CN102311179A - 处理丙烯腈工业中含催化剂废液的离心沉降方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理含丙烯腈催化剂废液的离心沉降方法，主要解决了现有方法在处理含催化剂废液过程中设备投资高，占地面积大，有毒有机废液易挥发至空气中，造成环境污染的问题。本发明通过采用一种含丙烯腈催化剂废液的离心沉降方法，使来自丙烯腈单元含催化剂的废液进入废水澄清槽，经重力沉降，上部的清液通过重力流入溢流液罐，并由溢流液泵送至界区外焚烧，废水澄清槽下部的重组分通过污泥泵送往离心式分离机分离，采用气体洗涤器洗涤来自离心式分离机顶部气体的技术方案，较好地解决了该问题，可用于丙烯腈工业中含催化剂废液的后处理过程。

Description

处理丙烯腈工业中含催化剂废液的离心沉降方法

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，具体讲是指一种含丙烯腈催化剂废液的离心沉降方法。

背景技术

丙烯腈生产过程中产生的有机有毒废液组成包括水、聚合物(含有催化剂)、丙烯腈、乙腈、以及极少量的氢氰酸和硫酸铵，产生的挥发气体成分主要有：N₂，CO₂，微量的丙烯腈和氢氰酸。主要毒害物质包括丙烯腈、乙腈和氢氰酸，丙烯腈是一种无色液体，有桃仁气味，微溶于水，易溶于有机溶剂，高度危害，对呼吸中枢有直接麻醉作用，在人体内析出氰根，抑制呼吸酶。轻度中毒有头晕、头疼、乏力、上腹部不适、恶心、呕吐、胸闷、手足麻木、意识朦胧及口唇紫绀等。氢氰酸是一种无色透明液体，有苦杏仁味，易挥发，能与水混溶，极度危害(剧毒)，主要抑制呼吸酶，造成细胞内窒息。急性中毒表现为高浓度吸入可引起骤死；慢性中毒表现为神经衰弱综合症，皮炎等。乙腈是一种无色液体，有刺激性气味，与水混溶，中度危害，急性中毒发病较氢氰酸慢，有数小时潜伏期，主要症状为衰弱、无力、恶心、呕吐、腹痛、腹泻、胸闷等，严重者导致呼吸及循环系统紊乱。

目前，在丙烯腈工业中对含催化剂废液的处理中，是直接将含催化剂的废液送至废水澄清槽，使其自然沉降，沉降水淤泥通过沉淀污泥泵送至带搅拌器的污泥罐，再由污泥泵输送至板框式压滤机，最后由废催化剂罐送至化工废渣掩埋场卫生掩埋，工艺流程复杂，需要兴建一套板框式压滤机厂房，占地面积大，投资费用大。另外，现有装置在压滤废催化剂泥浆的过程中，通过通风机将挥发出的有毒有机气体直接排入空气中，既污染了工人的工作环境，损害了工人的身体健康，又造成了大气环境污染。

中国专利ZL200610029088.5介绍了丙烯腈生产废液处理设备及工艺，包括设有焚烧段和余热回收段的炉体及立式烟囱(12)，所述余热回收段的给水预热段(10)经管道与设于炉体外的锅炉给水预热器(13)相通，其特征在于，在所述焚烧段与余热回收段的连接处设有冲冷段，冲冷段沿炉体周向设有环形烟道(25)，在环形烟道(25)上设有冷烟气喷口(30)，所述环形烟道(25)与立式烟囱(12)的进气口(31)由冷烟气回管(27)连通，冷烟气回管(27)上串接有循环风机(28)。

中国专利ZL200620044008.9介绍了丙烯腈生产废液和废气焚烧炉，包括设有焚烧段和余热回收段的炉体及立式烟囱(12)，所述余热回收段的给水预热段(10)经管道与设于炉体外的锅炉给水预热器(13)相通，其特征在于，在所述焚烧段与余热回收段的连接处设有冲冷段，冲冷段沿炉体周向设有环形烟道(25)，在环形烟道(25)上设有冷烟气喷口(30)，所述环形烟道(25)与立式烟囱(12)的进气口(31)由冷烟气回管(27)连通，冷烟气回管(27)上串接有循环风机(28)。

