CN106031883A - 湿法回收钴锰催化剂的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法回收催化剂装置，由萃取分离系统和中和沉淀分离系统两部分组成，其中：所述萃取分离系统包括依次顺序设置的打浆罐、初级萃取过滤器、一级液液分离器、水相储罐、静态混合器、以及二级液液分离器；所述中和沉淀分离系统包括依次顺序连接的铁沉淀罐、金属捕捉过滤器、钴锰沉淀罐、钴锰沉淀过滤器、以及钴锰溶解罐。本发明还公开了相应的湿法回收催化剂的方法。本发明的湿法回收催化剂的装置和方法环保清洁、自动化程度高、再生效率高，大大降低了有机污染物的排放，解决了钴锰复合催化剂长效稳定回收再生的问题，保证钴锰复合催化剂和有机物的有效回用，有效实现污染物减排。

Description

湿法回收钴锰催化剂的装置及方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体地说，是关于一种氧化反应工艺中从氧化残渣中湿法回收钴锰催化剂的装置及方法。

背景技术

钴锰催化剂作为一种复合催化剂，以其良好的催化稳定性和活性广泛应用于有机化合物的氧化反应。但是由于钴锰复合催化剂价格昂贵，如果频繁更换必然大大增加运行成本，同时还会造成重金属污染，增加后处理的负担。因此，需要对参与氧化反应后的钴锰复合催化剂进行回收再利用，从而达到回收金属催化剂的目的，降低生产运行成本，减少下游污染。

目前，钴锰复合催化剂的回收主要采用控制pH值，对钴锰离子进行沉淀分离的方式，但现有技术存在以下缺点：

1、氧化残渣的有机固体分离采用板框压滤机进行分离处理，分离效率低，经常需要人工清洗维护，工作环境较差。

2、钴锰催化剂再生效率不高，回报率低；

3、氧化残渣中的有机物不能有效回收，造成很大的浪费，而且会造成环境污染，增加后处理难度。

因此，需要一种更好的手段，能有效地对氧化残渣中的钴锰催化剂加以回收利用，同时又能回收氧化残渣中的有机物。

发明内容

本发明的第一个方面，在于提供一种有机化合物氧化反应工艺中从氧化残渣中湿法回收钴锰催化剂的装置，以解决钴锰复合催化剂长效稳定回收再生的问题，保证氧化段钴锰复合催化剂和有机物的有效回用，有效实现污染物减排。

为实现上述目的，本发明的湿法回收催化剂的装置由萃取分离系统和中和沉淀分离系统两部分组成，其中：

所述萃取分离系统包括依次顺序设置的打浆罐、初级萃取过滤器、一级液液分离器、水相储罐、静态混合器、以及二级液液分离器；

所述中和沉淀分离系统包括依次顺序连接的铁沉淀罐、金属捕捉过滤器、钴锰沉淀罐、钴锰沉淀过滤器、以及钴锰溶解罐。

根据本发明，所述打浆罐、钴锰沉淀罐和钴锰溶解罐上均设有搅拌器。

根据本发明的一个优选实施例，所述一级液液分离器的后端还连设一溶剂储罐。

根据本发明，所述打浆罐与初级萃取过滤器之间、水相储罐和静态混合器之间、铁沉淀罐和金属捕捉过滤器之间、以及钴锰沉淀罐和钴锰沉淀过滤器之间均设有供液泵。

根据一个优选实施例，所述金属捕捉过滤器为一个或者是并列的多个。

根据另一个优选实施例，所述初级萃取过滤器采用外滤式集束式过滤器，过滤器内部过滤元件采用6+1式的金属支撑骨架，包括一根不钻孔的中心管及围绕中心管的六根钻孔的流通管，外部是包裹在六根流通管外围的滤布。

