CN103523754A - 一种二氧化氯反应残液综合利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化氯反应残液综合利用工艺，包含以下工艺步骤：二氧化氯生产单元→反应残液酸碱调节单元→蒸发单元→离心分离单元→回用与副产品产生单元，该综合利用工艺将二氧化氯反应残液通过蒸发浓缩去除反应残液中的多余水分、溶解性二氧化氯，保留含含盐和硫酸溶液的母液；其中所述的多余水分、溶解性二氧化氯通过二氧化氯吸收塔吸收，制取稳定性二氧化氯；所述的含硫酸氢钠晶体和硫酸溶液的母液通过离心分离出硫酸氢钠晶体和上清液，上清液回用，与新鲜浓硫酸混合用于过氧化氢法制备二氧化氯。本发明实现了过氧化氢法制备二氧化氯反应残液的零排放；二次污染少，废液综合利用程度高，具有良好的经济效益和环境效益。

Description

一种二氧化氯反应残液综合利用工艺
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种二氧化氯反应残液综合利用工艺。
背景技术
二氧化氯是一种优良的杀菌消毒剂、强氧化剂、漂白剂。它广泛应用于饮用水杀菌消毒、养殖业、渔业杀菌消毒保鲜、工业废水处理、纸浆漂白等领域。
二氧化氯一般都是通过在酸性环境中还原氯酸钠而制得。常用的还原剂有二氧化硫、甲醇、氯化钠、盐酸以及过氧化氢等。相对而言，采用过氧化氢作还原剂，生产过程效率高，产品纯度高，反应速率快。目前，过氧化氢还原氯酸钠制备二氧化氯的新型工艺并得到工业化应用。它能够高效制得不含有害成分的高纯度二氧化氯。然而，为达到较高的反应效率，采用过氧化氢还原法制备二氧化氯通常需要在强酸溶液(［H+］≈8mol/L)中进行。这使得反应结束后产生大量强酸性残液。残液中除了含有较高浓度的H+外，还含有大量Na+、SO4 2-以及少量未反应完的ClO3 -。若不通过合理的技术手段实现酸的回用和盐的提取，则既浪费资源又污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化氯反应残液综合利用工艺，以实现对过氧化氢法制备二氧化氯反应残液的综合利用，解决残液的污染等问题。
一种二氧化氯反应残液综合利用工艺，包含以下工艺步骤：二氧化氯生产单元→反应残液酸碱调节单元→蒸发单元→离心分离单元→回用与副产品产生单元；具体工艺如下：
（A）二氧化氯生产单元：以NaClO3，H2SO4，H2O2为原料过氧化氢法制备二氧化氯，各原料的浓度分别为：n(NaClO3)：2～4mol/L，n(H2O2)/n(NaClO3)=0.5，n(H2SO4)/n(NaClO3)=0.5～2，反应温度为60～90℃；
（B）反应残液酸碱调节单元：根据原料n(H2SO4)/n(NaClO3)的比值大小分为两类情况分别对待：a、当n(H2SO4)/n(NaClO3)=0.5～1时需向反应残液中加碱，加碱物质的量为[n(H2SO4)-n(NaClO3)/2]*2；b、当n(H2SO4)/n(NaClO3)=1～2时，无需加碱调节；
（C）蒸发单元：蒸发出的蒸汽通入二氧化氯生产单元的二氧化氯吸收塔制取稳定性二氧化氯，剩余的含盐溶液进入离心分离单元；
（D）离心分离单元：包含了采盐和离心分离两个子单元，采盐单元将含盐溶液从蒸发单元采出，离心分离单元将固液进行分离；
（E）回用与副产品精制单元：根据（B）步骤中所述的两种情况，经离心分离单元分别得到不同的产品，母液回不同工艺单元：当n(H2SO4)/n(NaClO3)=0.5～1时，离心分离出的产品为Na2SO4，母液回流至蒸发单元；当n(H2SO4)/n(NaClO3)=1～2时，离心分离出的产品为NaHSO4，母液中含有较高浓度酸回流至二氧化氯生产单元。
蒸发单元的蒸发设备材质优选石墨。
蒸发单元优选采用负压真空蒸发，真空度为0.02～0.04Mpa。
有益效果
1、本发明实现了过氧化氢法制备二氧化氯反应残液的零排放；
2、本发明通过将离心上清回用于过氧化氢法制备二氧化氯，实现了酸使用量的最小化；
3、制得了硫酸钠和硫酸氢钠副产盐；
4、本发明二次污染少，废液综合利用程度高，具有良好的经济效益和环境效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
过氧化氢法制备二氧化氯生产单元：原料投加浓度分别为NaClO3：2mol/L、H2O2：1mol/L、H2SO4：1.5mol/L，得到的反应残液中各离子浓度分别为Na+：2mol/L、H+：1mol/L、SO4 2-：1.5mol/L。
反应残液酸碱调节单元：酸碱调节过程中加碱（NaOH）1mol/L。
蒸发单元：蒸发设备材质选用石墨，采用负压真空蒸发，真空度为0.04MPa，蒸发出的蒸汽通入二氧化氯生产单元的二氧化氯吸收塔制取稳定性二氧化氯，经蒸发后每升反应残液得到1.5molNa2SO4，无其它任何三废产生；
离心分离单元：采盐泵将蒸发设备中的Na2SO4采集治病输送至离心单元，进行离心分离。
回用与副产品精制单元：经离心分离后的母液回流至蒸发单元，得到的沉淀Na2SO4进行精制得Na2SO4产品。
实施例2
过氧化氢法制备二氧化氯生产单元：原料投加浓度分别为NaClO3：2mol/L、H2O2：1mol/L、H2SO4：2mol/L，得到的反应残液中各离子浓度分别为Na+：2mol/L、H+：2mol/L、SO4 2-：2mol/L。
反应残液酸碱调节单元：酸碱调节过程中不加碱（NaOH）。
蒸发单元：蒸发设备材质选用石墨，采用负压真空蒸发，真空度为0.03MPa，蒸发出的蒸汽通入二氧化氯生产单元的二氧化氯吸收塔制取稳定性二氧化氯，经蒸发后每升反应残液得到2mol NaHSO4，无其它任何三废产生。
离心分离单元：采盐泵将蒸发设备中的含NaHSO4溶液采集治病输送至离心单元，进行离心分离。
回用与副产品精制单元：经离心分离后的母液中含有较高浓度酸，回流至二氧化氯生产单元回流，得到的沉淀NaHSO4进行精制得NaHSO4产品。
实施例3
过氧化氢法制备二氧化氯生产单元：原料投加浓度分别为NaClO3：3mol/L、H2O2：1.5mol/L、H2SO4：4.5mol/L，得到的反应残液中各离子浓度分别为Na+：3mol/L、H+：6mol/L、SO4 2-：4.5mol/L。
反应残液酸碱调节单元：酸碱调节过程中不加碱（NaOH）。
蒸发单元：蒸发设备材质选用石墨，采用负压真空蒸发，真空度为0.02MPa，蒸发出的蒸汽通入二氧化氯生产单元的二氧化氯吸收塔制取稳定性二氧化氯，经蒸发后每升反应残液得到3molNaHSO4，1.5molH2SO4，NaHSO4作为副产品；
离心分离单元：采盐泵将蒸发设备中的含NaHSO4溶液采集治病输送至离心单元，进行离心分离。
回用与副产品精制单元：经离心分离后的母液中含有较高浓度H2SO4，回用于二氧化氯生产单元，减少初始酸的投加量，增强反应体系酸浓度，提高反应效率，无其它任何三废产生；得到的沉淀NaHSO4进行精制得NaHSO4产品。

