CN103043841B - Adca发泡剂废液处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种ADCA发泡剂废液处理工艺,其包括以下步骤:将废液预热到40℃-60℃;在温度为45℃-130℃、真空度为0-0.1MPa的条件下,在真空结晶器中对废液进行处理;分离出硫酸钠;将分离硫酸钠后得到的母液的温度降至35℃-40℃,并在真空度为0.080MPa-0.085MPa的条件下进行结晶;以及分离出氯化铵。本发明提出的工艺在实现了污水零排放的前提下,同时能回收硫酸钠和氯化铵,并大大降低了废水的处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种废液处理领域的新工艺,特别是涉及一种ADCA发泡剂废液处理工艺。
背景技术
ADCA,即偶氮二甲酰胺,分子式为H2NCONNCONH2,外观呈淡黄色的结晶粉末。ADCA本身无毒、无臭、不易燃,并具有发气量大,气泡均匀,对制品无污染,对模具不腐蚀,分解温度可调节,不影响固化和成型速度等特点,因此广泛运用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS及各种橡胶等合成材料的发泡。但ADCA发泡剂在生产过程中产生大量氨氮废液,若不处理将造成严重的环境污染。大量氨氮废液排入水体不仅引起水体富营养化,造成水体黑臭,而且将增加给水处理的难度和成本,甚至对人群及生物产生毒害作用。
ADCA发泡剂生产过程中产生的废液成分复杂,治理相当困难。目前生产厂家一般采用电化学法、蒸氨和加次氯酸根相结合法、化学沉淀法,较新的文献报导有生化处理法、SBBR(序批式生物膜反应器法)、混凝法等。也有文献报导从ADCA生产工艺流程出发,找出污染环节并进行治理。工业上常采用空气吹脱或蒸汽汽提的方法进行处理,但是该废液不仅含有大量硫酸铵,还含有尿素、水合肼等含氮有机物,它们在碱性条件下比较稳定,难以去除,因而处理后的废液仍不能达标排放。吹脱法或汽提法处理过程中需将废液pH值调至11以上,碱耗量大,处理成本高。电化学法处理氨氮效率高,无二次污染,但由于处理成本高,采用的厂家较少。生化法、SBBR法的运行成本较低,但由于ADCA废液中盐浓度较高,必须经过预处理,成本较高。到目前为止,ADCA废液处理仍是ADCA行业至今未能解决的难题,是十二五国家重点治理扶持鼓励的项目。上述的生化、吹脱、硝化及超滤等处理方法,其成本达到2000元/吨(废液)左右,一般企业接受不了。大连理工学院从1995年开始研究,至今没有对高温蒸发出硫酸钠、低温蒸发NH4Cl的工艺设备路线提出好的解决办法。
由此可见,上述现有的ADCA发泡剂废液处理工艺亟待加以进一步改进。
有鉴于上述现有的ADCA发泡剂废液处理工艺存在的缺陷,本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期创设一种新的ADCA发泡剂废液处理工艺,能够改进一般现有的ADCA发泡剂废液处理工艺的缺陷,降低废液处理成本,使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,本发明自行设计一套从ADCA废液中提取Na2SO4和NH4Cl的工艺,该工艺通过采用连续内加热强制循环DTB结晶法、奥斯陆结晶器和真空闪蒸降温结晶,产出符合工业级硫酸钠和符合国标农用氯化铵,并且达到污水零排放,处理的废液成本的成本大大降低至约300元/吨。
发明内容
本发明的主要目的在于,克服现有的ADCA发泡剂废液处理工艺存在的缺陷,而提供一种新的ADCA发泡剂废液处理工艺,所要解决的技术问题是实现污水零排放的前提下,同时回收硫酸钠和氯化铵,从而更加适于实用,且具有产业上的利用价值。
