一種乙炔廢酸處置的清潔工藝與系統的製作方法

2023-12-01 06:27:26 2

本發明涉及一種乙炔廢酸處置的清潔工藝與系統，屬pvc行業三廢資源化技術。
背景技術：
：在pvc的生產過程中，每年都要消耗數以萬噸計的可直接飲用水，排出幾乎等量的工業廢水。特別是原有的乙炔清淨，採用氯氣和氫氧化鈉通過文丘裡流量計生成次氯酸鈉溶液，利用次氯酸鈉與硫化氫和磷化氫反應，除去乙炔氣中的硫、磷。反應中生成的大量廢次鈉水都通過排汙管直接排放到環境中，不僅浪費了許多溶解在廢次鈉液中的乙炔氣，浪費了資源，增加了企業的消耗，降低了生產效益，也汙染了環境，不利於國家可持續發展的戰略要求。濃硫酸清淨技術正在pvc行業得以推廣與應用。利用濃硫酸的氧化性將硫化氫和磷化氫脫除，因乙炔氣體通過兩級冷卻，產生的廢酸較少，經乙炔硫酸清淨的三廢排放主要是廢硫酸及廢鹼液。廢硫酸的排放量為25kg/tpvc，廢鹼的排放量為0.006m3/tpvc。極小的排放量及廢液的循環利用使此項技術在一些新開工的企業被廣泛的採用。淨化乙炔後副產的廢硫酸色黑、惡臭、粘稠，雜質多，含有大量的有機物，主要有：甲基乙炔、二乙炔、乙烯基乙炔、乙烯基二乙炔、己三炔等高級炔烴。也含有：磷酸、乙炔碳黑、單質硫等，是個組成複雜的混合溶液；溶液裡的有機物、乙炔碳黑用化學法、過濾法、吸附法、蒸餾法等淨化處理均具有局限性，不能再生合格的濃硫酸。目前普遍的處理方法是採用電石渣中和，製成品質差的石膏(有機物含量嚴重超標)，該石膏也很難出售，所以一般做填埋處理，隨著環保政策和執法環境的發展，在可以預見的將來，這樣的填埋處理是不符合環保要求的(應滿足化工固廢處理的要求)。廢酸的最終出路為廢酸資源化或者廢酸再生為硫酸再回用，其中硫酸裂解再生製備硫酸回用是具有競爭力的工藝，但是，裂解再生技術耗能大，設備投資大，處理成本高，並且乙炔廢硫酸中磷對餘熱鍋爐等設備腐蝕問題遲遲未得到很好的解決，限制了該技術在國內的推廣。廢酸資源化主要生產磷肥、硫酸鎂及硫酸銨等產品。其中磷肥與硫酸鎂等生產在新疆或者內蒙古地區可能存在市場問題和原料來源問題。本發明是立足以氨水作為中和介質，形成乙炔廢酸製備硫酸銨的清潔工藝。技術實現要素：本發明目的是在於提供了一種乙炔廢酸處置的清潔工藝，依據濃硫酸在高溫狀態下的強氧化性和氣化分解的特點，在400-700℃的狀態下進行噴霧分解，即是將乙炔廢硫酸噴入高溫氣化爐中，依靠噴霧產生的比表面積極大的液滴與高溫煙氣進行瞬間反應，反應過程控制氧氣含量等調節，避免硫酸還原為so2，絕大部分為硫酸與so3的混合物。未曾獲得分解的溶液與固體在高溫氣化爐底部與廢酸混合後再進行噴霧分解。氣化後氣體進入文式除塵器中進行降溫、除塵、硫酸與氨的反應，溫度降低至95-105℃，不能完全吸收的酸氣進入酸氣吸收塔與氨水進行接觸反應，將氣體中的so3，so2與硫酸全部吸收，尾氣達標排放。離開吸收塔後的鹼性溶液作為文式除塵器的吸收液進行除塵、中和反應、濃縮等反應，獲得的溶液進行高溫過濾後冷卻結晶，獲得硫酸銨產品，母液與氨水混合後作為酸氣吸收塔的吸收液。整個工藝過程包括溫和的分解過程、除塵濃縮中和反應過程、酸氣吸收過程、過濾冷卻結晶過程，利用高溫與硫酸的氧化性將有機雜質脫除，獲得硫酸銨進行過濾，脫除無機雜質，最終獲得合格的硫酸銨產品。本發明的另一目的是提供一種乙炔廢酸處置的清潔系統。本發明一方面提供了一種乙炔廢酸處置的清潔工藝，該工藝包括以下步驟：a.將乙炔廢硫酸在400-700℃的狀態下噴霧分解，獲得硫酸酸霧、so3等氣體產物；b.