涉及含丙烯腈催化剂废液的分离和处理方法在此之前未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有丙烯腈工业中含催化剂废液处理过程中设备投资高，占地面积大，有毒有机废液易挥发至空气中，造成环境污染的问题，提供了一种含丙烯腈催化剂废液的离心沉降方法，该方法既节约了工程投资的费用，节省用地，又减少了对环境的污染。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种含丙烯腈催化剂废液的离心沉降方法，来自丙烯腈单元含催化剂的废液进入废水澄清槽，经重力沉降，上部的清液通过重力流入溢流液罐，并由溢流液泵送至界区外焚烧，废水澄清槽下部的重组分通过污泥泵送往离心式分离机，分离后的废催化剂装入催化剂废物罐送往化工废渣掩埋场卫生填埋或焚烧，离心式分离机顶部来的气体进入气体洗涤器洗涤。

上述技术方案中，清液的溢流和重组分的沉降在同一个废水澄清槽内完成；采用离心式分离技术分离来自废水澄清槽下部的重组分；设置气体洗涤器，从废水澄清槽、溢流液罐和离心式分离机顶部来的气体进入气体洗涤器，用来自丙烯腈单元的贫水进行喷淋洗涤。

本发明的一个具体实施例中，来自丙烯腈单元的废液含有水、硫铵、聚合物、丙烯酸以及少量的丙烯腈、乙腈、氰化物和较少量的催化剂，其中水分占总量的78.2～85％(wt％)、重组分占18.1～20％(wt％)、丙烯腈0.1～0.25％(wt％)、乙腈0.1～0.3％(wt％)、氢氰酸0.01～0.04％(wt％)。含有催化剂的废液直接进入废水澄清槽上部，操作温度为50～110℃，操作压力按表压计为常压～0.002MPa，在废水澄清槽中通过重力沉降分离，上部含轻有机物的水相通过重力流入溢流液罐，操作温度为50～110℃，操作压力按表压计为常压～0.002MPa.G。废水澄清槽下部设有耙，耙的转动速率为每小时旋转1～3圈，耙在搅拌过程中，重组分经污泥泵送往离心式分离机，经离心分离所得固体废催化剂装车送往化工废渣掩埋场卫生掩埋或焚烧。离心式分离机产生的液相和来自气体洗涤器的吸收水混合后返回废水澄清槽。溢流液罐内的废液经溢流液泵送往界区外的废水/废有机物槽，然后送去焚烧炉焚烧，降低有机物对环境的污染。废水澄清槽、溢流液罐和离心式分离机顶部产生的有机物气体送往气体洗涤器，用来自丙烯腈单元的～4℃贫水喷淋洗涤，吸收其中的有机物，放空管线用氮气进行吹扫。

本发明的一个具体实施例中设置加药罐，凝聚剂用水作为载体用加药泵注入至废水澄清槽和离心式分离机，通过测定废液中悬浮物的含量控制凝聚剂的加入量，以提高固体的沉降速度。

本发明由于在同一个废水澄清槽内完成了清液的溢流和重组分的沉降，并且采用离心式分离机分离含催化剂的废液，节约了设备投资费用，减小了占地面积，同时从废水澄清槽、溢流液罐和离心式分离机顶部来的气体进入气体洗涤器，用来自丙烯腈单元的贫水进行喷淋洗涤，使得空气中丙烯腈、氢氰酸等有毒气体实现了零排放，保护了环境，取得了较好地效果。

附图说明

图1为现有装置丙烯腈工业生产中含催化剂废液的处理工艺流程图。

图2为实施例中丙烯腈工业生产中含催化剂废液的离心沉降方法中的流程图。

图1或图2中，(1)废水澄清槽；(2)离心式分离机；(3)污泥泵；(4)废催化剂罐；(5)溢流液罐；(6)溢流液泵；(7)气体洗涤器；(8)加药罐；(9)加药泵；(10)沉淀污泥泵；(11)污泥罐；(12)压滤机；(13)压滤机厂房；(14)凝液泵；(15)风机；(16)耙；物流(Ⅰ)是来自丙烯腈单元的含催化剂的废液，物流(Ⅱ)是氮气，物流(Ⅲ)是来自丙烯腈单元的贫水，物流(Ⅳ)是坡度45％下的重力流，物流(Ⅴ)是脱盐水，物流(Ⅵ)是坡度4％下的重力流，物流(Ⅶ)是废水至界外。