Claims (3)

1.一种二氧化氯反应残液综合利用工艺，其特征在于，包含以下工艺步骤：二氧化氯生产单元→反应残液酸碱调节单元→蒸发单元→离心分离单元→回用与副产品产生单元；具体工艺如下：
（A）二氧化氯生产单元：以NaClO3，H2SO4，H2O2为原料过氧化氢法制备二氧化氯，各原料的浓度分别为：n(NaClO3)：2～4mol/L，n(H2O2)/n(NaClO3)=0.5，n(H2SO4)/n(NaClO3)=0.5～2，反应温度为60～90℃；
（B）反应残液酸碱调节单元：根据原料n(H2SO4)/n(NaClO3)的比值大小分为两类情况分别对待：a、当n(H2SO4)/n(NaClO3)=0.5～1时需向反应残液中加碱，加碱物质的量为[n(H2SO4)-n(NaClO3)/2]*2；b、当n(H2SO4)/n(NaClO3)=1～2时，无需加碱调节；
（C）蒸发单元：蒸发出的蒸汽通入二氧化氯生产单元的二氧化氯吸收塔制取稳定性二氧化氯，剩余的含盐溶液进入离心分离单元；
（D）离心分离单元：包含了采盐和离心分离两个子单元，采盐单元将含盐溶液从蒸发单元采出，离心分离单元将固液进行分离；
（E）回用与副产品精制单元：根据（B）步骤中所述的两种情况，经离心分离单元分别得到不同的产品，母液回不同工艺单元：当n(H2SO4)/n(NaClO3)=0.5～1时，离心分离出的产品为Na2SO4，母液回流至蒸发单元；当n(H2SO4)/n(NaClO3)=1～2时，离心分离出的产品为NaHSO4，母液中含有较高浓度酸回流至二氧化氯生产单元。
2.根据权利要求1所述的二氧化氯反应残液综合利用工艺，其特征在于蒸发单元的蒸发设备材质选用石墨。
3.根据权利要求1所述的二氧化氯反应残液综合利用工艺，其特征在于蒸发单元采用负压真空蒸发，真空度为0.02～0.04Mpa。
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