进一步的，所述外滤式集束式过滤器的内部设有喷淋装置，用于对滤饼进行喷淋洗涤。

根据本发明，所述一级液液分离器和二级液液分离器采用倾斜式波纹板作为聚结元件。

根据本发明，所述金属捕捉过滤器和钴锰沉淀过滤器采用内滤式芯式过滤器，过滤器内部过滤元件采用高精度金属粉末烧结滤芯，过滤精度为0.5μm。

本发明的第二个方面，提供了一种氧化反应工艺中从氧化残渣中湿法回收钴锰催化剂的方法，包括以下步骤：

A、初级萃取：氧化反应后的氧化残渣在打浆罐内与有机相和水充分搅拌混合，萃取氧化残渣中的可溶性有机物和水溶性化合物；

B、初级萃取分离：初级萃取后的有机相、水和有机固体混合物进入初级萃取过滤器进行固液分离，有机固体被过滤元件拦截分离，有机相和水的混合相进入一级液液分离器；

C、一级液液分离：有机相和水混合物在一级液液分离器内进行初级分离，分离后的水相进入水相储罐；

D、二次萃取：水相在静态混合器内与外来洁净有机相相混合，有机相对水相中的部分可溶性有机物进行二次萃取；

E、二级液液分离：有机相和水混合物在二级液液分离器内进行二次液液分离，有机相进入打浆罐，水相进入铁沉淀罐；

F、一次中和：水相溶液在铁沉淀罐内与碱液中和，使水相中的铁离子转化为铁系沉淀物析出；

G、铁系沉淀物固液分离：水相溶液经碱溶液一次中和后，含有铁系沉淀物的水相溶液进入金属捕捉过滤器进行固液分离，铁系沉淀物被过滤元件拦截分离，滤后液进入钴锰沉淀罐；

H、二次中和：滤后水相溶液在钴锰沉淀罐内与碱液中和，使水相中的钴锰离子转化为钴锰沉淀物析出；

I、钴锰沉淀物固液分离：含有钴锰沉淀物的水相溶液经钴锰沉淀过滤器供液泵输送至钴锰沉淀过滤器，钴锰沉淀物被过滤元件拦截分离，滤后液进入污水处理装置，被拦截的钴锰沉淀物排入过滤器下方的钴锰溶解罐，经醋酸和水打浆，与新鲜催化剂调配后再次使用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用有机相溶剂萃取回收水相中的可溶性有机物，大大降低了下游废水处理的负担，同时可溶性有机物可再生回用，提高了副产物的再利用价值和钴锰催化剂的回收利用率。

2、本发明采用全自动反清洗集束式过滤器和全自动反清洗金属芯式过滤器进行固液分离，从液相中将金属催化剂分离出来。整个运行过程可采用全密闭操作，PLC全自动控制，过滤设备在线反清洗，大大降低了人工操作强度和运行维护费用，改善了设备操作环境，清洁环保。

3、本发明采用倾斜式波纹板分离器对有机相和水相进行分离，利用了物料的不同张力的原理，使得相分离效率更高，稳定性更好。

4、本发明采用外滤式集束式过滤器对有机固体杂质进行分离，采用加压气与喷淋水结合的方式，对有机固体形成的滤饼进行洗涤干燥，大大降低待回收的有机固体中钴锰离子的含量，并可实现干渣排放，有效回收有机固体。

5、本发明采用高孔隙率金属粉末烧结滤芯对铁系沉淀物和钴锰沉淀物进行分离，分离效果更好，过滤精度高，耐压强度好，具有很好的清洗再生效果。

附图说明

图 1为本发明的湿法回收催化剂的装置的工艺装置流程图。

图 2为外滤式集束式过滤器的内部过滤元件的结构示意图。

图 3为本发明的湿法回收催化剂的装置的操作流程示意图。

图号说明：

1、打浆罐；2、搅拌器；3、初提分离供液泵；4、初级萃取过滤器；

5、一级液液分离器；6、溶剂储罐；7、水相储罐；8、二级萃取供液泵；

9、静态混合器；10、二级液液分离器；11、铁沉淀罐；

12、铁沉淀供液泵；13、金属捕捉过滤器；14、钴锰沉淀罐；

15、钴锰沉淀供液泵；16、钴锰沉淀过滤器；17、钴锰溶解罐；

20、中心管；21、流通管；22、滤布。

具体实施方式

以下结合附图，以具体实施例对本发明的湿法回收催化剂的装置及方法作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

如图 1所示，为本发明的湿法回收催化剂的装置的工艺装置流程图，用于有机化合物氧化反应工艺中从氧化残渣中湿法回收钴锰催化剂。如图所示，本发明的装置由萃取分离系统和中和沉淀分离系统两部分组成，其中：

所述萃取分离系统包括依次顺序设置的打浆罐1、初级萃取过滤器4、一级液液分离器5、水相储罐7、静态混合器9、二级液液分离器10，其中：

打浆罐1用于将氧化残渣与水和有机溶剂进行混合，以对氧化残渣进行初级萃取，除去氧化残渣中的部分有机溶解物和水溶性化合物；

初级萃取过滤器4用于过滤去除经初级萃取后的不溶性残渣；

一级液液分离器5用于对初级萃取液进行液液分离，以除去有机相；

水相储罐7用于接收从一级液液分离器5分离出的水相；

静态混合器9用于将从一级液液分离器5分离出的水相与外来洁净有机溶剂进行混合；

二级液液分离器10用于对二级萃取液后的水相进行液液分离。

优选的，所述打浆罐1上设有搅拌器2，以通过搅拌使氧化残渣与水和有机溶 剂充分混合；一级液液分离器5的后端还连设一溶剂储罐6，用于接收一级液液分离器5中分离出的有机相；打浆罐1与初级萃取过滤器4之间设有初提分离供液泵3，水相储罐7和静态混合器9之间设有二级萃取供液泵8。

