CN103754958A

CN103754958A - 利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺

Info

Publication number: CN103754958A
Application number: CN201410017660.0A
Authority: CN
Inventors: 李德昌; 祁方; 朱林林
Original assignee: Anhui Bayi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Anhui Bayi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明公开了一种利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，具体为：将氯化苯生产中产生的水洗废酸水中的Fe³⁺在反应釜内用还原剂还原为Fe²⁺，然后加碱水，使Fe²⁺与碱反应生成铁泥（Fe(OH)₂），铁泥再经沉降桶沉降得到铁泥固体，经压滤机压滤后在碱性条件下氧化为氧化铁黑（Fe₃O₄）；反应釜上部的清水和沉降桶上部沉降后的清水送入树脂柱进行有机物吸附，然后排入清水处理池进行处理。本发明得到产物氧化铁黑，实现了废固利用、变废为宝，节约成本；用分离沉降设备实现铁泥和水的分离，降低能耗，大大降低了水中固体不溶物含量；用树脂柱吸附水中的有机物，实现废水的达标排放。

Description

利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺

技术领域

本发明属于有机化工生产技术中的污水处理技术领域，尤其是利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺。

技术背景

氯化苯是采用苯与氯气以三氯化铁为触媒在氯化反应器内反应制取，反应后的氯化液进入水洗和碱洗工序，水洗后的废酸水中主要含有三氯化铁（含量15～20 g/L）、盐酸（质量浓度5～10%）和少量有机物；碱洗后的废碱水中主要含有氢氧化钠（质量浓度3～7%）、氢氧化铁和少量有机物。水洗和碱洗废水进入废酸水和废碱水储槽进行酸-苯以及碱-苯分离，上部有机物溢流进有机物回收储槽，然后送至氯化系统循环利用；废酸水和废碱水由储槽底部采出，送至酸碱中和槽进行酸碱中和后生成氢氧化铁（俗称“红泥”）水溶液。氢氧化铁水溶液送至压滤机，压滤后的“红泥”作为废固处理。

现有处理方法存在以下几个问题：

1、装置操作繁琐，运行不稳定，装置占地面积大；

2、水洗和碱洗废水中残留的有机物不能完全除去，酸碱中和是放热反应，导致该过程中会产生大量含苯蒸汽，不但造成空气污染，也给工人操作带来一定难度；酸碱中和槽采用钢衬瓷砖材质，间歇性操作易导致瓷砖脱落，酸碱中和槽维修次数比较频繁；酸碱中和过程中需要用到鼓风机，电机功率较大，酸碱混合效果不理想，造成能源浪费；

3、“红泥”温度和有机物含量都比较高，需要频繁更换压滤机滤板，间接地增加了生产成本；并且，废水处理得到的产物“红泥”有机物含量超标，由于没有更好地处理方法，只能作为废固处理，不仅消耗大量的人力、物力，而且环境污染严重，废水排放不达标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，不仅能解决氯化苯生产过程中废水难以处理的问题，而且能够变废为宝，且工艺流程简洁，能耗低，环保，易操作。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，具体步骤如下：

（1）进废酸水：向反应容器中加入废酸水，直到液面达到反应容器容积的70～80 %，开启蒸汽阀门和搅拌；

（2）加还原剂：待反应容器内温度达到60～80 ℃时关闭蒸汽阀门，加入还原剂，将废酸水中的Fe³⁺还原为Fe²⁺；

（3）进碱水：待还原剂完全溶解后，向反应容器内加碱水，直到反应釜内pH≥12，此时Fe²⁺反应生成Fe(OH)₂（铁泥）；

（4）沉降分离：从反应容器底部将反应后的溶液送入沉降桶内进行沉降，然后将沉淀的Fe(OH)₂（铁泥）从沉降桶底部排出至铁泥槽；

（5）压滤、氧化：将铁泥槽内的Fe(OH)₂（铁泥）送入压滤机进行压滤，压滤后的Fe(OH)₂固体经氧化得到氧化铁黑（Fe₃O₄）；

步骤（1）中所述废酸水为氯化苯生产工艺反应后氯化液经水洗产生的废酸水。

步骤（3）中所述碱水为氯化苯生产工艺反应后氯化液经碱洗产生的废碱水、氢氧化钠的水溶液或二者的混合液。

步骤（1）中蒸汽压为0.1～0.2 MPa，搅拌速度为50～80 r/min。

步骤（2）所述还原剂是铁，还原剂与溶液中三价铁离子的摩尔比1:1.5～2.5。

步骤（3）所述碱水中氢氧化钠质量浓度为5～32%。

为简洁说明问题起见，以下对本发明所述利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺均简称为本工艺。

