一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法及裝置的製作方法

2023-05-09 10:52:36

專利名稱：一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於滷水提溴的技術領域，具體涉及一種滷水提溴過程中氧化與吹 出的工藝方法及裝置。
背景技術：
溴是重要的化工原料，廣泛應用於高效阻燃劑、製冷劑、石油完成液、醫 藥、燃料中間體及化學試劑等領域。目前，從滷水中提取溴素的方法有以下幾 種水蒸汽蒸餾法、空氣吹出法(酸液吸收法、鹼液吸收法)、樹脂吸附法、萃
取法和沉澱法等。針對我國滷水資源溴含量偏低這一現狀，考慮生產技術成熟 程度及成本等方面的原因，國內普遍採用空氣吹出酸液吸收法制溴。目前該工 藝液氯消耗量大、電耗高，溴素得率偏低。這直接導致能源與資源的浪費。溴 素既是一種有限的資源產品，也是毒性很強的一級腐蝕品。因此，無論從充分 利用自然資源的角度，還是從環境保護的角度，如何降低能耗、提高溴素得率， 減小吹溴廢液中剩餘溴對環境和下遊工序設備的破壞都是引人注目的問題；而 此工藝中氧化與吹出工序較為重要，氧化率與吹出率的大小很大程度上影響著 溴素得率的提高。

發明內容
本發明為了實現提高滷水提溴過程中溴的氧化率與吹出率，降低能耗的目 的，提供了一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法及裝置。 本發明採用如下的技術方案實現
一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法，其特徵在於步驟如下i )、分別開啟旋轉填料床i和旋轉填料床n ，並調節旋轉填料床i和旋轉
填料床II轉速在400 2000r/min;
2) 、將酸化滷水和氯氣在常溫下分別由進氣口和進液口引入旋轉填料床I ; 配氯率(氯氣與酸化滷水中溴離子的比例)為100~150%，在旋轉填料床I中氯 氣將滷水中溴離子氧化為游離溴；
3) 、被氧化的滷水形成的氧化液從旋轉填料床I的出液口排出後進入儲罐；
4) 、將儲罐中的氧化液與空氣分別由旋轉填料床II的進液口和進氣口進入 旋轉填料床II，空氣與載化液的氣液體積比為50~300 mW，在旋轉填料床n 中空氣將氧化液中游離溴吹出；
5) 、含溴空氣從旋轉填料床II的出氣口進入吸收裝置對游離溴進行吸收， 吹溴後的滷水從旋轉填料床II的出液口排出。
滷水從旋轉填料床I到儲罐再到旋轉填料床II之間的輸送是利用位差來實 現的。氣液接觸方式為錯流或逆流。滷水溴含量為50~450mg/L。酸化卣水的pH 值為3~3.5。
實現滷水提溴過程中氧化與吹出工藝方法的裝置，包括分別開有進液口、 出液口、進氣口、出氣口的旋轉填料床I和旋轉填料床II，旋轉填料床I的進 液口連接輸送酸化滷水的泵；旋轉填料床I的出液口連接儲罐進口，儲罐出口
與旋轉填料床II的進液口相連；旋轉填料床I的進氣口連接氯氣管線；旋轉填
料床n的進氣口連接風機出口。與液體接觸的裝置及管線為耐腐蝕材料，旋轉 填料床的填料為耐腐蝕的不鏽鋼、聚四氟乙烯和絲網填料。
本發明利用旋轉填料床旋轉所產生的超重力場使不同相間物料作強制性的 接觸運動，液相被分散成液膜、液絲或液滴，氣液接觸比表面積大大增加；在 高分散、高湍動、強混合以及界面急速更新的情況下，液膜或液滴與氣體以極大的相對速度在彎曲的孔道屮接觸，極大地強化了傳質過程，傳質效率較傳統 塔設備提高1 3個數量級。