本发明的另一目的在于,提供一种ADCA发泡剂废液处理工艺,所要解决的技术问题是降低废液处理成本,从而具有更好的经济效益和环境效益。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种ADCA发泡剂废液处理工艺,其包括以下步骤:
将废液进行预热;
在真空结晶器中对废液进行处理;
结晶出硫酸钠;
将结晶出硫酸钠后得到的母液进行蒸发、结晶;以及
结晶出氯化铵。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中所述的预热分四效预热,预热源为下一级物料,预热温度为40℃-60℃。
前述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中所述的四效预热的温度分别为:一效预热为30℃-40℃,二效、三效、四效预热温度分别为45℃左右、50℃左右和60℃左右。
前述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中所述的结晶硫酸钠和结晶氯化铵的步骤所用的结晶器包括奥斯陆真空结晶器和DTB真空蒸发结晶器。
前述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中结晶出硫酸钠的步骤依次包括:
在五效奥斯陆真空结晶器中进行初步蒸发,蒸发的温度为46℃-50℃,真空度为0.08MPa-0.09MPa;
在四效真空结晶器中进行结晶,结晶温度为50℃-60℃,真空度为0.075MPa-0.08MPa;
在三效真空结晶器中进行结晶,结晶温度为60℃-70℃,真空度为0.075MPa-0.06MPa;
在二效奥斯陆真空结晶器中进行结晶,结晶温度为70℃-80℃,真空度为0.04MPa-0.02MPa;
在一效DTB真空蒸发结晶器中进行蒸发结晶,蒸发结晶温度为100℃-124℃,真空度为0.01MPa-0.00MPa;以及
结晶出硫酸钠。
前述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中结晶出氯化铵的步骤依次包括:
将结晶出硫酸钠剩下的母液下循环送进三效真空蒸发器中进行蒸发结晶,蒸发结晶温度为90℃-80℃,真空度为0.04MPa;
在二效奥斯陆结晶器中进行结晶,结晶温度为80℃-70℃,真空度为0.05MPa;
在一效蒸发结晶器中进行结晶,结晶温度为65℃,真空度为0.07MPa;
在二效真空闪蒸降温结晶器中进行结晶,结晶温度为50℃-40℃,真空度为0.08MPa-0.085MPa;
一效真空闪蒸降温DTB结晶器中进行结晶的温度为40℃-35℃,真空度为0.08MPa-0.085MPa;以及
结晶出氯化铵。
前述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中结晶出硫酸钠后,进一步包括通过稠厚器和离心机对分离出的硫酸钠进行浓缩和分离的步骤,分离出硫酸钠后的母液输送到三效真空蒸发器中。
前述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中结晶出氯化铵后,进一步包括通过稠厚器和离心机对分离出的氯化铵进行浓缩和分离的步骤,分离出氯化铵后的母液输送到预热阶段作为热源。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知,为了达到前述发明目的,本发明的主要技术内容如下:
本发明提出一种ADCA发泡剂废液处理工艺,其工艺流程简述如下:
1、主要工艺过程
ADCA发泡剂废液主要由硫酸钠和氯化铵组成。
(1)从废液中回收硫酸钠的工艺过程
