CN101851815A - 一种吸附分离除去腈纶溶剂中铁离子的方法 - Google Patents

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郑学根
何霖
吴全法
程晓峰
方兆华
朱卫文
吴永隽
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Abstract

本发明提供一种吸附分离除去腈纶溶剂中铁离子的方法，该方法是以活性炭为吸附剂，分吸附除铁和活性炭的定期再生两个部分，吸附装置采用多床式固定床的吸附分离工艺。本发明方法除去二步法腈纶生产工艺循环溶剂中的铁离子等杂质，经吸附分离后，其中产品溶剂中铁离子去除率大于70％，溶液中硫氰酸钠收率达99％以上。本方法工艺简单，仅消耗少量蒸汽和酸碱，三废排放少，对环境污染小。

Description

一种吸附分离除去腈纶溶剂中铁离子的方法
技术领域
本发明涉及一种溶液吸附分离方法，特别地涉及一种腈纶生产溶剂吸附分离脱除铁离子的方法，属溶液吸附分离及净化领域。
背景技术
以硫氰酸钠为溶剂的腈纶工艺，在循环过程中由于溶剂对设备的强腐蚀性使溶剂体系中的铁离子含量不断增加，形成强显色物质的硫氰酸铁，导致溶液中的色泽加深。因此，凡是以硫氰酸钠为溶剂的腈纶工艺都需要一个有效除去铁离子的分离过程。
目前溶液中铁离子的去除方法通常包括：沉淀法、氧化法、过滤法、离子交换法和吸附法。沉淀法主要有投加碱性药剂使之生成铁的氢氧化物沉淀，或投加硫化物使之生成硫化铁沉淀等；氧化法是投加氧化剂，使水中溶解性的二价铁氧化成三价铁，进而形成氢氧化铁沉淀；过滤法是用过滤器截留氧化后的铁质悬浮物；离子交换法除铁一般不单独使用，常与离子交换软化法结合运用。而针对硫氰酸钠溶液中铁离子的去除，文献中已报导的方法是：1.使用氢氧化钠来沉淀铁离子，然后过滤除去氢氧化铁沉淀；2.采用强碱性阴离子交换树脂。因为用氢氧化钠法去除硫氰酸钠溶液中的铁离子，其操作条件为pH10-12，温度80℃，时间15-20min，所以存在循环溶剂在生产操作过程部分需进行pH回调等问题；而用强碱性阴离子交换树脂脱除溶液中铁离子的过程中，由于利用焦亚硫酸钠解络树脂上的硫氰化铁络离子，所以在再生过程中会出现溶液颜色由暗红色变为焦黄色等现象。
在吸附法中，硅藻土作为吸附剂的优点是价格便宜，一次性使用后即废弃，操作费用低廉。但是，实际上这种看似简便低成本的处理方式，是以破坏环境为代价的。大量的含有硫氰酸钠的废硅藻土需要侵吞宝贵的土地，需要有防渗的地面和围坝。其对环境的危害始终存在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种吸附分离除去腈纶溶剂中铁离子的方法，该方法工艺简单，仅消耗少量蒸汽和酸碱，三废排放少，对环境污染小，经吸附分离后，其中产品溶剂中铁离子去除率大于70％，溶液中硫氰酸钠收率达99％以上。
本发明提供的技术方案是：一种吸附分离除去腈纶溶剂中铁离子的方法，该方法是以活性炭为吸附剂，分吸附除铁和活性炭的定期再生两个部分，吸附装置采用多床式固定床的吸附分离工艺。
所述的方法，整个过程为周期性操作，每一周期由6个阶段组成，具体包括如下步骤：
1)吸附，含铁离子的腈纶溶剂进入吸附塔的顶部，自上而下通过活性炭床层，铁离子被吸附在活性炭上，脱除铁离子的腈纶溶剂从塔底部流出，送去原有的浓缩设备浓缩；
2)水洗，纯水进入吸附塔的顶部，将活性炭床层空隙中的腈纶溶剂冲洗出床层，流出液并入吸附阶段的净化液；
3)碱洗，3～10％碱液进入吸附塔的顶部，将活性炭上被吸附的铁离子杂质解吸下来，含杂质的废碱液送去污水站处理后排放；
4)洗碱，纯水进入吸附塔的顶部，置换出活性炭床层空隙中的废碱液，流出液并入碱再生阶段的废液中；
5)酸洗，3～10％硫酸进入吸附塔的顶部，将活性炭上残留的铁离子解吸下来，含铁离子的废酸液送去污水站处理后排放；
6)洗酸，纯水进入吸附塔的顶部，置换出活性炭床层空隙中的废酸液，流出液并入酸再生阶段的废液中。
上述步骤1)吸附，含铁离子的腈纶溶剂以2-6BV/h的流速，进入吸附塔的顶部，吸附温度为20-50℃。
上述步骤2)水洗，纯水用量为2-3BV。为了减少水用量并保持产品较高的硫氰酸钠浓度，降低浓缩能耗，水洗可以分为A/B两步两步。
水洗A：用泵将贮罐A中的纯水(含有少量的腈纶溶剂)送经预热器加热后进入吸附塔。物料自上而下通过活性炭床层，将床层空隙中的腈纶溶剂洗出床层，与净化后的腈纶溶剂合并，流入净化液贮罐中。水洗B：用泵将纯水贮罐B中的纯水送经预热器加热后进入吸附塔。继续冲洗床层空隙中残留的少量腈纶溶剂，流出物进入贮罐A。流出物中的腈纶溶剂浓度很低，套用至下一周期作为水洗A的进料。
上述步骤3)碱洗，碱液为3～10％氢氧化钠溶液，用量2-3BV，流量2-4BV/h，碱洗温度90±5℃。为了减少碱液用量，碱洗可以分为A/B两步。
