CN102895854B

CN102895854B - 一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置及其方法

Info

Publication number: CN102895854B
Application number: CN201210394689.1A
Authority: CN
Inventors: 吴祖成; 廖文
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: CN102895854A

Abstract

本发明公开了一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置。该装置由电动废气处理装置、阴极电芬顿装置以及HCN气体吸收装置组成，其中电动废气处理装置由阳极室和阴极室组成，由离子选择性透过膜隔开，在装置两端加上电压，废气进入阴极室转化为CN^-形式，并在电迁移作用下透过离子交换膜进入阳极室，在阳极室内获得高浓度HCN气体，被HCN回收储罐收集，吸收液罐中的吸收液含Ag⁺，与HCN在吸收塔反应制备产品AgCN。该装置可将各种含氰废气（如碳纤维尾气、丙烯氰废气、电石炉气、焦炉气、黄磷尾气等）中的HCN回收，并生成AgCN产品。

Description

一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置及其方法。

背景技术

HCN 的脱除方法主要为吸收法、吸附法和燃烧法。几种脱除HCN 废气的方法各有特点，每种处理方法的优缺点及其适于处理的对象各有不同。在处理实际生产中所产生的HCN 尾气时，HCN 浓度、尾气所含其他组分与排放方式、现有设备及处理方法的成本等因素都会影响到HCN 脱除方法的选择。在采用吸附法时，某些气体组分会影响活性炭对HCN 的吸附作用。例如当废气中含有较多水蒸气时,水蒸气与HCN 存在竞争吸附现象,使被吸附的HCN 解吸而大大降低了处理效果。当水蒸气体积含量超过50 %时,活性炭就不再吸附HCN。因此当废气中含有影响吸附的组分时,应对其进行必要的预处理。考虑到生产实践中HCN 尾气主要来源于煤的高温裂解与PAN炭纤维的高温炭化处理,采用催化燃烧法具有较大的优势，但对HCN 的催化燃烧研究,目前尚未见到成熟的工业化报道,还主要处于实验室研究阶段。专利CN 201586472 U公开了一种含氰废气处理装置，含氰废气在两次与烧碱溶液混合后被充分吸收，与现有技术中的操作相比，吸收率大大增加，且减少了烧碱消耗量，提高了安全生产水平，但该技术同样面临着消耗大量的化学药剂，且产生二次污染，不能将离HCN回收利用。针对此，本发明中采用电动法对氰化氢废气进行处理，将废气中的氰化氢转化为氢氰酸，并在电的作用下进行回收，串联吸收塔对HCN气体吸收，并生产AgCN产品。

发明内容

本发明的目的是克服现技术的不足，提供一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置及其方法。

电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置包括废气集气罩、压力控制仪、电动废气处理装置、HCN回收储罐、气体除雾处理器、HCN气体吸收装置、吸收液罐、控制阀门、喷淋头、产品罐、低浓度HCN溶液罐、喷淋液池、在线监控器、阳极液罐、阴极液罐、中和池、阴极电芬顿装置、第一直流电源和第二直流电源；电动废气处理装置包括离子选择性交换膜、第一惰性填充物、阳极室、阴极室、第一阳极板、第一阴极板，电动废气处理装置本体用离子选择性交换膜分隔成阳极室、阴极室，阳极室和阴极室内填充有惰性填充物，阳极室内设有第一阳极板，第一阳极板与第一直流电源正极相连，阴极室内设有第一阴极板，第一阴极板与第一直流电源负极相连；废气集气罩经压力控制仪与电动废气处理装置的阴极室相连，阳极室顶部经压力控制仪与HCN回收储罐相连，HCN回收储罐顶部经压力控制仪与吸收塔底部相连，阳极室底部入口经低浓度HCN溶液罐、控制阀门、吸收液罐、控制阀门与吸收塔内的喷淋头相连，吸收塔内设有第二惰性填充物，吸收塔下部与产品罐相连，阴极室底部出口经在线监控器、阴极液罐、控制阀门、中和池、控制阀门、喷淋液池、控制阀门、在线监控器后分成两路，一路经控制阀门与阳极室内的喷淋头相连，另一路经控制阀门与阴极室内的喷淋头相连，阳极室下部出口经在线监控器、阳极液罐、控制阀门、中和池阳极液入口相连，阴极室上部与其他气体处理装置相连，阴极电芬顿装置包括第二阳极板和第二阴极板，第二阳极板与第二直流电源的正极相连，第二阴极板与第二直流电源的负极相连。