来自丙烯腈单元的含有催化剂的废液(Ⅰ)直接进入废水澄清槽(1)上部，在废水澄清槽中通过重力沉降分离，上部含轻有机物的水相(Ⅳ)通过重力流入溢流液罐(5)。废水澄清槽下部设有搅拌装置，在搅拌过程中，重组分经污泥泵(3)送往离心式分离机(2)，经离心分离所得固体废催化剂装车(4)送往化工废渣掩埋场卫生掩埋或焚烧。离心式分离机产生的液相和来自气体洗涤器的吸收水混合后(Ⅵ)返回废水澄清槽(1)。溢流液罐内的废液经溢流液泵(6)送往界区外(Ⅶ)的废水/废有机物槽，然后送去焚烧炉焚烧，降低有机物对环境的污染。废水澄清槽、溢流液罐和离心式分离机顶部产生的有机物气体送往气体洗涤器(7)，用来自丙烯腈单元的4℃贫水(Ⅲ)喷淋洗涤，吸收其中的有机物，放空管线用氮气(Ⅱ)进行吹扫。废水澄清槽(1)使用凝聚剂使固体凝聚成型，提高固体的沉降速度。凝聚剂用水作为载体在加药罐(8)内在线混合，配制药剂，该凝聚剂用加药泵(9)直接注入到进入废水澄清槽(1)上游的进料物流中和离心式分离机中。

下面通过实施例对本发明做进一步阐述。

具体实施方式

【实施例】

实施例的流程见图2。来自丙烯腈单元86℃，0.5MPaG的含有催化剂的废液(Ⅰ)进入废水澄清槽(1)上部进料口，进料口位于废水澄清槽(1)的中央，将废液送到液面以下，重组分向下沉降，清液向上流动。废水澄清槽(1)是一个封闭的操作系统，废水澄清槽(1)在50℃、常压下工作，废液在废水澄清槽(1)内部应有7.5小时的停留时间。废水澄清槽(1)底部设置一个搅拌装置，在离心式分离机(2)开启时，废水澄清槽(1)的耙(16)降低进入底部淤泥里，转动耙(16)，沉降下来的淤泥通过耙(16)的转动带进废水澄清槽(1)底部中心的卸料锥处，通过污泥泵(3)输送至离心式分离机(2)。耙的转动速率设为每小时旋转1～3圈，废水澄清槽(1)的直径根据每平方米的截面面积有0.46m³/h的流速进行计算。

离心式分离机(2)的操作为全自动化操作，一周开启一次，运转方法为：开启离心式分离机(2)，开启污泥泵(3)，开始向离心式分离机(2)进料，依靠离心式分离机(2)的离心作用不断地将固体颗粒移出离心式分离机(2)，倒进废物罐(4)装车运走掩埋或送去焚烧。当废水澄清槽(1)内部淤泥达到底部下限或废物罐(4)装满时，污泥泵(3)进口关闭，水注入到污泥泵(3)的入口，离心式分离机(2)开始自身清洁，当离心式分离机(2)清洗完成，将自动关闭。

废水澄清槽(1)上部澄清液达到废水澄清槽顶的溢流堰以上，便通过重力流进(Ⅳ)溢流液罐(5)，在溢流液罐(5)半满时应有5分钟的停留时间，溢流液通过溢流液泵(6)送往焚烧炉焚烧或者送往硫铵浓缩单元回收硫铵。溢流液泵(6)设置两台，正常工况下使用一台泵，在出现高液位需要控制进入溢流液罐(5)的流体时使用第2台泵。

废水澄清槽出口的污泥泵(3)使用容积式泵，又叫螺杆泵，泵的定子带有像EPR或者腈的橡胶材料，转子材料为316L。为减少因淤泥而产生堵塞现象的出现，可控制离心式分离机(2)与污泥泵(3)之间管线的长度不超过30米，管线变向采用长半径90度弯头。

