CN109289938A - 一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法 - Google Patents

一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种离子交换树脂生产技术领域,具体涉及一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法;步骤为:将离子交换树脂制备过程中使用的水解液进行回收,搅拌状态下使用冷冻盐水进行冷却处理,进行结晶浓缩,得到硫酸铵物质,待液体下层完全形成结晶后,将上层硫酸溶液进行回收;将反应釜再次升温,将硫酸铵结晶完全溶解,同时实现硫酸铵溶液的回收;利用分离提纯后的硫酸溶液进行后续性能测试:选用提纯后硫酸液配制水解液,加入大孔型丙烯酸系白球,进行水解反应,反应结束后,进行套酸、稀释、水洗至pH为3~4时得到树脂产品;本发明达到降低酸耗和减少废酸排放的目的,实现清洁生产和资源再利用的要求,应用前景广阔。

Description

一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法
技术领域
本发明涉及一种离子交换树脂生产技术领域,具体涉及一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法。
背景技术
近年来国内外有较多学术团体在树脂领域展开研究,这些研究主要是通过改变单体、交联剂、致孔剂的种类和比例来合成丙烯酸系高分子共聚体,在通过碱液或酸液水解,可得到含有羧基的弱酸性离子交换树脂,这类树脂具有较高的交换容量,使用性能优良等优点,目前产量大、品种繁多又称为第二代弱酸性丙烯酸树脂,其性能优越,代替了第一代丙烯酸甲酯类生产的弱酸性树脂。
大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂制备,一是通过悬浮聚合产生共聚体,二是通过酸性水解产生弱酸性树脂。在水解反应过程中会大量使用到60%硫酸液,经水解反应后硫酸液中会产生一定量的硫酸铵物质,这种混合水解硫酸液,如果一次排放,会造成生产废物排放量大,处理费用高,生产成本上升等不利因素。由此,不仅造成较大的资源浪费,而且使废水处理也变的十分麻烦,甚至影响正常的生产运行,如何使其废酸能综合利用、减少浪费是该工艺必须妥善解决的一个重要课题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明旨在解决上述问题之一;
大孔型弱酸性丙烯酸系离子交换树脂的制备过程中会产生大量的水解液,含有硫酸和硫酸铵,是一种混合水解液,一般硫酸的浓度为45~48.0%,需进一步分离提纯处理。本发明提供了一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,充分将回收水解液综合利用。本发明所提及硫酸浓度的数值指质量分数。
为了实现以上目的,本发明的具体步骤为:
(1)将大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂制备过程中使用的水解液回收至反应釜中,然后在搅拌状态下,进行冷却处理,待反应釜内达到一定温度时停止搅拌,进行结晶浓缩;
(2)通过视镜观察,待水解液下层完全形成结晶后,将上层溶液进行回收,实现水解液中硫酸的分离,得到提纯后硫酸液;
(3)反应釜再次升温,将结晶完全溶解,储存溶解液,即实现硫酸铵溶液的回收;
(4)利用分离提纯后的硫酸溶液结合套酸回用的方法制备树脂:选用步骤(2)中提纯后硫酸液配制水解液,在水解液中加入大孔型丙烯酸系白球,置于反应釜中进行水解反应,反应结束后,将反应釜中的物料转移至稀释釜A中,进行套酸、稀释、水洗至pH为3~4时,得到树脂产品。
步骤(1)中所述冷却处理是使用-10~-5℃的冷冻盐水。
步骤(1)中所述一定温度为5~10℃;所述结晶浓缩的时间为4~6h。
步骤(3)中所述再次升温的温度为70~80℃。
步骤(4)中所述水解液包括提纯后硫酸液、质量分数98%的浓硫酸和水;其中提纯后硫酸液、98%浓硫酸和水的质量比为88:154:81
步骤(4)中所述水解液与大孔型丙烯酸系白球的质量比为4.0~4.5:1,
步骤(4)中所述套酸的具体操作为:
a、将1号稀释池中储存的水解液加入稀释釜A中,所述水解液的比重为1.32,硫酸浓度为42%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到水解液收集储罐中;
b、将2号稀释池中储存的水解液加入步骤a处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.24,硫酸浓度为33%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
c、将3号稀酸池中储存的水解液加入步骤b处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.18,硫酸浓度为24%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
d、将4号稀酸池中储存的水解液加入步骤c处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.08,硫酸浓度为12%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
e、加入自来水至步骤d处理后的稀释釜A中,进行搅拌,待溶液比重为1.06~1.08,硫酸浓度为10.0~12.0%时,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中。
有益效果:
(1)本发明采用套酸工艺模式,将稀释釜内树脂物料进行稀释操作,并逐一排出高浓度的水解液,充分提高了回收水解液的浓度,减少排出低浓度水解液的数量,增大了回收数量,节约了环保处理费用。
(2)采用本工艺可较好地控制稀释过程中的热效应,及树脂内部渗透压的变化,从而降低树脂的破球率,提高树脂的质量。