本發明具有如下有益效果-
(1) 本發明氧化工序釆片j旋轉填料床，提高了溴離子的氧化率，使氯氣利 用率提高、減小了配氯率，降低了氯氣消耗量。
傳統氧化工序採用靜態混合器，氯氣和滷水並流通過該混合器，氣液間無 湍動和強制混合過程，相間傳質效率低，致使配氯率增大，(即氯氣消耗量高)， 而溴離子的氧化率只有80%左右。而旋轉填料床是一種高效氣液傳質設備，有 利於強化氯氣與滷水的接觸，傳質效率顯著提高，在相同配氯率情況下溴離子
的氧化率明顯提高至90% 95%，氯氣的消耗量減少。
(2) 溴離子氧化率的提高減少了提溴後工序及曬鹽工序中設備的腐蝕性。 在特定的pH值下，溴離子的氧化率提高後，從吹出工序排出進入復曬灘吹
溴廢液中的溴離子明顯減少，阻礙了過剩氯氣繼續與溴離子反應生成游離溴， 從而降低了在水分子的存在下游離溴對金屬銅和鐵極的腐蝕性，緩解復曬灘內 軸流泵的腐蝕程度。
(3) 本發明吹出工序採用旋轉填料床提高了游離溴的吹出率，減小了氣液 比，降低了運行成本。
將旋轉填料床用於吹出工序，在旋轉填料床提供的超重力環境下，液體湍 動程度增大，氣液界面不斷更新，氧化液中的下層液體迅速達到液體表面，使 游離溴在較短時間內能與空氣充分接觸，完成傳質過程，使吹出率在相同氣液 比下由傳統吹出工序的75% 85%提高至90% 95%。由於旋轉填料床的氣相阻力 小的特性和吹出工序中氣液比小的特點，吹出過程所需要的風量和風壓均降低， 從而降低了風機的動力消耗。(4) 物料在旋轉填料床內停留時間極短(10 100ms)，對於吹出工序，可及 時地將氧化液中的游離溴吹出，避免水解對吹脫率的影響。
(5) 與傳統塔設備相比，旋轉填料床的高度僅為傳統塔設備的1/5~1/10，使 液體循環泵的能耗降低，減小了佔地面積，易於開停車，維修方便。這對於分 散式卣水資源的提溴或間歇操作的滷水提溴等情況易於實施。


圖1是滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法的流程示意圖(以錯流型旋 轉填料床為例)。
圖2是錯流型旋轉填料床(即氣液接觸方式為錯流)結構示意圖 圖3是逆流型旋轉填料床(即氣液接觸方式為逆流)結構圖 圖中l-旋轉填料床I， 2-旋轉填料床I1， 3-儲罐，4-泵，5-風機，6-液體 流量計I ， 7-液體流量計11， 8-氣體流量計I ， 9-氣體流量計n， 10-閥門I ， 11-
閥門n， 12-閥門ni， 13-閥門w， 14-變頻器i， 15-變頻器n
圖中16-電機，17-軸密封，18-液體分布器，19-出氣口， 20-填料下隔板， 21-出液口， 22-進液口， 23-進氣口， 24-填料，25-填料上隔板，26-外殼，27-轉 子，28-轉軸
具體實施例方式
結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明。
如圖l,本發明的主要裝置包括旋轉填料床I 1，旋轉填料床II2和儲罐3。 酸化滷水通過泵4打入旋轉填料床I 1中，泵4與旋轉填料床I 1的進液口連接， 旋轉填料床I 1的出液口與儲罐3的進口相連，儲罐3的出口與旋轉填料床I12 的進液口相連；為控制液體流量，泵和旋轉填料床Il與儲罐和旋轉填料床I12 的管路之間連接有液體流量計I 6和液體流量計I17。旋轉填料床I 1的進氣口200910073665.4