氧化铁黑的成分为Fe₃O₄，是一种常用的磁性材料。本发明通过利用氯化苯生产过程中产生的含三氯化铁的废酸水和含氢氧化钠的废碱水制取氧化铁黑，不仅实现了氧化铁黑的制备，变废为宝，节约成本；还用分离沉降设备实现铁泥和水的分离，降低能耗，用树脂柱吸附沉降后的水中的有机物，实现废水的达标排放。

本工艺步骤（2）的反应原理为：

Figure 2014100176600100002DEST_PATH_IMAGE002

本工艺步骤（3）的反应原理为：

Figure 2014100176600100002DEST_PATH_IMAGE004

本工艺步骤（5）的反应原理为：

Figure 2014100176600100002DEST_PATH_IMAGE006

本工艺有效抑制了废固的排放，减少了废固中有机物的含量，延长了设备的使用寿命，同时减少了后续废水中有机物的含量，延长树脂使用时间；反应过程中含苯蒸汽进入气相冷凝器，防止其在大气中的富集，优化了工人的操作环境；降低管道和设备的运转负荷，实现废水的达标排放，达到了节能、降耗、减排的要求，减小了废水处理难度和强度，降低了废水处理费用，做到了废水处理资源化、无害化、减量化，进而降低了整个氯化苯生产的生产成本。

本工艺操作简单，运行稳定，装置占地面积小，实现固废的资源化利用以及废水的达标排放。

附图说明

图1是本工艺的流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1所示：

利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，具体步骤如下：

（1）进废酸水：检查水洗废水槽1的液位，向钛反应釜3中进废酸水，当液面达到反应釜3容积的70%时，停止进废酸水，开启蒸汽阀门，蒸汽压力控制在0.1 MPa，控制搅拌速度在80 r/min匀速搅拌；

（2）加还原剂：待反应温度达到60 ℃时关闭蒸汽阀门，根据溶液中三价铁离子与还原剂的摩尔比为1.5:1加入还原剂4，还原剂4是还原铁粉，当溶液颜色由浅黄色变为黄绿色，即可认为还原铁粉完全溶解，此时废酸水中的Fe³⁺被还原为Fe²⁺；

（3）进碱水：待还原剂4完全溶解后，向反应釜3内加碱水，碱水是氯化苯生产工艺反应后氯化液经碱洗产生的废碱水2，碱水中氢氧化钠质量浓度为5%，通过自动阀调节流量，先期控制流量为2.5 m³/h，待溶液pH变为7时（用普通pH试纸确定），控制流量为1 m³/h，至pH变为12时停止进碱水，此时Fe²⁺反应生成Fe(OH)₂，可观察到反应釜3内液体颜色变为油黑，且能够迅速沉降分离；

（4）沉降分离：启动铁泥中间泵5，使反应釜3内底部的油黑状铁泥水（Fe(OH)₂水）进入沉降桶6内，控制流量为4 m³/h，1小时后打开沉降桶6底部排泥管道阀门，将沉淀的铁泥（Fe(OH)₂）送至铁泥槽7，铁泥为粘稠的油黑膏状，沉降桶6顶部溢流的清水进入清水槽10中；