所述的HCN气体吸收装置为塔状结构，HCN气体吸收装置内填第二惰性填充物，电动废气处理装置内设有第一惰性填充物，第一惰性填充物和第二惰性填充物为凸凹沟槽开孔瓷球、活性瓷球、开孔瓷球、微孔瓷球、蓄热瓷球、研磨瓷球、三形多孔瓷质、树脂填料中的一种或多种混合。

所述的离子选择性交换膜为均相阴离子交换膜或异相阴离子交换膜。

所述的第一阳极板和第二阳极板材料为石墨、活性炭纤维毡、活性炭纤维布、导电金属或导电金属氧化物，导电金属或导电金属氧化物涂敷有PbO₂、RuO₂、IrO₂、TiO₂、MnO₂中至少一种，第一阴极板材料为不锈钢电极、石墨、活性炭纤维毡、活性炭纤维布、导电金属或导电金属氧化物，导电金属或导电金属氧化物涂敷有PbO₂、RuO₂、IrO₂、TiO₂、MnO₂中至少一种，第二阴极板为活性炭纤维电极、石墨电极、石墨气体扩散电极、活性炭气体扩散电极、多壁纳米碳管电极，电极板形状为网状、孔状或丝栅状。

电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的方法是：电动废气处理装置在20V以上产生直流电，促使阳极室内产生大量H⁺，形成酸性氛围，pH≤1.0，阴极室产生大量OH^-，形成碱性氛围，pH≥14.0；废气集气罩中的含氰废气在电动废气处理装置中被喷淋液吸收后，氰在阴极室内99%以上转化为CN^-，然后在电作用下迁移，经过阴离子交换膜进入阳极室，并生成纯净的HCN气体，生成的HCN气体进入HCN回收储罐，获得纯度近似99.8%纯度的HCN气体，HCN气体进入吸收塔，HCN气体与吸收液对流接触，吸收液罐中的吸收液含Ag⁺，Ag⁺与CN^-生成悬液态的AgCN产品，被收集于产品罐（10）中；喷淋液池内的初始喷淋液为含NaCl、Na₂SO₄、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、NaNO₃中至少一种的含盐水，含盐量为0.01%~10%，进行间歇或连续喷淋吸收电动废气处理装置中的HCN，喷淋头为翅翼的螺旋式喷淋组件，喷淋液沿切线方向分散形成细小的雾点，HCN溶解于这些雾点中形成高效的吸收效率，在电动废气处理装置中产生的阳极液和阴极液被引出，分别进入阳极液罐、阴极液罐，阳极液罐和阴极液罐内的储液进入中和池中和，中和液用于补充喷淋池内的喷淋液；经电动废气处理装置处理后残留的低浓度含CN^-溶液进入电芬顿装置，将CN^-转化为CO₂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）能够连续无间断地稳定净化含氰废气，同时回收氰，用于工业应用；

2）中和液可补充喷淋液，形成循环；

3）将废物资源化利用，回收废气中的HCN，作为生产AgCN的原料；

4）低浓度CN^-采用电芬顿装置将CN^-转化为CO₂，实现氰零排放。

附图说明

图1是电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置结构示意图；

图2是电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的方法原理图；

图3是喷淋头示意图；

图中：废气集气罩1、压力控制仪2、电动废气处理装置3、HCN回收储罐4、气体除雾处理器5、HCN气体吸收装置6、吸收液罐7、控制阀门8、喷淋头9、产品罐10、低浓度HCN溶液罐11、喷淋液池12、在线监控器13、阳极液罐14、阴极液罐15、中和池16、阴极电芬顿装置17、离子选择性交换膜18、第一惰性填充物19、阳极室20、阴极室21、第一阳极板22和第二阳极板25、第一阴极板23和第二阴极板（26）、第一直流电源24和第二直流电源27和第二惰性填充物28。

