CN109771985A - 一种采用超临界二氧化碳装置萃取工业废盐中有机物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用超临界二氧化碳装置萃取工业废盐中有机物的方法，在超临界状态下，以无水乙醇或无水甲醇作为夹带剂，利用超临界状态下的二氧化碳携带夹带剂将有机物从工业硫酸废盐中萃取去除；本方法在废盐萃取方面可以提取出化学、生物技术无法提取的废盐中的有机物，提取后的废盐达到了直接排放的标准，避免了二次处理，节约了成本，处理过的废盐完全可以直接排放，更加环保。

Description

一种采用超临界二氧化碳装置萃取工业废盐中有机物的方法

技术领域

本发明涉及一种采用超临界二氧化碳装置萃取工业废盐中有机物的方法。

背景技术

工业废盐又称“工业固体废物”、“工业废物”。指工业生产过程中排出的各种废渣、粉尘及其它废物，如化学工业的酸碱污泥、机械工业的废铸砂、食品工业的活性炭渣、纤维工业的动植物的纤维屑、硅酸盐工业的砖瓦碎块等。这种固体废物，数量庞大，成分复杂，种类繁多，是环保行业一个非常令人头疼的一件事。为了将这些盐中的有机物(乙酸、霜脲氰、还有一些不知名的有机物)杂质提取出来，传统的吸附剂吸附法因其价格高，条件复杂而不得不另取他法。

在大多数文献描述中，二氧化碳是最常用的溶剂，因为它是天然的，安全的(无毒，无腐蚀性，不易燃)，容易获得且价格便宜。此外，其温和的临界坐标(临界压力7.38MPa；临界温度31.8℃)相对容易达到，并且有良好的生物相容性。其溶剂完全没有残留物和异味，因为它在大气压力下返回到气态。非极性组分如碳氢化合物，油类和一般所有脂质都可溶于超临界二氧化碳。

1991年吴定教授在食品科学杂志上发表了关于用超临界CO₂从肉品中抽提脂肪的文章；1994年Jacques Fages教授首次描述了超临界CO₂在骨组织治疗中的应用，主要针对牛骨中的油脂进行连续萃取和分离；在其他研究中，同一作者展示了超临界CO₂的病毒灭活潜力和用该技术处理的骨移植物的骨传导特性；1995年G.W.Froning教授针对脱水鸡肉使用超临界CO₂技术提取其中的脂类和胆固醇；2005年D.Mitton教授描述了超临界CO₂处理对松质骨力学性能的影响，通过超临界CO₂提取骨骼中的油脂，且脂肪提取率高达99.5％；2012年刘俊博教授发表了鹿油的超临界二氧化碳萃取工艺及分析。

发明内容

本发明提供一种超临界二氧化碳萃取工业废盐中有机物的方法，本专利通过超临界实验设备将工业硫酸废盐中的有机物萃取出来，而这些杂质用普通的化学或者生物方法无法去除。本工艺旨在提高工业废盐的纯度以达到可以排放的要求。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种超临界二氧化碳萃取工业废盐中有机物的方法，

在超临界状态下，以无水乙醇或无水甲醇作为夹带剂，利用超临界状态下的二氧化碳携带夹带剂将有机物从工业废盐中萃取；所述工业废盐包括工业硫酸废盐。

超临界温度设置为353.15K-373.15K，压力设置为240Bar-360Bar，萃取时间设置为2h-3h，夹带剂流速为0.75g/min-4g/min，二氧化碳流速为15g/min-30g/min。

进一步地，在上述技术方案中，所述有机物包括难溶物霜脲氰C₇H₁₀N₄O₃；

进一步地，在上述技术方案中，所述有机物还包括乙酸CH₃COOH和/或其他一些不知名的有机物。

进一步地，在上述技术方案中，这些有机物含量总共占盐质量的5％左右。实验时的萃取温度设置为70-100℃，压力设置为240Bar-360Bar，二氧化碳流速为15g/min-30g/min，夹带剂流速设置为与二氧化碳流速与夹带剂质量比为1:10，萃取时间为2-3h。