(3)本发明可较大限度地使所加入的硫酸循环往复地使用,达到降低酸耗和减少废酸排放的目的,实现清洁生产和资源再利用的要求,对节能降耗义意重大。同时因不同浓度梯度档的酸液有序加入,能控制酸与水“稀释热”的平稳释放,既可保证产品质量,又可缩短所需的稀释、清洗时间。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述。
实施例1:
将大孔型弱酸性丙烯酸系离子交换树脂水解物料放置到稀释釜,经过滤网过滤到水解液收集储罐中,含有硫酸和硫酸铵,是一种混合水解液,一般硫酸的浓度为45~48.0%。
(1)将储罐中水解液用酸泵抽入反应釜内,开启搅拌用冷冻盐水通过夹套进行冷却处理,使反应釜内温度为5℃,停止搅拌,进行结晶浓缩4h;
(2)待下层完全形成结晶后用酸泵将上层硫酸液加入专用回收硫酸高位槽中,得到提纯后硫酸液备用;
(3)将反应釜通过夹套升温至70℃,待硫酸铵结晶彻底溶解后,用酸泵加入硫酸铵专用贮罐中;
(4)利用步骤(2)分离提纯后的硫酸溶液进行后续性能测试。选用提纯后硫酸液880Kg,加98%硫酸1540Kg,加水810Kg得到水解液,加入大孔型丙烯酸系白球720Kg,水解液:白球质量比为4:1,开搅拌升温至86℃,进行水解反应,通过放热、冷却水压水4h后,升温至135℃,保温6h;然后冷却至釜温50℃,将反应釜物料放置到稀释釜,进行套酸,具体步骤为:a、将1号稀释池中储存的水解液加入稀释釜A中,所述水解液的比重为1.32,硫酸浓度为42%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到水解液收集储罐中;
b、将2号稀释池中储存的水解液加入步骤a处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.24,硫酸浓度为33%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
c、将3号稀酸池中储存的水解液加入步骤b处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.18,硫酸浓度为24%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
d、将4号稀酸池中储存的水解液加入步骤c处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.08,硫酸浓度为12%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
e、加入自来水至步骤d处理后的稀释釜A中,进行搅拌,待溶液比重为1.06~1.08,硫酸浓度为10.0~12.0%时,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
最后加入大量水进行稀释,漂洗;直到pH为3时,得到大孔型弱酸性丙烯酸系离子交换树脂。
实施例2:
将大孔型弱酸性丙烯酸系离子交换树脂水解物料放置到稀释釜,经过滤网过滤到水解液收集储罐中,含有硫酸和硫酸铵,是一种混合水解液,一般硫酸的浓度为45~48.0%。
(1)将储罐中水解液用酸泵抽入反应釜内,开启搅拌用冷冻盐水通过夹套进行冷却处理,使反应釜内温度为8℃,停止搅拌,进行结晶浓缩5h;
(2)待下层完全形成结晶后用酸泵将上层硫酸液加入专用回收硫酸高位槽中,得到提纯后硫酸液备用;
(3)将反应釜通过夹套升温至75℃,待硫酸铵结晶彻底溶解后,用酸泵加入硫酸铵专用贮罐中;
(4)利用步骤(2)分离提纯后的硫酸溶液进行后续性能测试。选用提纯后硫酸液1000Kg,加98%浓硫酸1500Kg,加水700Kg得到水解液,加入大孔型丙烯酸系白球720Kg,水解液:白球质量比为4.2:1,开搅拌升温至86℃,进行水解反应,通过放热、冷却水压水4h后,升温至136℃,保温6h;然后冷却至釜温50℃,将反应釜物料放置到稀释釜,进行套酸,具体步骤为:a、将1号稀释池中储存的水解液加入稀释釜A中,所述水解液的比重为1.32,硫酸浓度为42%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到水解液收集储罐中;
b、将2号稀释池中储存的水解液加入步骤a处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.24,硫酸浓度为33%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
c、将3号稀酸池中储存的水解液加入步骤b处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.18,硫酸浓度为24%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
d、将4号稀酸池中储存的水解液加入步骤c处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.08,硫酸浓度为12%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
e、加入自来水至步骤d处理后的稀释釜A中,进行搅拌,待溶液比重为1.06~1.08,硫酸浓度为10.0~12.0%时,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
最后加入大量水进行稀释,漂洗;直到pH为4时,得到大孔型弱酸性丙烯酸系离子交换树脂。
实施例3:
将大孔型弱酸性丙烯酸系离子交换树脂水解物料放置到稀释釜,经过滤网过滤到水解液收集储罐中,含有硫酸和硫酸铵,是一种混合水解液,一般硫酸的浓度为45~48.0%。
(1)将储罐中水解液用酸泵抽入反应釜内,开启搅拌用冷冻盐水通过夹套进行冷却处理,使反应釜内温度为10℃,停止搅拌,进行结晶浓缩6h;
(2)待下层完全形成结晶后用酸泵将上层硫酸液加入专用回收硫酸高位槽中,得到提纯后硫酸液备用;
(3)将反应釜通过夹套升温至80℃,待硫酸铵结晶彻底溶解后,用酸泵加入硫酸铵专用贮罐中;