與氯氣線相連，氯氣從旋轉填料床I 1的進氣口進入，風機5的出口與旋轉填料 床112的進氣口相連；在氯氣管線上和旋轉填料床I12的進氣管道上分別裝有氣
體流量計I 8和氣體流量計I19。
具體工藝流程如下
A:開啟旋轉填料床Il，通過變頻器I 14控制其轉速在400 2000r/min， 待運行穩定後打開閥門I 10，調節液體流量計I 6，將pH值為3~3.5酸化滷水 在常溫下通過泵4打入旋轉填料床I 1內由進液口管引入轉子內腔，經液體分布 器沿徑向均勻噴灑在轉子內緣上，在轉子內填料的作用下，酸化滷水被分散成 納米級的薄膜或細小霧滴；再打開閥門IIll，調節氣體流量計I8，控制配氯率 在100% 150%，與通入的氯氣接觸，發生氧化還原反應，溴離子被氧化為游離 溴。
其中，溴離子被氯氣氧化的反應方程式為Cl2+Br-—Br2+Cr B:由於自旋轉填料床I 1排出的氧化液中仍有少數氧化還原反應還在進行， 考慮到溴離子的總體被氧化程度，氧化液在以旋轉填料床I 1和儲罐3的位差為 動力作用下先被收集於儲罐3中再進入下一步的吹出工序，此處儲罐3起到緩 衝作用。
C:開啟旋轉填料床I12，通過變頻器II15控制其轉速在400 2000r/min， 待運行穩定後打開閥門ni12，調節氣體流量計I19，經計量後的空氣由風機5送 至旋轉填料床II2進氣口管，在氣體壓力的作用下由其底部沿軸向通過填料層； 再打開閥門IV13，調節液體流量計I17，控制氣液比於50 300 m3/m3，氧化液 在以儲罐3和旋轉填料床II2的位差為動力作用下由進液口管引入轉子內腔，經 液體分布器沿徑向均勻噴灑在轉子內緣上，在轉子內填料的作用下，氧化液被 分散成納米級的薄膜或細小霧滴，與空氣實現接觸、傳質，在氣、液兩相濃度差產生的傳質推動力的作用下，游離溴被吹出，然後進入提溴後工序，完成滷
水提溴的整體工藝。脫除游離溴後的滷水被轉子甩到外殼匯集，經排液口管離
開旋轉填料床I12進入下遊曬鹽工藝系統。
其中，游離溴被空氣從氧化液中吹出這一過程表達式為Br2(l)oBr2(g) 實施例一滷水溴含量50mg/L，其主體設備兩臺旋轉填料床分別採用不
鏽鋼絲網填料，兩臺旋轉填料床殼體和儲罐均採用聚四氟乙烯材質。氣液接觸
方式為錯流。
用稀硫酸將原料滷水pH值調至3。開啟旋轉填料床I ，通過變頻器I控制 其轉速在400r/min，配氯率在120%,酸化滷水在填料層中與氯氣接觸，發生氧 化反應；氧化液在儲罐中停留一段時間待溴離子在特定配氯率下氧化完全後開 啟旋轉填料床II，通過變頻器II控制其轉速在800r/min，再開啟風機，控制氣液 比在50mVm、氧化液與空氣在填料中接觸，完成傳質過程，游離溴從滷水中吹 出。其中，氧化率為70% ，吹出率為60% 。
實施例二滷水溴含量350mg/L，其主體設備兩臺旋轉填料床分別採用不 鏽鋼絲網填料，兩臺旋轉填料床殼體和儲罐均採用不鏽鋼材質。氣液接觸方式 為錯流。
將原料滷水pH值調至3.2，開啟旋轉填料床I，通過變頻器I控制其轉速 在600r/min，配氯率在130%,酸化滷水在填料層中與氯氣接觸，發生氧化反應； 氧化液在儲罐中停留一段時間後開啟旋轉填料床II ，通過變頻器II控制其轉速 在1000r/min，再開啟風機，控制氣液比在300m3/m3;氧化液與空氣在填料中接 觸，完成傳質過程，將游離溴從滷水中吹出。其中，氧化率為73%，吹出率為 89%。