碱洗A：用泵将碱液贮罐A中的碱洗B流出物(含有少量的铁离子和其他杂质的碱液)送经预热器加热后进入吸附塔。将床层空隙中的铁离子和杂质解吸下来，含铁的废碱液流入废碱液贮罐。碱洗B：用泵将碱液贮罐B中的碱液送经预热器加热后进入吸附塔。继续解吸床层中的铁离子和杂质，流出物进入碱液贮罐A，其铁离子浓度很低，套用至下一周期作为碱洗A的进料。
上述步骤4)洗碱，纯水用量2BV，流量2-4BV/h，温度90±5℃。为了减少水用量，洗碱可以分为A/B两步。
洗碱A：用泵将洗碱液贮罐A中的洗碱B流出物(浓度很低的碱液)送经预热器加热后进入吸附塔。将床层中的氢氧化钠冲洗出床层，流出物用泵送至碱液贮罐A套用，配制碱液。洗碱B：用泵将纯水贮罐B中的纯水送经预热器加热后进入吸附塔。继续冲洗床层空隙中残留的碱液，流出物进入洗碱液贮罐A，其碱浓度很低，套用至下一周期作为洗碱A的进料。
上述步骤5)酸洗，硫酸浓度为3～10％，用量为2BV，流量2-4BV/h，温度90±5℃。为了减少酸液用量，酸洗可以分为A/B两步。
酸洗A：用泵将酸液贮罐A中的酸洗B流出物(含有少量杂质的酸液)送经预热器加热后进入吸附塔。将床层空隙中的杂质解吸下来，含杂质的废酸液流入流入废酸液贮罐。酸洗B：用泵将酸液贮罐B中的酸液送经预热器加热后进入吸附塔。继续解吸床层中的杂质，流出物进入酸液贮罐A，其杂质浓度很低，套用至下一周期作为酸洗A的进料。
上述步骤6)洗酸，纯水用量3BV，吸附温度为20-50℃。为了减少水用量，洗酸可以分为A/B两步。当床层被水饱和后，进入下一周期。
洗酸A：用泵将洗酸液贮罐A中的洗酸B流出物(浓度很低的酸液)不经预热器，从旁路送入吸附塔。将床层中的硫酸冲洗出床层，流出物用泵送至酸液贮罐A套用，配制酸液。洗酸B：用泵将纯水贮罐B中的纯水不经预热器，从旁路送入入吸附塔。继续冲洗床层空隙中残留的酸液，流出物进入洗酸液贮罐A，其酸浓度很低，套用至下一周期作为洗酸A的进料。
所述吸附装置主要由原料液与再生液贮槽、进料泵、套管换热器和吸附柱构成，吸附阶段，原料液由泵送入套管换热器加热至吸附温度，进入吸附柱的顶部，自上而下通过活性炭床层，铁离子被吸附在活性炭上，脱除铁离子的腈纶溶剂从塔底部流出送去净化液贮罐，当出口处铁离子浓度上升到某一值后，停止进料，进入再生过程，活性炭对腈纶溶剂的处理量大于100倍床层体积。
本发明具有以下有益效果：
本发明方法除去二步法腈纶生产工艺循环溶剂中的铁离子等杂质，经吸附分离后，其中产品溶剂中铁离子去除率大于70％，溶液中硫氰酸钠收率达99％以上。本方法工艺简单，仅消耗少量蒸汽和酸碱，三废排放少，对环境污染小。
附图说明
图1为本发明中吸附装置结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
腈纶溶剂进料量为1.00m3/h，密度为1087kg/m3，原料组成为(质量百分含量％)：NaSCN：14％；NVI(不挥发性杂质)：2.0％；铁离子：0.8ppm；水：84％。
活性炭吸附床三塔并联，交替切换使用，每塔装填果壳活性炭160kg。
吸附分离除去腈纶溶剂中铁离子的方法，参见图1，其具体操作过程如下：
1)吸附：吸附装置主要由原料液与再生液贮槽、进料泵、套管换热器和吸附柱构成。吸附阶段，原料液(即腈纶溶剂)由泵送入套管换热器加热至吸附温度(吸附温度为30℃)，进入吸附塔的顶部，自上而下通过活性炭床层，铁离子和NVI被吸附在活性炭上，脱除铁离子的腈纶溶剂从塔底部流出送去净化液贮罐，当出口处铁离子浓度上升到某一值后，停止进料，进入再生过程，活性炭对腈纶溶剂的处理量大于100倍床层体积。
2)水洗：吸附完成后，纯水进入吸附塔的顶部，将活性炭床层空隙中的腈纶溶剂冲洗出床层，流出液并入吸附阶段的净化液，纯水用量为2BV。
3)碱洗：90℃5％稀氢氧化钠碱液进入吸附塔的顶部，将活性炭上被吸附的铁离子杂质解吸下来，含杂质的废碱液送去污水站处理后排放，NaOH溶液用量2BV，流量2BV/h。
4)洗碱：温度90℃纯水进入吸附塔的顶部，置换出活性炭床层空隙中的废碱液，流出液并入碱再生阶段的废液中，纯水用量2BV，流量2BV/h。
5)酸洗：90℃5％稀硫酸进入吸附塔的顶部，将活性炭上残留的铁离子解吸下来，含铁离子的废酸液送去污水站处理后排放，稀硫酸用量为2BV，流量2BV/h。
6)洗酸：纯水(水温室温，25℃左右)进入吸附塔的顶部，置换出活性炭床层空隙中的废酸液，流出液并入酸再生阶段的废液中，纯水用量3BV。
吸附完成后，活性炭塔采用纯水、90℃5％稀硫酸、90℃纯水、90℃5％稀氢氧化钠、纯水依次洗涤再生后进入下一吸附周期。所得产品腈纶溶剂流量为1.01m3/h，密度1075kg/m3，产品组成为(质量百分含量％)：NaSCN：13.9％；NVI(不挥发性杂质)：1.8％；铁离子：0.24ppm；水：84.3％。硫氰酸钠收率99％，铁离子去除率70％。