所述中和沉淀分离系统包括依次顺序连接的铁沉淀罐11、金属捕捉过滤器13、钴锰沉淀罐14、钴锰沉淀过滤器16、以及钴锰溶解罐17，其中：

铁沉淀罐11用于接收来自二级液液分离器10的水相，并设有通入碱液的管线，以通过通入碱液中和水相的方式得到铁系沉淀物；

金属捕捉过滤器13用于去除铁系沉淀物；

钴锰沉淀罐14用于接收除去铁系沉淀物的水相，并同样设有通入碱液的管线，以通过水相与碱液的二次中和，得到钴锰沉淀物；

钴锰沉淀过滤器16用于过滤得到钴锰沉淀物，滤液则进一步输送至污水处理；

钴锰溶解罐17用于对钴锰沉淀物进行溶解以进行再生利用。

优选的，所述铁沉淀罐11和金属捕捉过滤器13之间设有铁沉淀供液泵12，钴锰沉淀罐14和钴锰沉淀过滤器16之间设有钴锰沉淀供液泵15；此外，金属捕捉过滤器13可以是一个或者是并列的多个；钴锰沉淀罐14上可以设有搅拌器2，以使水相与碱液充分混合；钴锰溶解罐17上也设有搅拌器2，以便于钴锰沉淀物的充分溶解。

进一步的，初级萃取过滤器4采用外滤式集束式过滤器，如图 2所示，所述过滤器的内部过滤元件(参见CN200720046612.X)采用6+1式的金属支撑骨架，包括一根不钻孔的中心管20及围绕中心管的六根钻孔的流通管21，外部是包裹在六根流通管21外围的滤布22；集束式过滤器内部可进一步设置喷淋装置(图中未示出)，以实现对滤饼的喷淋洗涤。

本发明的装置中，一级液液分离器5和二级液液分离10采用倾斜式波纹板分离器(CN 201320756856.2)。

本发明的装置中，金属捕捉过滤器13和钴锰沉淀过滤器16采用内滤式芯式过滤器，过滤器内部过滤元件采用高精度金属粉末烧结滤芯，过滤精度为0.5μm。

采用以上装置，在萃取分离环节(萃取分离系统)，氧化残渣首先以有机溶剂和水进行初级萃取，去除其中的有机溶解物和水溶性化合物，随后进行固液分离，除去未溶解的氧化残渣；接着进行液液分离，除去其中的有机相，水相则通过洁净有机相进行二次萃取，萃取液再次进行液液分离，分离后的有机相返回初级萃取步 骤，水相则进入中和沉淀分离系统；

在中和沉淀分离环节(中和沉淀分离系统)，首先往水相中通入碱液进行中和，得到铁系沉淀物；经过滤除去铁系沉淀物后，水相中再次通入碱液进行二次中和，得到钴锰沉淀物；然后过滤得到钴锰沉淀物，进一步加以溶解后再生回用。

在萃取分离环节，初级萃取液经液液分离后的有机相进一步加以回收，以回收利用其中的可溶性有机物。

在中和沉淀分离环节，过滤掉钴锰沉淀物后的水相进一步进入污水处理环节，以免对环境造成污染。

图 3显示了采用本发明的装置回收氧化残渣中的钴锰催化剂的工艺流程，包括以下步骤：

A、初级萃取：氧化反应后的氧化残渣在打浆罐内与有机相和水充分搅拌混合，萃取氧化残渣中的可溶性有机物；

B、初级萃取分离：有机相、水和有机固体混合物经初提分离供液泵3增压后进入初级萃取过滤器4进行固液分离，有机固体被过滤元件拦截分离，有机相和水的混合相进入一级液液分离器5；

C、一级液液分离：有机相和水混合物在一级液液分离器4内进行初级分离，有机相相进入溶剂储罐6，水相进入水相储罐7；

D、二次萃取：水相经二级萃取供液泵8增压，在静态混合器9内与外来洁净有机相相混合，有机相对水相中的部分可溶性有机物进行二次萃取；

E、二级液液分离：有机相和水混合物在二级液液分离器10内进行二次液液分离，有机相进入打浆罐1，水相进入铁沉淀罐11；

F、一次中和：水相溶液在铁沉淀罐11内与碱中和，使水相中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀析出；

