電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產方法
2023-04-28 01:58:31
專利名稱：電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產方法
混凝劑，又稱絮凝劑，俗稱淨水劑。它是熱力發電廠水處理、石油、化工、輕工、冶金、礦山等部門生產中，環保廢水處理中不可缺少的一種重要水處理藥劑。混凝劑種類繁多，但目前應用最廣泛，效果最好的是聚合硫酸鐵。1974年日本鐵礦業株式會社發明以硫酸亞鐵和硫酸為原料，亞硝酸鈉(NaNO3)為催化劑，進行17小時的空氣氧化，製得液體的聚合硫酸鐵其生產方法取得專利權(日本特開昭49-53195)之後。我國的科研人員，也研發了以多種原料、多種工藝、生產多種用途的聚合硫酸鐵。
我國火力發電廠的水質予處理中對聚合硫酸鐵混凝劑的需求量很大。目前，市場上銷售的普通聚合硫酸鐵混凝劑都不能完全滿足熱力發電廠水質予處理的需要。其溶解雜質較多，會增加了離子交換除鹽時的酸、鹼耗，增加了制水成本；其除去有機物和膠體砬能力有限，還會引起強鹼性陰離子交換樹脂的有機物汙染，使補給水水質劣化，引起機、爐內部腐蝕、結垢，威脅火力發電廠的安全經濟運行。
因此，研製和生產能滿足熱力發電廠水質予處理要求，且生產工藝簡便、成本低、純度高，適應範圍廣的電力用聚合硫酸鐵混凝劑，有非常重要的意義。
最初，我們採用的生產工藝為用2000L的搪瓷反應釜，以「工業FeSO4·7H2O(Kg)工業H2SO4(95％)(Kg)為1100Kg135Kg」為比例配料，加熱(80---120℃)，加壓(0.10-0.25MPa)，攪拌，加入催化劑30千克(少量多次)，並加入適量的助催化劑，純氧6瓶。反應6小時後，測定Fe2+幾乎全部轉化為Fe3+，每釜生成3噸的液體聚合硫酸鐵，再經複合穩定等過程，即成為電力用聚合硫酸鐵混凝劑。其工藝流程圖(附
圖1)這種工藝存在如下缺點1.催化劑加入量大，純氧用量多，反應時間長。
2.需加熱、加壓、攪拌，易損耗搪瓷反應釜，生產成本較高。
3.產品溶解雜質多、除去有機物和膠體矽能力差，不能滿足熱力發電廠水質予處理的要求。
我們發明了生產電力用聚合硫酸鐵混凝劑的新工藝增加了硫酸亞鐵予氧化系統將搪瓷反應釜更換為不需加熱的2000L不鏽鋼反應釜，增加了「催化氧化裝置」在濃硫酸溶解熱溫度下(不加熱)，在氧氣瓶的自然壓力下(不加壓)，攪拌，以「工業FeSO4·7H2O(Kg)工業H2SO4(95％(kg)為1100kg135Kg」為比例配料，催化劑的用量為12Kg/釜(不需要加助催化劑)，純氧氣用量為每4.5瓶/釜，反應2.5小時生成3噸液體聚合硫酸鐵，再經複合穩定等過程，即成為電力用聚合硫酸鐵混凝劑。其新工藝流程圖(附圖2)在硫酸亞鐵溶液進入反應釜之前，用空氣進行予先氧化，可以縮短反應時間，降低催化劑和純氧的用量。空氣與氧化系統示意圖(附圖3)從理論上講，由於硫酸亞鐵和二氧化氮的反應是吸熱反應，反應中還需要硫酸亞鐵以離子狀態存在於溶液之中，因此反應溫度越高對反應越有利。但在我們的生產工藝中，把濃硫酸加入到硫酸亞鐵溶液中時，放出大量的熱，使溫度升高較多；再之，在70℃時硫酸亞鐵的溶解度最大。因此，在催化氧化、聚合過程中並不需要加熱。純氧經催化氧化器，從反應釜下部進入，溶解度較大，不需要加壓溶解。既不需要加熱也不需要加壓，故用普通的不鏽鋼反應釜就能滿足生產需要。