具体实施方式

电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置包括废气集气罩1、压力控制仪2、电动废气处理装置3、HCN回收储罐4、气体除雾处理器5、HCN气体吸收装置6、吸收液罐7、控制阀门8、喷淋头9、产品罐10、低浓度HCN溶液罐11、喷淋液池12、在线监控器13、阳极液罐14、阴极液罐15、中和池16、阴极电芬顿装置17、离子选择性交换膜18、第一惰性填充物19和第二惰性填充物28、阳极室20、阴极室21、第一阳极板22和第二阳极板25、第一阴极板23和第二阴极板（26）、第一直流电源24和第二直流电源27；电动废气处理装置3包括离子选择性交换膜18、第一惰性填充物19、阳极室20、阴极室21、第一阳极板22、第一阴极板23，电动废气处理装置3本体用离子选择性交换膜18分隔成阳极室20、阴极室21，阳极室20和阴极室21内填充有惰性填充物19，阳极室20内设有第一阳极板22，第一阳极板22与第一直流电源24正极相连，阴极室21内设有第一阴极板23，第一阴极板23与第一直流电源24负极相连；废气集气罩1经压力控制仪2与电动废气处理装置3的阴极室21相连，阳极室20顶部经压力控制仪2与HCN回收储罐4相连，HCN回收储罐4顶部经压力控制仪2与吸收塔6底部相连，阳极室20底部入口经低浓度HCN溶液罐11、控制阀门8、吸收液罐7、控制阀门8与吸收塔6内的喷淋头9相连，吸收塔6内设有第二惰性填充物28，吸收塔6下部与产品罐10相连，阴极室21底部出口经在线监控器13、阴极液罐15、控制阀门8、中和池16、控制阀门8、喷淋液池12、控制阀门8、在线监控器13后分成两路，一路经控制阀门8与阳极室20内的喷淋头9相连，另一路经控制阀门8与阴极室21内的喷淋头9相连，阳极室20下部出口经在线监控器13、阳极液罐14、控制阀门8、中和池16阳极液入口相连，阴极室21上部与其他气体处理装置5相连，阴极电芬顿装置17包括第二阳极板25和第二阴极板26，第二阳极板25与第二直流电源27的正极相连，第二阴极板26与第二直流电源27的负极相连。

所述的HCN气体吸收装置6为塔状结构，HCN气体吸收装置6内填第二惰性填充物28，电动废气处理装置3内设有第一惰性填充物19，第一惰性填充物19和第二惰性填充物28为凸凹沟槽开孔瓷球、活性瓷球、开孔瓷球、微孔瓷球、蓄热瓷球、研磨瓷球、三形多孔瓷质、树脂填料中的一种或多种混合。

所述的离子选择性交换膜18为均相阴离子交换膜或异相阴离子交换膜。

所述的第一阳极板22和第二阳极板25材料为石墨、活性炭纤维毡、活性炭纤维布、导电金属或导电金属氧化物，导电金属或导电金属氧化物涂敷有PbO₂、RuO₂、IrO₂、TiO₂、MnO₂中至少一种，第一阴极板23材料为不锈钢电极、石墨、活性炭纤维毡、活性炭纤维布、导电金属或导电金属氧化物，导电金属或导电金属氧化物涂敷有PbO₂、RuO₂、IrO₂、TiO₂、MnO₂中至少一种，第二阴极板26为活性炭纤维电极、石墨电极、石墨气体扩散电极、活性炭气体扩散电极、多壁纳米碳管电极，电极板形状为网状、孔状或丝栅状。