實施例三滷水溴含量250mg/L,其主體設備兩臺旋轉填料床分別採用不鏽鋼絲網填料，兩臺旋轉填料床殼體和儲罐分別採用不鏽鋼和聚四氟乙烯材質。 氣液接觸方式為逆流。
將原料滷水pH值調至3.3，開啟旋轉填料床I ，通過變頻器I控制其轉速 在800r/min，配氯率在110%，酸化滷水在填料層中與氯氣接觸，發生氧化反應；
氧化液在儲罐中停留一段時間後開啟旋轉填料床n，通過變頻器II控制其轉速
在600r/min，再開啟風機，控制氣液比在200m3/m3;氧化液與空氣在填料中接 觸，完成傳質過程，將游離溴從滷水中吹出。其中，氧化率為80%，吹出率為 75%。
實施例四滷水溴含量50mg/L，其主體設備兩臺旋轉填料床分別採用聚 四氟乙烯波紋板填料，兩臺旋轉填料床殼體和儲罐分別採用聚四氟乙烯和不鏽 鋼材質。氣液接觸方式為錯流。
將原料滷水pH值調至3.3，開啟旋轉填料床I ,通過變頻器I控制其轉速 在1000r/min，配氯率在105%，酸化滷水在填料層屮與氯氣接觸，發生氧化反 應；氧化液在儲罐中停留一段時間後開啟旋轉填料床II，通過變頻器II控制其 轉速在400r/min，再開啟風機，控制氣液比在250m3/m3;氧化液與空氣在填料 中接觸，完成傳質過程，將游離溴從滷水中吹出。其中，氧化率為85%，吹出 率為53%。
實施例五滷水溴含量450mg/L，其主體設備兩臺旋轉填料床分別採用聚 四氟乙烯多孔板填料，兩臺旋轉填料床殼體和儲罐分別採用不鏽鋼和聚四氟乙 烯材質。氣液接觸方式為逆流。
將原料滷水pH值調至3.5，開啟旋轉填料床I ，通過變頻器I控制其轉速 在1200r/min，配氯率在150%，酸化滷水在填料層中與氯氣接觸，發生氧化反 應；氧化液在儲罐中停留一段時間後開啟旋轉填料床II，通過變頻器II控制其
10轉速在1800r/min，再開啟風機，控制氣液比在110m3/m3;氧化液與空氣在填料 中接觸，完成傳質過程，將游離溴從滷水中吹出。其中，氧化率為90%，吹出 率為95%。
實施例六滷水溴含量150mg/L，其主體設備兩臺旋轉填料床分別採用不 鏽鋼絲網填料，兩臺旋轉填料床殼體和儲罐分別採用聚四氟乙烯和不鏽鋼材質。 氣液接觸方式為逆流。
將原料滷水pH值調至3，開啟旋轉填料床I ，通過變頻器I控制其轉速在 1800r/min，配氯率在102%，酸化滷水在填料層中與氯氣接觸，發生氧化反應； 氧化液在儲罐中停留一段時間後開啟旋轉填料床II ，通過變頻器II控制其轉速 在2000r/min，再開啟風機，控制氣液比在90m3/m3;氧化液與空氣在填料中接 觸，完成傳質過程，將游離溴從滷水中吹出。其中，氧化率為97%,吹出率為 92%。
實施例七滷水溴含量150mg/L，其主體設備兩臺旋轉填料床分別採用聚 四氟乙烯波紋板填料，兩臺旋轉填料床殼體和儲罐分別採用不鏽鋼和聚四氟乙 烯材質。氣液接觸方式為錯流。
原料滷水pH值調至3.2，開啟旋轉填料床I ，通過變頻器I控制其轉速在 2000r/min，配氯率在100%，酸化滷水在填料層中與氯氣接觸，發生氧化反應；
氧化液在儲罐中停留一段時間後開啟旋轉填料床n ，通過變頻器II控制其轉速
在1200r/min，再開啟風機，控制氣液比在150m3/m3;氧化液與空氣在填料中接 觸，完成傳質過程，將游離溴從滷水中吹出。其中，氧化率為93%，吹出率為 85%。
權利要求