超临界二氧化碳萃取工业废盐中有机物的装置包括通过管路依次连接的CO₂储存罐、冷热交换器、CO₂泵、静态混合器、加热器、萃取釜、分离釜；

所述静态混合器通过夹带剂泵连接夹带剂储罐；

进一步地，在上述技术方案中，所述萃取釜和分离釜外部设有加热套。

进一步地，在上述技术方案中，所述冷热交换器和CO₂泵连接冷浴。

进一步地，在上述技术方案中，所述冷热交换器和CO₂泵之间的管路上连接流量计。

工艺流程：

1.打开实验设备，并将设备进行预热；

2.称量一定量烘干的废盐并记录下来；

3.将称好的废盐放入萃取反应釜体中，将其密封；

4，打开测试软件ProcessSuite-Shortcut，将条件调到预先设计的条件。

发明点：本技术中利用上述的操作步骤及工艺条件，将废盐中的有机物、有机酸及霜脲氰等物质提取出来，将盐纯化以达到排放要求。

发明有益效果

本技术在废盐萃取方面可以提取出化学、生物技术无法提取的废盐中的有机物，提取后的废盐达到了直接排放的标准，避免了二次处理，节约了成本，处理过的废盐完全可以直接排放，更加环保。

附图说明

图1为本发明超临界二氧化碳萃取工业废盐中有机物的装置；

图中，1、CO₂储存罐；2、冷热交换器；3、CO₂泵；4、夹带剂泵；5、静态混合器；6、加热器；7、萃取釜；8、分离釜；9、夹带剂储罐；10、流量计；11、冷浴；12、压力表、13压力表a；14、流出阀；15、开关阀；16、自动背压阀；17、手动背压控制阀；18、排出阀。

具体实施方式

下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明超临界二氧化碳萃取工业硫酸废盐中有机物的装置包括通过管路依次连接的CO₂储存罐1、冷热交换器2、CO₂泵3、静态混合器5、加热器6、萃取釜7、分离釜8，静态混合器5通过夹带剂泵4连接夹带剂储罐9；

萃取釜和分离釜外部设有加热套。

冷热交换器2和CO₂泵3连接冷浴。

冷热交换器2和CO₂泵3之间的管路上连接流量计。

CO₂从CO₂储存罐中流出，经冷热交换器降温至临界条件通过CO₂泵将CO₂泵出。同时，夹带剂在经过夹带剂泵泵到静态混合器处，经加热器加热至反应设置温度条件。将CO₂引至萃取釜中，经萃取釜反应将所萃取的物质带至分离釜，CO₂从出口处流出。等试验完成后，缓慢打开流出阀，进行泄压。

本实施例中的废盐来源于下述处理方法，但不限于该种废盐。

高浓度霜脲氰污水处理方法：

1)来自原水池中的含有高浓度霜脲氰的废水与均相催化剂经管道混合器混合后，经袋式过滤器过滤后储存于废水储罐，然后经废水计量泵与来自空气压缩机组的空气按一定比例在管道混合器中混合形成气液混合物料。废水流量为6t/h，空气压力为7.1MPa，空气流量为800Nm³/h。

2)气液混合物进入废水换热器，与来自反应塔的出水进行热交换，温度上升到240℃。在开车时废水换热器不具备换热功能，气液混合物的加热在废水热油换热器中完成。

3)气液混合物从废水换热器出来，进入废水热油换热器，在开车时与来自导热油炉的高温导热油换热，温度上升到240℃，进入均相催化湿式氧化反应塔。

4)到达反应塔顶端时，温度约为260～270℃。通过调整进入换热器的废水比例及导热油温度，反应区出口温度控制在260～270℃，反应区压力为7.0MPa，废水COD削减量为35000mg/L。