如图2所示，电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的方法是：电动废气处理装置3在20V以上产生直流电，促使阳极室20内产生大量H⁺，形成酸性氛围，pH≤1.0，阴极室21产生大量OH^-，形成碱性氛围，pH≥14.0；废气集气罩1中的含氰废气在电动废气处理装置3中被喷淋液吸收后，氰在阴极室21内99%以上转化为CN^-，然后在电作用下迁移，经过阴离子交换膜18进入阳极室20，并生成纯净的HCN气体，生成的HCN气体进入HCN回收储罐4，获得纯度近似99.8%纯度的HCN气体，HCN气体进入吸收塔6，HCN气体与吸收液7对流接触，吸收液罐7中的吸收液含Ag⁺，Ag⁺与CN^-生成悬液态的AgCN产品，被收集于产品罐10中；喷淋液池12内的初始喷淋液为含NaCl、Na₂SO₄、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、NaNO₃中至少一种的含盐水，含盐量为0.01%~10%，进行间歇或连续喷淋吸收电动废气处理装置3中的HCN，喷淋头9为翅翼的螺旋式喷淋组件，喷淋液沿切线方向分散形成细小的雾点，HCN溶解于这些雾点中形成高效的吸收效率，在电动废气处理装置3中产生的阳极液和阴极液被引出，分别进入阳极液罐14、阴极液罐15，阳极液罐14和阴极液罐15内的储液进入中和池16中和，中和液用于补充喷淋池12内的喷淋液；经电动废气处理装置3处理后残留的低浓度含CN^-溶液进入电芬顿装置17，将CN^-转化为CO₂。

如图3所示，喷淋头9为带翅翼29的螺旋式喷淋组件。

实施例1

采用如图1所示的一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置回收碳纤维含氰废气中的HCN，并合成AgCN。废气中HCN浓度为30mg/m³，流量为100m³/h，停留时间为10min，经过电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置后，在产品罐中获得纯度为98%-99.5%的AgCN产品，经阴极电芬顿装置处理后排放的气体中HCN的含量低于0.05mg/Nm³，远远低于HCN国标最高容许浓度为0.3mg/Nm³。其中，电动废气处理装置的尺寸为3m*4m*10m，阳极为钛镀钌网状电极，阴极为不锈钢网状电极，惰性填充物为活性瓷球。

实施例2

实施例2中采用两组电动废气处理装置串联回收电石炉气中的HCN，并合成AgCN。操作步骤、AgCN回收原理与实施例1相同。废气中HCN浓度为2.45g/m³，流量为1000m³/h，炉气分两路进入两级电动废气处理装置，停留时间为20min，在产品罐中获得AgCN产品，经阴极电芬顿装置处理后排放的气体中HCN的含量低于0.25mg/Nm³，低于HCN国标最高容许浓度为0.3mg/Nm³。其中，每级电动废气处理装置的尺寸为5m*4m*10m，阳极为钛镀钌网状电极，阴极为不锈钢网状电极，惰性填充物为活性瓷球。

实施例3

实施例3中采用两组电动废气处理装置串联回收电石炉气中的HCN，废气中HCN浓度为2.45g/m³，分两路进入两级电动废气处理装置，经过电动力迁移回收与净化含氰废气的装置后，HCN纯净气体与AgNO₃吸收液逆向接触，经过电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置后，在产品罐中可获得纯度为97%-98.5%的AgCN产品，此时的AgCN为70.9%-80.5%的悬液态。