（5）压滤、氧化：将铁泥槽7内的铁泥（Fe(OH)₂）用铁泥泵8送入压滤机9进行压滤，压滤后的铁泥（Fe(OH)₂）固体经氧化得到氧化铁黑（Fe₃O₄）；

（6）吸附有机物：检查进树脂柱清水泵11进出口阀门开关和电机正反转，确定正常以后，启动清水泵11，使清水槽10内的清水从清水槽10底部泵入树脂柱12内，控制流量为8 m³/h，吸附后的清水从树脂柱12的底部排出至清水处理池13进行后处理，每2小时取一次排出的清水进行跟踪，稳定以后吸附后排出的清水中有机物含量为0.65 ppm。

实施例2

如图1所示：

（1）进废酸水：检查水洗废水槽1的液位，向钛反应釜3中进废酸水，当液面达到反应釜3容积的80%时，停止进废酸水，开启蒸汽阀门，蒸汽压力控制在0.2 MPa，控制搅拌速度在50 r/min的转速转动搅拌；

（2）加还原剂：待反应温度达到80 ℃时关闭蒸汽阀门，根据溶液中三价铁离子与还原剂的摩尔比为2.5:1加入还原剂4，还原剂4是还原铁粉，当溶液颜色由浅黄色变为黄绿色，即可认为还原铁粉完全溶解，此时废酸水中的Fe³⁺被还原为Fe²⁺；

（3）进碱水：待还原剂4完全溶解后，向反应釜3内加碱水，碱水是氯化苯生产工艺反应后氯化液经碱洗产生的废碱水2与氢氧化钠水溶液的混合液，碱水中氢氧化钠质量浓度为32%，通过自动阀调节流量，先期控制流量为3 m³/h，待溶液pH变为7时（用普通pH试纸确定），控制流量为1.1 m³/h，至pH>12时停止，此时Fe²⁺反应生成Fe(OH)₂，可观察到反应釜3内液体颜色变为油黑，且能够迅速沉降分离；

（4）沉降分离：启动铁泥中间泵5，使反应釜3内底部的油黑状铁泥水（Fe(OH)₂水）进入沉降桶6内，控制流量为4.5 m³/h，1.2小时后打开沉降桶6底部排泥管道阀门，将沉淀的铁泥（Fe(OH)₂）送至铁泥槽7，铁泥为粘稠的油黑膏状，沉降桶6顶部溢流的清水进入清水槽10中；

（6）吸附有机物：检查进树脂柱清水泵11进出口阀门开关和电机正反转，确定正常以后，启动清水泵11，使清水槽10内的清水从清水槽10底部泵入树脂柱12内，控制流量为9 m³/h，吸附后的清水从树脂柱12的底部排出至清水处理池13进行后处理，每1小时取一次排出的清水进行跟踪，稳定以后吸附后排出的清水中有机物含量为0.72 ppm。

上述两个实施例中，反应釜3和树脂柱12中的有机物气体均从顶部排出至气体冷凝器14中进行冷凝处理，减少易挥发的有机物气体，例如苯等，对环境的污染。

Claims

1.利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，其特征在于：所述步骤为：

（3）进碱水：待还原剂完全溶解后，向反应容器内加入碱水，直到反应釜内pH≥12，此时Fe²⁺反应生成Fe(OH)₂；

（4）沉降分离：从反应容器底部将反应后的溶液送入沉降桶内进行沉降，然后将沉淀的Fe(OH)₂从沉降桶底部排出至铁泥槽；

（5）压滤、氧化：将铁泥槽内的Fe(OH)₂送入压滤机进行压滤，压滤后的Fe(OH)₂固体经氧化得到氧化铁黑；

步骤（1）中所述废酸水为氯化苯生产工艺反应后氯化液经水洗产生的废酸水；

2.如权利要求1所述的利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤（1）中蒸汽压为0.1～0.2 MPa，搅拌速度为50～80 r/min。

3.如权利要求1所述的利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤（2）所述还原剂是铁，还原剂与废酸水中Fe³⁺的摩尔比1:1.5～2.5。

4.如权利要求1所述的利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤（3）所述碱水中氢氧化钠含量为5～32%。

5.如权利要求1所述的利用氯化苯生产的废水制备氧化铁黑的工艺，其特征在于：步骤（4）中沉降桶上部的清水排入清水槽，并送至树脂柱进行有机物吸附。