1、一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法，其特徵在於步驟如下1)、分別開啟旋轉填料床I和旋轉填料床II，並調節旋轉填料床I和旋轉填料床II的轉速在400～2000r/min；2)、將酸化滷水和氯氣在常溫下分別由進氣口和進液口引入旋轉填料床I，配氯率為100～150％，在旋轉填料床I中氯氣將滷水中溴離子氧化為游離溴；3)、被氧化的滷水形成的氧化液從旋轉填料床I的出液口排出後進入儲罐；4)、將儲罐中的氧化液與空氣分別由旋轉填料床II的進液口和進氣口進入旋轉填料床II，空氣與氧化液的氣液體積比為50～300m3/m3，在旋轉填料床II中空氣將氧化液中游離溴吹出；5)、含溴空氣從旋轉填料床II的出氣口進入吸收裝置對游離溴進行吸收，吹溴後的滷水從旋轉填料床II的出液口排出。
2、 根據權利要求l所述的滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法，其特徵在於滷水從旋轉填料床I到儲罐再到旋轉填料床II之間的輸送是利用位差來實現的。
3、 根據權利要求l所述的一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法，其特徵在於所述的氣液接觸方式為錯流或逆流。
4、 根據權利要求1所述的一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法，其特徵在於所述的滷水溴含量為50 450mg/L。
5、 根據權利要求l所述的一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法，其特徵在於所述的酸化滷水的pH值為3~3.5。
6、 一種實現權利要求1 5之一所述的滷水提溴過程中氧化與吹出工藝方法的裝置，其特徵在於包括分別開有進液口、出液口、進氣口、出氣口的旋轉填料床I (1)和旋轉填料床II (2)，旋轉填料床I (1)的進液口連接輸送酸化滷水的泵(4);旋轉填料床I (1)的出液口連接儲罐(3)進口，儲罐(3)出口與旋轉填料床II (2)的進液口相連；旋轉填料床I (1)的進氣口連接氯氣管線；旋轉填料床n (2)的進氣口連接風機(5)出口。
7、根據權利要求6所述的滷水提溴過程中氧化與吹出裝置，其特徵在於與液體接觸的裝置及管線為耐腐蝕材料，旋轉填料床的填料為耐腐蝕的不鏽鋼、聚四氟乙烯和絲網填料。
全文摘要
本發明屬於滷水提溴的技術領域，具體涉及一種滷水提溴過程中氧化與吹出的工藝方法及裝置，提高了滷水提溴過程中溴的氧化率與吹出率，降低能耗。方法為將酸化滷水和氯氣引入旋轉填料床I，形成的氧化液與空氣進入旋轉填料床II，將游離溴吹出。裝置包括兩個旋轉填料床，旋轉填料床I進液口連接泵、進氣口連接氯氣管線；旋轉填料床I、旋轉填料床II通過儲罐相連；旋轉填料床II的進氣口連接風機。本發明具有如下有益效果提高了溴離子的氧化率，使氯氣利用率提高、減小了配氯率，降低了氯氣消耗量，減少了提溴後工序及曬鹽工序中設備的腐蝕性，提高了游離溴的吹出率，減小了氣液比，降低了運行成本，所述裝置佔地小，易於開停車，維修方便。
文檔編號C01B7/00GK101486445SQ20091007366
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月14日 優先權日2009年1月14日
發明者劉有智, 張琳娜, 焦緯洲, 袁志國 申請人:中北大學