將步驟a製備的氣體進行除塵、與氨的中和反應、吸收液濃縮的的處理，氣體中的絕大部分硫酸、so3等物質與含氨的溶液進行反應，獲得硫酸銨溶液，溫度95-105℃；c.將步驟b得到液體產物高溫過濾，脫除溶液中的無機雜質後冷卻至25-35℃，離心分離後獲得硫酸銨產品，母液與原料氨水混合，作為酸氣吸收塔的吸收液；d.將步驟b處理後的氣體經步驟c處理好後獲得的吸收液將尾氣中的酸性物質徹底脫除，尾氣達標排放。步驟a中硫酸的高溫氣化與高溫分解為so3與水蒸汽，還包括一部分複雜的反應。步驟b和d為中和反應，氣體中的硫酸及so3與氨進行中和反應，上述三個反應可以通過以下方程式進行表達：h2so4→so3+h2o(1)h2so4+2nh3→(nh4)2so4(2)so3+2nh3+h2o→(nh4)2so4(3)優選地，其中步驟a所述的分解與氣化溫度為400-700℃。優選地，其中步驟b中ph值控制在5-6，反應溫度95-105℃，常壓。優選地，其中步驟c中溶液結晶溫度25-35℃。優選地，其中步驟d中尾氣達標排放，so2和so3氣體濃度低於100ppm。圖1為本工藝的工藝路線。本發明另一方面提供了一種實現本發明方法的系統，該系統包括：(1)高溫氣化爐；(2)氣化爐循環泵；(3)文式除塵器；(4)除塵器循環泵；(5)酸氣吸收塔；(6)吸收循環泵；(7)尾氣風機；(8)鹼液混合槽；(9)壓濾機；(10)冷卻結晶器；(11)空冷塔；(12)循環水泵；(13)離心機。其中，所述的高溫氣化爐(1)底部連接氣化爐循環泵(2)的入口，氣化爐循環泵(2)的出口連接到高溫氣化爐(1)壓力噴槍的入口，高溫氣化爐(1)頂部的出口連接到文式除塵器(3)的氣體入口，文式除塵器(3)的氣體出口連接到酸氣吸收塔(5)底部氣體入口，文式除塵器(3)液體出口連接到除塵器循環泵(4)入口，除塵器循環泵(4)出口連接至文式除塵器(3)頂部入口與壓濾機(9)的入口，酸氣吸收塔(5)底部液體出口連接到吸收循環泵(6)的入口，吸收循環泵(6)的出口連接到酸氣吸收塔(5)頂部液體入口和文式除塵器(3)側線液體入口，酸氣吸收塔(5)氣體出口連接至尾氣風機(7)入口，尾氣風機(7)出口排空，鹼液混合槽(8)含氨水與硫酸銨母液入口，鹼液混合槽(8)出口連接至吸收循環泵(6)入口，壓濾機(9)出口連接至冷卻結晶器(10)液體入口，冷卻結晶器(10)出口連接至離心機(13)的入口，離心機出口獲得硫酸銨產品，液體出口連接至鹼液混合槽(8)入口，空冷塔(11)含有脫鹽水入口，空冷塔(11)出口連接至循環水泵(12)入口，循環水泵出口連接至冷卻結晶器(10)冷卻水入口，冷卻結晶器(10)冷卻水出口連接至空冷塔(11)循環液入口。圖2為該系統示意圖。採用上述系統設備進行本工藝流程時，首先將高溫氣化爐進行預熱，底部溫度達到所需的溫度後，利用氣化爐循環泵將乙炔廢硫酸噴入高溫氣化爐頂部，高溫分解後的氣體進入文式除塵器，與含氨的硫酸銨溶液進行接觸，進行氣體除塵、氨中和、溶液濃縮、酸氣吸收等操作後的氣體進入酸氣吸收塔中被鹼液混合槽中的氨吸收其中的硫酸、so3等，實現尾氣的達標排放，經過文式除塵器處理後的溶液被加熱濃縮後進入熱過濾，過濾淨化後的溶液進入冷卻結晶器中進行冷卻結晶，獲得的漿料進入離心機中離心分離，分離後的晶體為硫酸銨產品，母液進入鹼液混合槽中與氨水混合，作為酸氣吸收塔的吸收液，其中冷卻結晶器的冷卻介質為循環冷卻水，由空冷塔進行冷卻。