Знак, Андрій Гелеш, Сергій Гуглич. Одержання полімерної сірки кислотним розкладом тіосульфату натрію // Шоста наукова конференція “ Львівські хімічні читання - 97”.-Львів.- 1997.- С. 190.

13. Віктор Яворський, Зеновій Знак, Андрій Гелеш. До питання про можливий механізм кислотного розкладу натрію тіосульфату з отриманням полімерної сірки // Сьома наукова конференція “ Львівські хімічні читання - 99”.-Львів.- 1999. – С. 33.

14. В.Т.Яворский, А.Б.Гелеш, З.О. Знак Утилизация отработаных поглотительных тиосульфатных растворов с получением полимерной серы // Сборник научних трудов Междунар. эколог. конгресса “Новое в экологии и безопасности жизнидеятельности”.- Санкт-Петербург.- 2000.- С. 388.

15. Знак З. О., Савчук Л. В., Гелеш А. Б. Формування бази даних для прогнозування екологічної ситуації.// Ювілейний збірник наукових праць, присвячений 5-й річниці професійного свята працівників геології, геодезії та картографії.-Львів.-2000.- С.230-232.

16. Яворський В. Т., Знак З. О., Гелеш А. Б. Вплив температури на одержання полімерної сірки з розчинів тіосульфату натрію // Сборник научных трудов. Междунар. научно-техн. конф. ”Современние проблеми химической технологии неорганических веществ”.- Т. 2.- Одесса.-2001.- С.299-302.

17. В. Т. Яворський, В.М. Срібний, З. О. Знак, А. Б. Гелеш, О.І. Кунтий Перероблення відхідних тіосульфатних розчинів з отриманням спеціальних сортів сірки // Збірник наукових статей “Проблеми збору, переробки та утилізації відходів”.- Одеса.- 2001.- С. 409-411