(4)利用步骤(2)分离提纯后的硫酸溶液进行后续性能测试。选用提纯后硫酸液1200Kg,加98%浓硫酸1430Kg,加水640Kg得到水解液,加入大孔型丙烯酸系白球720Kg,水解液:白球质量比为4.5:1,开搅拌升温至86℃,进行水解反应,通过放热、冷却水压水4h后,升温至137℃,保温6h;然后冷却至釜温50℃,将反应釜物料放置到稀释釜,进行套酸,具体步骤为:a、将1号稀释池中储存的水解液加入稀释釜A中,所述水解液的比重为1.32,硫酸浓度为42%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到水解液收集储罐中;
b、将2号稀释池中储存的水解液加入步骤a处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.24,硫酸浓度为33%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
c、将3号稀酸池中储存的水解液加入步骤b处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.18,硫酸浓度为24%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
d、将4号稀酸池中储存的水解液加入步骤c处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.08,硫酸浓度为12%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
e、加入自来水至步骤d处理后的稀释釜A中,进行搅拌,待溶液比重为1.06~1.08,硫酸浓度为10.0~12.0%时,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
最后加入大量水进行稀释,漂洗;直到pH为3时,得到大孔型弱酸性丙烯酸系离子交换树脂。
表1:利用本发明分离提纯硫酸溶液,作为水解液结合套酸工艺制备的大孔型丙烯酸系离子交换树脂,其理化性能指标如下:
通过表1可知,利用本发明分离提纯水解硫酸液,再次回用,来制备大孔型丙烯酸系离子交换树脂,各项理化指标均达到或超过国家标准,本设计工艺合理简单,降低了生产成本,实用性强,安全可靠,环保,大大降低了排污量和处置费用,减排增效,实用前景广阔。
说明:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案;因此,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但是本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂制备过程中使用的水解液回收至反应釜中,然后在搅拌状态下,进行冷却处理,待反应釜内达到一定温度时停止搅拌,进行结晶浓缩;
(2)待水解液下层完全形成结晶后,将上层溶液进行回收,实现水解液中硫酸的分离,得到提纯后硫酸液;
(3)反应釜再次升温,将结晶完全溶解,得到溶解液,即实现硫酸铵溶液的回收;
(4)利用分离提纯后的硫酸溶液结合套酸回用的方法制备树脂:选用步骤(2)中提纯后硫酸液配制水解液,在水解液中加入大孔型丙烯酸系白球,置于反应釜中进行水解反应,反应结束后,将反应釜中的物料转移至稀释釜A中,进行套酸、稀释、水洗至pH为3~4时,得到树脂产品。
2.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,其特征在于,步骤(1)中所述冷却处理是使用-10~-5℃的冷冻盐水。
3.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,其特征在于,步骤(1)中所述一定温度为5~10℃;所述结晶浓缩的时间为4~6h。
4.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,其特征在于,步骤(3)中所述再次升温的温度为70~80℃。
5.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,其特征在于,步骤(4)中所述水解液包括提纯后硫酸液、质量分数98%的浓硫酸和水;所述提纯后硫酸液、98%浓硫酸和水的质量比为88:154:81。
6.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,其特征在于,步骤(4)中所述水解液与大孔型丙烯酸系白球的质量比为4.0~4.5:1。
7.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂水解液中硫酸的分离与套酸回用的方法,其特征在于,步骤(4)中所述套酸的具体操作为:
a、将1号稀释池中储存的水解液加入稀释釜A中,所述水解液的比重为1.32,硫酸浓度为42%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到水解液收集储罐中;
b、将2号稀释池中储存的水解液加入步骤a处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.24,硫酸浓度为33%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
c、将3号稀酸池中储存的水解液加入步骤b处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.18,硫酸浓度为24%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
d、将4号稀酸池中储存的水解液加入步骤c处理后的稀释釜A中,所述水解液的比重为1.08,硫酸浓度为12%;搅拌后,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中;
e、加入自来水至步骤d处理后的稀释釜A中,进行搅拌,待溶液比重为1.06~1.08,硫酸浓度为10.0~12.0%时,将稀释釜A中的液体吸滤到无液体的稀释池中。
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