Claims

1.一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置，其特征在于包括废气集气罩（1）、压力控制仪（2）、电动废气处理装置（3）、HCN回收储罐（4）、气体除雾处理器（5）、HCN气体吸收装置（6）、吸收液罐（7）、控制阀门（8）、喷淋头（9）、产品罐（10）、低浓度HCN溶液罐（11）、喷淋液池（12）、在线监控器（13）、阳极液罐（14）、阴极液罐（15）、中和池（16）、阴极电芬顿装置（17）、第一直流电源（24）和第二直流电源（27）；电动废气处理装置（3）包括离子选择性交换膜（18）、第一惰性填充物（19）、阳极室（20）、阴极室（21）、第一阳极板（22）、第一阴极板（23），电动废气处理装置（3）本体用离子选择性交换膜（18）分隔成阳极室（20）、阴极室（21），阳极室（20）和阴极室（21）内填充有惰性填充物（19），阳极室（20）内设有第一阳极板（22），第一阳极板（22）与第一直流电源（24）正极相连，阴极室（21）内设有第一阴极板（23），第一阴极板（23）与第一直流电源（24）负极相连；废气集气罩（1）经压力控制仪（2）与电动废气处理装置（3）的阴极室（21）相连，阳极室（20）顶部经压力控制仪（2）与HCN回收储罐（4）相连，HCN回收储罐（4）顶部经压力控制仪（2）与HCN气体吸收装置（6）底部相连，阳极室（20）底部入口经低浓度HCN溶液罐（11）、控制阀门（8）、吸收液罐（7）、控制阀门（8）与HCN气体吸收装置（6）内的喷淋头（9）相连，HCN气体吸收装置（6）内设有第二惰性填充物（28），HCN气体吸收装置（6）下部与产品罐（10）相连，阴极室（21）底部出口经在线监控器（13）、阴极液罐（15）、控制阀门（8）、中和池（16）、控制阀门（8）、喷淋液池（12）、控制阀门（8）、在线监控器（13）后分成两路，一路经控制阀门（8）与阳极室（20）内的喷淋头（9）相连，另一路经控制阀门（8）与阴极室（21）内的喷淋头（9）相连，阳极室（20）下部出口经在线监控器（13）、阳极液罐（14）、控制阀门（8）、中和池（16）阳极液入口相连，阴极室（21）上部与气体除雾处理器（5）相连，阴极电芬顿装置（17）包括第二阳极板（25）和第二阴极板（26），第二阳极板（25）与第二直流电源（27）的正极相连，第二阴极板（26）与第二直流电源（27）的负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置，其特征在于所述的HCN气体吸收装置（6）为塔状结构，HCN气体吸收装置（6）内填第二惰性填充物（28），电动废气处理装置（3）内设有第一惰性填充物（19），第一惰性填充物（19）和第二惰性填充物（28）为活性瓷球、开孔瓷球、微孔瓷球、蓄热瓷球、研磨瓷球、三形多孔瓷质、树脂填料中的一种或多种混合。

3.根据权利要求1所述的一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置，其特征在于所述的离子选择性交换膜（18）为均相阴离子交换膜或异相阴离子交换膜。

4.根据权利要求1所述的一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置，其特征在于所述的第一阳极板（22）和第二阳极板（25）材料为石墨、活性炭纤维毡、活性炭纤维布、导电金属或导电金属氧化物，导电金属或导电金属氧化物涂敷有PbO₂、RuO₂、IrO₂、TiO₂、MnO₂中至少一种，第一阴极板（23）材料为石墨、活性炭纤维毡、活性炭纤维布、导电金属或导电金属氧化物，导电金属或导电金属氧化物涂敷有PbO₂、RuO₂、IrO₂、TiO₂、MnO₂中至少一种，第二阴极板（26）为活性炭纤维电极、石墨电极、活性炭气体扩散电极、多壁纳米碳管电极，电极板形状为网状、孔状或丝栅状。

5.一种使用如权利要求1所述装置电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的方法，其特征在于电动废气处理装置（3）在20V以上产生直流电，促使阳极室（20）内产生大量H⁺，形成酸性氛围，pH≤1.0，阴极室（21）产生大量OH^-，形成碱性氛围，pH≥14.0；废气集气罩（1）中的含氰废气在电动废气处理装置（3）中被喷淋液吸收后，氰在阴极室（21）内99%以上转化为CN^-，然后在电作用下迁移，经过离子选择性交换膜（18）进入阳极室（20），并生成纯净的HCN气体，生成的HCN气体进入HCN回收储罐（4），获得纯度近似99.8%纯度的HCN气体，HCN气体进入HCN气体吸收装置（6），HCN气体与吸收液罐（7）对流接触，吸收液罐（7）中的吸收液含Ag⁺，Ag⁺与CN^-生成悬液态的AgCN产品，被收集于产品罐（10）中；喷淋液池（12）内的初始喷淋液为含NaCl、Na₂SO₄、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、NaNO₃中至少一种的含盐水，含盐量为0.01%~10%，进行间歇或连续喷淋吸收电动废气处理装置（3）中的HCN，喷淋头（9）为翅翼的螺旋式喷淋组件，喷淋液沿切线方向分散形成细小的雾点，HCN溶解于这些雾点中形成高效的吸收效率，在电动废气处理装置（3）中产生的阳极液和阴极液被引出，分别进入阳极液罐（14）、阴极液罐（15），阳极液罐（14）和阴极液罐（15）内的储液进入中和池（16）中和，中和液用于补充喷淋液池（12）内的喷淋液；经电动废气处理装置（3）处理后残留的低浓度含CN^-溶液进入电芬顿装置（17），将CN^-转化为CO₂。