混料桶中的发泡剂废液先由给料泵泵入混合冷凝水板式预热器,经Ⅲ效冷凝水泵的混合冷凝水预热后进入Ⅲ效蒸发罐,再由Ⅲ效转料泵转入Ⅱ效蒸发罐,最后由Ⅱ效转料泵转入Ⅰ效蒸发罐,从而实现物料的全逆流进料。硫酸钠料浆则由Ⅰ效蒸发罐转入Ⅱ效蒸发罐,集中由Ⅱ效蒸发罐排出***,排出的料浆经闪蒸器闪蒸,由此产生的蒸汽去Ⅲ效加热室作为热源使用,下部的浆料则通过浆料泵打入硫酸钠浆料增稠器,经增稠后的硫酸钠浆料依次进入离心机脱水、硫酸钠干燥管干燥后,再通过旋风分离器进行收集,成品落入成品料仓并进行包装、仓储、堆码。而干燥管产生的硫酸钠尾气,先经旋风分离器分离出大部分粉体并进行回收,再经湿式除尘器除去剩余粉尘后,以达到国家排放的标准排入大气。
(2)从废液中回收氯化铵的工艺过程
随着发泡剂废液中硫酸钠料液的不断浓缩并产生晶体,氯化铵母液也由同一装置的Ⅲ效蒸发罐到Ⅱ效蒸发罐,再到Ⅰ效蒸发罐逐级浓缩,在Ⅰ效蒸发罐中控制氯化铵母液不能达到饱和,然后由Ⅰ效蒸发罐的母液排放口将氯化铵母液由Ⅰ效集中排出,与来自硫酸钠离心机的母液一同进入保温沉降器,沉降出的底部浆料为硫酸钠浆料,经底料泵打入(随同Ⅱ效蒸发罐排出的经闪蒸器闪蒸后的料浆一起)硫酸钠浆料增稠器;保温沉降器的上清液通过氯化铵进料泵泵至Ⅰ段真空冷却结晶器,经初步闪蒸降温结晶后的料浆进入Ⅱ段真空冷却结晶器进一步闪蒸降温结晶,结晶出的氯化铵晶体料浆经氯化铵浆料泵打入氯化铵浆料增稠器,经增稠后的氯化铵浆料依次进入离心机脱水、氯化铵干燥管后,再通过旋风分离器进行收集,成品落入成品料仓并进行包装、仓储、堆码。而干燥管产生的氯化铵尾气,先经旋风分离器分离出大部分粉体并进行回收,再经湿式除尘器除去剩余粉尘后,以达到国家排放的标准排入大气。
离心分离后的母液和氯化铵浆料增稠器的上清液一同进入氯化铵离心母液桶,通过氯化铵母液泵打至混料桶和其内的发泡剂废液一起混合使用。
Ⅰ效加热蒸汽为热电车间送来的饱和蒸汽,热量通过各效二次蒸汽依次传递,成为后续各效的加热源。末效乏汽在大气式混合冷凝器中被循环冷却水冷凝排出,不凝气则被真空***抽排到大气。为保证真空度,Ⅰ段真空冷却结晶器闪蒸出来的蒸汽进入大气式混合冷凝器,Ⅱ段真空冷却结晶闪蒸后蒸汽进入蒸汽喷射泵。
生蒸汽进入Ⅰ效加热室作为热源后,其冷凝水先进入Ⅰ效冷凝水平衡桶,然后经Ⅰ效1次闪蒸桶(闪蒸出的蒸汽去Ⅱ效加热室)、Ⅰ效2次闪蒸桶(闪蒸出的蒸汽去Ⅲ效加热室)两次闪蒸后回锅炉房,作为锅炉补充水使用。
Ⅱ效加热室冷凝水先进入Ⅱ效冷凝水平衡桶,然后进入Ⅲ效冷凝水闪蒸桶(闪蒸出的蒸汽去Ⅲ效加热室),最后由Ⅲ效冷凝水泵打入混合冷凝水板式预热器作为预热发泡剂废液的热源,经预热后的冷凝水外排作为循环水的补充水。
2、工艺技术参数
工艺参数请参考表1。
表1
序号 | 名称 | Ⅰ效 | Ⅱ效 | Ⅲ效 | 一次闪蒸 | 二次闪蒸 |
1 | 料液温度(℃) | 103 | 77 | 51 | 67 | 45 |
2 | 二次蒸汽温度(℃) | 94 | 70 | 46 | 55 | 38 |
3 | 压力(MPa) | 0.081 | 0.031 | 0.010 | 0.016 | 0.0096 |
3、水电汽消耗
工艺过程中的水电汽消耗参见表2。
表2
借由上述技术方案,本发明针对该物料性质设计成三效外热式强制循环+真空冷却蒸发结晶工艺,和传统工艺相比,至少具有以下优点和特点:
第一,蒸发罐采用外热式强制蒸发结晶器。
蒸发罐采用外热式强制逆循环蒸发结晶器,其物料流向符合流体力学特性,有利于料液过饱和度的消除和晶体的成长,因而产品的粒径更容易得到保证。该蒸发罐还具有以下优点:短路温差损失大幅度下降,从而使***的有效温差大为增加;料液循环***的流体阻力大幅降低,从而有效降低循环泵的运行电耗。
第二,本发明采用了节约蒸汽的措施
(1)本发明采用三效外热式强制循环(全逆流)+真空冷却蒸发结晶工艺,比二效错流、平流、顺流等进料方式的节约蒸汽效果更加明显,且克服了使用预热器易造成结垢乃至堵管现象的发生,整个装置工艺简洁、流程畅通,且投资较省,从而保证了装置的高效、平稳运行。