本發明整個工藝流程的核心為乙炔廢硫酸的氣化分解過程和文式除塵器中除塵、中和、濃縮等過程，同時利用了冷卻結晶技術、煙氣回收技術等，是一個典型的環境友好的清潔工藝。附圖說明圖1是本發明工藝路線圖；圖2是本發明方法一種乙炔廢酸處置系統的設備示意圖。其中：(1)高溫氣化爐；(2)氣化爐循環泵；(3)文式除塵器；(4)除塵器循環泵；(5)酸氣吸收塔；(6)吸收循環泵；(7)尾氣風機；(8)鹼液混合槽；(9)壓濾機；(10)冷卻結晶器；(11)空冷塔；(12)循環水泵；(13)離心機。以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例。具體實施方式實施例1裝置設計能力為：年處理廢硫酸5000t，按照300天核定。在以天然氣為熱源的高溫氣化爐(1)中，從頂部噴入乙炔廢酸(含量：硫酸81％，灰分2.87％，密度：1.72kg/l)2.78t/h，其中爐頂溫度400℃，爐底溫度700℃，反應後的25％的液體氣化分解為氣體，其中so3+h2o的總量為0.695t/h(不包括燃料產生的h2o)其中氣體含量：組成so3h2on2o2co2含量(體積含量)0.0730.190.630.0530.054離開氣化爐的氣體進入文式除塵器。離開文式除塵器氣體組成為：組成so3h2on2o2co2含量(體積含量)0.0120.330.570.0440.044其中文式除塵器的吸收液為nh3與硫酸銨的混合物，液體濃度(游離nh380g/l，硫酸銨400g/l)，經過處理後，溶液溫度升高至100℃，溶液中nh3吸收氣體中的硫酸與so3轉變為硫酸銨，溶液濃度(硫酸銨640g/l)。溶液進行高溫過濾，雜質量為5％(含水量60％，雜質中主要為cao，sio2等)。在冷卻結晶器中冷卻結晶，結晶溫度25℃，獲得的硫酸銨產品量為：750kg/h，產品質量分析：利用氨水(nh3濃度：25％wt)與硫酸銨母液再在酸氣吸收塔中吸收文式除塵器後的氣體中的so3，尾氣達標排放。組成soxh2on2o2co2含量(體積含量)50ppm0.290.600.0520.040實施例2裝置設計能力為：年處理廢硫酸5000t，按照300天核定。在以天然氣為熱源的高溫氣化爐(1)中，從頂部噴入乙炔廢酸(含量：硫酸81％，灰分2.87％，密度：1.72kg/l)2.78t/h，其中爐頂溫度450℃，爐底溫度750℃，反應後的30％的液體氣化分解為氣體，其中so3+h2o的總量為0.834t/h(不包括燃料產生的h2o)其中氣體含量：組成so3h2on2o2co2含量(體積含量)0.0830.200.610.0530.054離開氣化爐的氣體進入文式除塵器。離開文式除塵器氣體組成為：組成so3h2on2o2co2含量(體積含量)0.0110.320.580.0450.045其中文式除塵器的吸收液為nh3與硫酸銨的混合物，液體濃度(游離nh378.5g/l，硫酸銨398g/l)，經過處理後，溶液溫度溫度升高至103℃，溶液中nh3吸收氣體中的so3轉變為硫酸銨，溶液濃度(硫酸銨645g/l)。溶液進行高溫過濾，雜質量為7％(含水量60％，雜質中主要為cao，sio2等)。在冷卻結晶器中冷卻結晶，結晶溫度25℃，獲得的硫酸銨產品量為：850kg/h，產品質量分析：利用氨水(nh3濃度：25％wt，)與硫酸銨母液再在酸氣吸收塔中吸收文式除塵器後的氣體中的so3，尾氣達標排放。組成soxh2on2o2co2含量(體積含量)50ppm0.300.590.0500.042當前第1頁12