Claims (9)

1.一种吸附分离除去腈纶溶剂中铁离子的方法，其特征在于：该方法是以活性炭为吸附剂，分吸附除铁和活性炭的定期再生两个部分，吸附装置采用多床式固定床的吸附分离工艺。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)吸附，含铁离子的腈纶溶剂进入吸附塔的顶部，自上而下通过活性炭床层，铁离子被吸附在活性炭上，脱除铁离子的腈纶溶剂从塔底部流出，送去原有的浓缩设备浓缩；
2)水洗，纯水进入吸附塔的顶部，将活性炭床层空隙中的腈纶溶剂冲洗出床层，流出液并入吸附阶段的净化液；
3)碱洗，3～10％碱液进入吸附塔的顶部，将活性炭上被吸附的铁离子杂质解吸下来，含杂质的废碱液送去污水站处理后排放；
4)洗碱，纯水进入吸附塔的顶部，置换出活性炭床层空隙中的废碱液，流出液并入碱再生阶段的废液中；
5)酸洗，3～10％硫酸进入吸附塔的顶部，将活性炭上残留的铁离子解吸下来，含铁离子的废酸液送去污水站处理后排放；
6)洗酸，纯水进入吸附塔的顶部，置换出活性炭床层空隙中的废酸液，流出液并入酸再生阶段的废液中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)吸附，含铁离子的腈纶溶剂以2-6BV/h的流速，进入吸附塔的顶部，吸附温度为20-50℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤2)水洗，纯水用量为2-3BV。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤3)碱洗，碱液为3～10％氢氧化钠溶液，用量2-3BV，流量2-4BV/h，碱洗温度90±5℃。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤4)洗碱，纯水用量2BV，流量2-4BV/h，温度90±5℃。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤5)酸洗，硫酸浓度为3～10％，用量为2BV，流量2-4BV/h，温度90±5℃。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤6)洗酸，纯水用量3BV，吸附温度为20-50℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述吸附装置主要由原料液与再生液贮槽、进料泵、套管换热器和吸附柱构成，吸附阶段，原料液由泵送入套管换热器加热至吸附温度，进入吸附柱的顶部，自上而下通过活性炭床层，铁离子被吸附在活性炭上，脱除铁离子的腈纶溶剂从柱底部流出送去净化液贮罐，当出口处铁离子浓度上升到某一值后，停止进料，进入再生过程，活性炭对腈纶溶剂的处理量大于100倍床层体积。
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