(2)本发明的技术方案充分利用余热。具体来所,余热利用分三部分:第一部分,将Ⅰ效冷凝水进行两次闪蒸,闪蒸蒸汽供Ⅱ、Ⅲ效加热用,闪蒸后的冷凝水(符合锅炉水质指标)送回锅炉房,既节约了一部分锅炉水升温的耗汽,又节约了软化水的处理量;第二部分,将低品位的冷凝水用于对原料液的预热,可使原料液温度升高约10℃-15℃,降低了蒸发对蒸汽的消耗;第三部分,将硫酸钠浆料闪蒸产生的蒸汽输送到Ⅲ效加热室,作为Ⅲ效热源的补充,可节约部分蒸汽。
(3)真空冷却***采用大气式混合冷凝器+蒸喷***配套新工艺,可使末效的运行真空度提高,增加蒸发***运行总有效传热温差,减少了动力消耗。
第三,本发明有效防止了加热管堵塞和罐壁结疤
对加热管采用钛合金管及钛管,并设计适宜的管内流速,可有效防止加热管内结垢;采用外热式强制逆循环蒸发罐及合理的蒸发空间,使得罐壁结疤几率大大降低,同时避免了液沫夹带;采用真空冷却结晶器,克服了套筒冷却结晶器的结构简单、热交换效率低、单台处理能力低、设备结垢严重、结晶颗粒较大但不均匀等弊病,从而保证生产顺利进行。
第四,本发明采用强制循环泵
强制循环泵对晶体破碎轻,节能效果显著。
第五,本发明的工艺采用了自动控制技术
本发明中的自动控制技术采用集中控制方式,在厂房内设置主控制室。
本发明采用同行业先进技术,控制***则选择“DCS”集散控制***,以满足工艺、设备的连续稳定运行,确保技术经济指标的优化实现。DCS控制***设立控制站、操作员站,工程师对生产现场工艺参数进行监控、管理,控制方式的组态调整等。
第六,本发明的工艺避免了生产过程中的“跑、冒、滴、漏”等现有技术中常见的现象,减少了二次污染。
第七,本发明的工艺成本节约,运行平稳可靠。
综上所述,本发明特殊的ADCA发泡剂废液处理工艺,实现了污水零排放,同时能回收硫酸钠和氯化铵,并大大降低了废水的处理成本。其具有上述诸多的优点及实用价值,并在同类的方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新,其不论在工艺流程上或功能上皆有较大的改进,在技术上有较大的进步,并产生了好用及实用的效果,且较现有的ADCA发泡剂废液处理工艺具有增进的多项功效,从而更加适于实用,而具有产业的广泛利用价值,诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的ADCA发泡剂废液处理工艺其具体实施方式详细说明如后。
请参阅图1所示,本发明较佳实施例的ADCA发泡剂废液处理工艺,其主要包括以下步骤:
(1)预热。分四阶段用下一级物料(或称之为四效或四级预热)将废液预热到40℃-60℃。其中逐级加热的优点是节能,用物料给物料预热,可以用下一级物料给原始物料预热;如果一次性从原始温度加热到所需要温度,第一是必须得提供稳定的热源,第二是一次性加热到所需温度耗能较高。原料经一级预热从30℃至40℃,二级、三级、四级预热温度分别为45℃左右、50℃左右、60℃左右。
(2)蒸发、结晶、分离。在温度为45℃-130℃、真空度为0.0-0.1MPa的条件下,在真空结晶器中对废液进行处理。所述的分阶段结晶所用的结晶器包括奥斯陆真空结晶器和DTB真空蒸发结晶器。在真空结晶器中对废液进行处理依次包括如下步骤:
在五效奥斯陆真空结晶器中进行初步蒸发,蒸发的温度为46℃-50℃,真空度为0.08MPa-0.09MPa;
在四效真空结晶器中进行结晶,结晶温度为50℃-60℃,真空度为0.075MPa-0.08MPa;
在三效真空结晶器中进行结晶,结晶温度为60℃-70℃,真空度为0.075MPa-0.06MPa;
在二效奥斯陆真空结晶器中进行结晶,结晶温度为70℃-80℃,真空度为0.04MPa-0.02MPa;