在舊的生產工藝中，亞硝酸鈉和氧氣是從反應釜上部加入，當加入的亞硝酸鈉遇到溫度較高的反應液時，立即分解放出一氧化氮，一氧化氮遇氧氣立即生成二氧化氮，這些氣體集中在反應釜上部，很難溶解到反應液中參加反應，所以，催化劑、氧氣用最大，反應速度慢。而新工藝中，催化劑靠自動化加藥系統均勻地，進入催化氧化器裝置(附圖4)的細管，通過上部圓環中均勻分布的小孔溶入反應液的下部；同樣純氧靠氧氣瓶的壓力，以同樣的方法溶入反應液。克服了舊方法的不足。
生成的聚合硫酸鐵，用適量的硫化鈉，除去Hg2+、As5+、pb2+等重金屬離子；用氫氧化鎂調節鹽基度和複合，這樣即可以提高鹽基度，又可使產品具有鎂劑除矽的作用；加入0.1％的六偏磷酸或0.1％的草酸穩定。就是電力用混凝劑聚合硫酸鐵。
在某以黃河水為水源的熱力發電廠水處理中已應用八年，從實際效果看，按新工藝生產的電力用混凝劑聚合硫酸鐵與其它普通的混凝劑比較，具有以下優點①在混凝過程中幾乎不應帶入溶解性陰、陽離子，這樣就不會增加除鹽過程中的酸、鹼耗，保證了除鹽系統的經濟性。
②電力用聚合硫酸鐵混凝劑，不但可以去除水中的懸浮物而且可以除去水中大部分的有機物和二氧化矽膠體，有效地防止了強鹼陰樹脂的汙染。
⑧電力用聚合硫酸鐵混凝劑，還可以除去水中的碳酸鹽鹼度和部分硬度，提高了給水質量，降低了制水成本。
④在有石灰予處理的熱力發電廠，用電力混凝劑聚合硫酸鐵可省去石灰處理，降低了工人勞動強度，簡化了操作程序。
⑤該混凝劑，絮凝體形成快，沉澱速度高，處理水的濁度、色度均優於普通無機低分子混凝劑。制水成本比其它混凝劑低。
權利要求
1.電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產方法，以鈦白粉廠副產品硫酸亞鐵為主要原料，硫酸亞鐵和硫酸的重量配比為0.128，先用空氣予氧化硫酸亞鐵溶液，再從催化氧化器加入亞硝酸鈉和純氧，氧化硫酸亞鐵和硫酸混合溶液，不需加熱加壓。使反應時間縮短了50％，催化劑用量減少廠40％，再經複合、穩定等過程，生產出效果良好的電力用混凝劑聚合硫酸鐵。
2.根據權利1所述的生產電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產方法，其特徵在於予先用空氣氧化硫酸亞鐵溶液；
3.根據權利1所述的生產電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產方法，其特徵在於從「催化氧化器」這個特殊裝置，加入亞硝酸鈉和純氧，使反應時間縮短了50％，催化劑用量減少了40％。
全文摘要
本發明提供了一種電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產方法，解決了現有方法中存在的催化劑用量大，反應時間長，對環境汙染大，成本高及在熱力發電廠水處理應用中存在不足等問題。本發明採用空氣予氧化硫酸亞鐵溶液，再從催化氧化器加入亞硝酸鈉和純氧，氧化硫酸亞鐵和硫酸混合溶液，不需加熱加壓。使反應時間縮短了50％，催化劑用量減少了40％，再經複合，穩定等過程，生產出效果良好的電力用混凝聚合硫酸鐵。
文檔編號C02F1/52GK1621353SQ20031010596
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月26日 優先權日2003年11月26日
發明者穆順勇 申請人:穆順勇