G、铁系沉淀物固液分离：水相溶液经碱溶液一次中和后，含有氢氧化铁沉淀的水相溶液经铁沉淀供液泵12输送至金属捕捉过滤器13进行固液分离，氢氧化铁沉淀被过滤元件拦截分离，滤后液进入钴锰沉淀罐14；

H、二次中和：滤后水相溶液在钴锰沉淀罐14内与碱中和，使水相中的钴锰离子转化为碳酸盐沉淀析出；

I、钴锰沉淀物固液分离：含有钴锰碳酸盐沉淀的水相溶液经钴锰沉淀过滤器供液泵15输送至钴锰沉淀过滤器16，钴锰碳酸盐沉淀被过滤元件拦截分离，滤后液 进入污水处理装置，被拦截的钴锰沉淀排入过滤器下方的钴锰溶解罐17，经醋酸和水打浆，与新鲜催化剂调配后可再次使用；

上述步骤中，所述的碱为氢氧化钠或碳酸钠水溶液。

采用本发明的装置和方法，钴锰催化剂回收转化率可达到85％以上。

Claims (10)

1.一种湿法回收催化剂的装置，用于钴锰复合催化剂的回收，其特征在于，所述装置由萃取分离系统和中和沉淀分离系统两部分组成，其中：

所述萃取分离系统包括依次顺序设置的打浆罐、初级萃取过滤器、一级液液分离器、水相储罐、静态混合器、以及二级液液分离器；

所述中和沉淀分离系统包括依次顺序连接的铁沉淀罐、金属捕捉过滤器、钴锰沉淀罐、钴锰沉淀过滤器、以及钴锰溶解罐。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述打浆罐、钴锰沉淀罐和钴锰溶解罐上均设有搅拌器。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一级液液分离器的后端还连设一溶剂储罐。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述打浆罐与初级萃取过滤器之间、水相储罐和静态混合器之间、铁沉淀罐和金属捕捉过滤器之间、以及钴锰沉淀罐和钴锰沉淀过滤器之间均设有供液泵。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属捕捉过滤器为一个或者是并列的多个。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述初级萃取过滤器采用外滤式集束式过滤器，过滤器内部过滤元件采用6+1式的金属支撑骨架，包括一根不钻孔的中心管及围绕中心管的六根钻孔的流通管，外部是包裹在六根流通管外围的滤布。

7.如权利要求6所述装置，其特征在于，所述外滤式集束式过滤器的内部设有喷淋装置，用于对滤饼进行喷淋洗涤。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一级液液分离器和二级液液分离器采用倾斜式波纹板作为聚结元件。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属捕捉过滤器和钴锰沉淀过滤器采用内滤式芯式过滤器，过滤器内部过滤元件采用高精度金属粉末烧结滤芯，过滤精度为0.5μm。

10.采用权利要求1～9中任一项所述的湿法回收催化剂装置回收钴锰催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：

A、初级萃取：含有钴锰离子的残渣在打浆罐内与有机相和水充分搅拌混合，萃取残渣中的可溶性有机物和水溶性化合物；

B、初级萃取分离：初级萃取后的有机相、水和有机固体混合物进入初级萃取过滤器进行固液分离，有机固体被过滤元件拦截分离，有机相和水的混合相进入一级液液分离器；

C、一级液液分离：有机相和水混合物在一级液液分离器内进行初级分离，分离后的水相进入水相储罐；

D、二次萃取：水相在静态混合器内与外来洁净有机相相混合，有机相对水相中的部分可溶性有机物进行二次萃取；

E、二级液液分离：有机相和水混合物在二级液液分离器内进行二次液液分离，有机相进入打浆罐，水相进入铁沉淀罐；

F、一次中和：水相溶液在铁沉淀罐内与碱液中和，使水相中的铁离子转化为铁系沉淀物析出；

G、铁系沉淀物固液分离：水相溶液经碱溶液一次中和后，含有铁系沉淀物的水相溶液进入金属捕捉过滤器进行固液分离，铁系沉淀物被过滤元件拦截分离，滤后液进入钴锰沉淀罐；

H、二次中和：滤后水相溶液在钴锰沉淀罐内与碱液中和，使水相中的钴锰离子转化为钴锰沉淀物析出；

I、钴锰沉淀物固液分离：含有钴锰沉淀物的水相溶液经钴锰沉淀过滤器供液泵输送至钴锰沉淀过滤器，钴锰沉淀物被过滤元件拦截分离，滤后液进入污水处理装置，被拦截的钴锰沉淀物排入过滤器下方的钴锰溶解罐，经醋酸和水打浆，与新鲜催化剂调配后再次使用。