在一效DTB真空蒸发结晶器中进行蒸发结晶,蒸发结晶温度为100℃-124℃,真空度为0.01MPa-0.00MPa;
分离出硫酸钠。然后通过稠厚器和离心机对分离出的硫酸钠进行浓缩和分离。其中将结晶得到的硫酸钠输送到稠厚器后,进一步包括通过离心机对硫酸钠进行离心分离和干燥的步骤,离心得到的母液输送到所述的三效真空蒸发器中,蒸发结晶温度为90℃-80℃,真空度为0.04MPa;其中所述的下循环指的是一效DTB真空蒸发结晶器中上清液直接抽到三效真空蒸发器中进行铵蒸发处理;
在二效奥斯陆结晶器中进行结晶,结晶温度为80℃-70℃,真空度为0.05MPa;
在一效蒸发结晶器中进行结晶,结晶温度为65℃,真空度为0.07MPa;
在二效真空闪蒸降温结晶器中进行结晶,结晶温度为50℃-40℃,真空度为0.08MPa-0.085MPa;
一效真空闪蒸降温DTB结晶器中进行结晶的温度为40℃-35℃,真空度为0.08MPa-0.085MPa;以及
结晶出氯化铵,然后通过稠厚器和离心机对分离出的氯化铵进行浓缩和分离。并进一步包括通过离心机对氯化铵进行离心分离和干燥的步骤,离心得到的母液输送到一效预热器。分离出氯化铵后的母液输送到预热阶段作为热源。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种ADCA发泡剂废液处理工艺,其特征在于其包括以下步骤:
将废液进行预热;
在真空结晶器中对废液进行处理;
结晶出硫酸钠;
将结晶出硫酸钠后得到的母液进行蒸发、结晶;以及
结晶出氯化铵;
其中,所述的预热分四效预热,预热源为下一级物料,预热温度为40℃-60℃;
其中结晶出硫酸钠的步骤依次包括:
在五效奥斯陆真空结晶器中进行初步蒸发,蒸发的温度为46℃-50℃,真空度为0.08MPa-0.09MPa;
在四效真空结晶器中进行结晶,结晶温度为50℃-60℃,真空度为0.075MPa-0.08MPa;
在三效真空结晶器中进行结晶,结晶温度为60℃-70℃,真空度为0.075MPa-0.06MPa;
在二效奥斯陆真空结晶器中进行结晶,结晶温度为70℃-80℃,真空度为0.04MPa-0.02MPa;
在一效DTB真空蒸发结晶器中进行蒸发结晶,蒸发结晶温度为100℃-124℃,真空度为0.01MPa-0.00MPa;以及
结晶出硫酸钠;
其中结晶出氯化铵的步骤依次包括:
将结晶出硫酸钠剩下的母液下循环送进三效真空蒸发器中进行蒸发结晶,蒸发结晶温度为90℃-80℃,真空度为0.04MPa;
在二效奥斯陆结晶器中进行结晶,结晶温度为80℃-70℃,真空度为0.05MPa;
在一效蒸发结晶器中进行结晶,结晶温度为65℃,真空度为0.07MPa;
在二效真空闪蒸降温结晶器中进行结晶,结晶温度为50℃-40℃,真空度为0.08MPa-0.085MPa;
一效真空闪蒸降温DTB结晶器中进行结晶的温度为40℃-35℃,真空度为0.08MPa-0.085MPa;
结晶出氯化铵。
2.根据权利要求1所述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中所述的四效预热的温度分别为:一效预热为30℃-40℃,二效、三效、四效预热温度分别为45℃、50℃和60℃。
3.根据权利要求1所述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中结晶出硫酸钠后,进一步包括通过稠厚器和离心机对分离出的硫酸钠进行浓缩和分离的步骤,分离出硫酸钠后的母液输送到三效真空蒸发器中。
4.根据权利要求1所述的ADCA发泡剂废液处理工艺,其中结晶出氯化铵后,进一步包括通过稠厚器和离心机对分离出的氯化铵进行浓缩和分离的步骤,分离出氯化铵后的母液输送到预热阶段作为热源。
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