来自废水澄清槽(1)顶部和溢流液罐(5)顶部的气体进入气体洗涤器(7)，用于吸收气体中含有的有毒有机物质，吸收水用来自丙烯腈单元的4℃贫水(Ⅲ)，采用逆流操作，吸收后的气体从气体洗涤器(7)上部放空，排放气体严格执行当地大气污染物综合排放标准。气体洗涤器(7)下部吸收水与来自离心式分离机(2)的液体混合后通过重力流入(Ⅵ)废水澄清槽(1)。

废水澄清槽(1)使用凝聚剂使固体凝聚成型，提高固体的沉降速度。凝聚剂用水作为载体在加药罐(8)内在线混合，使用Nalco凝聚剂Nalco7196和PK9512，配制药剂，该凝聚剂用加药泵(9)直接注入到进入废水澄清槽(1)上游的进料物流中。本实施例使用一套凝聚剂直接注入式系统，通过测定废液中悬浮物的含量控制凝聚剂的加入量。

本实施例中离心式分离机的占地面积仅为36m²，比背景技术中的板框式压滤机厂房的占地面积减少了126m²，在设备投资方面，一套板框式压滤机价格在一百多万，而离心式分离机最多不超过七十万元，另外本实施例只使用了一套废水澄清槽就实现了清液的溢流和重组分的沉降，比背景技术的流程少用了一台污泥罐，节约投资二十万元。

本实施例在废水澄清槽(1)、溢流液罐(5)以及离心式分离机(2)三处均设有气体回收管线，送至气体洗涤器，用贫水(Ⅲ)吸收排放气体中的有机成分，降低排放气中有机气体的含量。经检测，排放气中的丙烯腈、氢氰酸含量接近于0，远低于《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)二级标准的要求，没有有毒有害该气体排除，没有环境污染。

【比较例】

图1是比较例的流程图，是现有丙烯腈工业中含有丙烯腈催化剂废液的处理工艺。来自丙烯腈单元含催化剂的废液(Ⅰ)送至废水澄清槽(1)，废液在废水澄清槽(1)内部自然沉降，沉降下来的水淤泥通过沉淀污泥泵(10)送至污泥罐(11)，在污泥罐(11)内部设置有搅拌器，污泥罐(11)内部的污泥经污泥泵(3)送至压滤机厂房(13)，在压滤机工作的过程中，废液中的有机气体扩散在厂房内，产生刺鼻的臭味，厂房内丙烯腈和氢氰酸等毒害物质的含量都达到了较高的浓度，分别为20～30mg/m³和1.0～3.0mg/m³，超出了《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)二级标准的要求，另外板框式压滤机操作过程中需要操作工看守，虽然有风机(15)排放至大气中，但不能消除对工人身体健康和装置周围大气环境的影响。

板框式压滤机厂房的占地面积为162m²，投资在一百多万，占地大，投资较高。另外与实施例相比，流程中多了一台污泥罐(11)，增加投资二十万元。

Claims (4)

1.一种含丙烯腈催化剂废液的离心沉降方法，来自丙烯腈单元含催化剂的废液进入废水澄清槽，经重力沉降，上部的清液通过重力流入溢流液罐，并由溢流液泵送至界区外焚烧，废水澄清槽下部的重组分通过污泥泵送往离心式分离机，分离后的废催化剂装入催化剂废物罐送往化工废渣掩埋场卫生填埋或焚烧，离心式分离机顶部来的气体进入气体洗涤器洗涤。

2.根据权利要求1所述的含丙烯腈催化剂废液离心沉降方法，其特征在于清液的溢流和重组分的沉降在同一个废水澄清槽内完成。

3.根据权利要求1所述的含丙烯腈催化剂废液离心沉降方法，其特征在于采用离心式分离技术分离来自废水澄清槽下部的重组分。

4.根据权利要求1所述的含丙烯腈催化剂废液的离心沉降方法，其特征在于设置气体洗涤器，从废水澄清槽、溢流液罐和离心式分离机顶部来的气体进入气体洗涤器，用来自丙烯腈单元的贫水进行喷淋洗涤。

Images