5)物料从均相催化湿式氧化反应塔出来，进入废水换热器，与进料换热后，温度降到70℃以下。

6)物料从废水换热器出来，经过高压角阀减压后进入气液分离罐，液体进入一次水水池，气液分离罐出来的尾气经碱液洗涤塔洗涤后排放。

7)原水池废水催化湿式氧化反应进行3d后，一次水水池共储存废水432t，开始把原水池废水切换为一次水水池废水，一次水水池废水无需额外补加均相催化剂，采用均相催化湿式氧化反应塔进行反应，废水流量为6t/h，空气压力为7.1MPa，空气流量为800Nm³/h，同原水池废水处理一样，反应区出口温度控制在260～270℃，反应区压力为7.0MPa，废水COD削减量为3 5000mg/L，最后废水排放进入二次水水池。

8)一次水水池废水催化湿式氧化反应进行3d后，二次水水池共储存废水432t，利民化工多效蒸发处理能力为100t/d，根据厂内情况，在一次水水池废水处理过程中，进行二次水水池废水的多效蒸发，蒸发出水储存于多效蒸发处理水水池中，蒸发出水量为83％，即多效蒸发处理水水池存水为360t。多效蒸发产生白色固体盐及含有均相催化剂的母液，总重为72t。含有均相催化剂的母液可用于均相催化剂的配制。经过多效蒸发后，废水COD去除率为75％左右，即多效蒸发处理水水池中的废水COD为25000mg/L左右。

9)废水流量为5t/h，空气压力为7.1MPa，空气流量为500Nm³/h，反应区出口温度控制在260～270℃，反应区压力为7.0MPa，废水COD削减量为2 1000mg/L，最后出水COD为4000mg/L、TN为500mg/L，排放进入利民化工生化调节池中。

实施例1

称取上述污水处理后得到的废盐7.1101g(其中有机物含量5％左右，主要成分为霜脲氰和乙酸)，并烘干，将其放入反应釜体中，在温度为90℃，压力为340Bar，夹带剂流速3g/mmin，二氧化碳流速为30g/mmin，反应时间为3h。试验完成后将废盐烘干，称量其质量为6.9375g，质量减少量为0.1726g，其减少的质量为萃取的有机物的质量。

实施例2

称实施例1中相同的废盐7.1250g，并烘干，将其放入反应釜体中，在温度为90℃，压力为330Bar，夹带剂流速为3g/mmin，二氧化碳流速为30g/min，反应时间为3h。实验完成后将废盐烘干，称量其质量为6.9720g，质量减少量为0.1530g，其减少的质量为萃取的有机物的质量。

实施例3

与实施例1的区别在于，温度：90℃、压力：320Bar、反应前质量：7.0764g、反应后质量：6.7078g、减少质量：0.3686g。toc转化率为96％。

实施例4

与实施例1的区别在于，温度：90℃压力：360Bar、反应前质量7.3362g、反应后质量：7.2583g、减少质量：0.0532g。toc转化率为93％。

实施例5

与实施例1的区别在于，温度：80℃、压力：320Bar、反应前质量：7.2802g、反应后质量：7.0674g、减少质量：0.2128g。toc转化率为97％。

实施例6

与实施例1的区别在于，温度：70℃、压力：320Bar、反应前质量：7.2212g、反应后质量：7.0217g、减少质量：0.2085g。toc转化率为92％。

实施例7

与实施例1的区别在于，温度：90℃、压力：360Bar、反应前质量：7.1270g、反应后质量：6.9802g、减少质量：0.1468g。toc转化率为98％。

Claims (7)

1.一种采用超临界二氧化碳装置萃取工业废盐中有机物的方法，在超临界状态下，以无水乙醇或无水甲醇作为夹带剂，利用超临界状态下的二氧化碳携带夹带剂将有机物从工业废盐中萃取去除；

超临界二氧化碳萃取工业废盐中有机物的装置包括通过管路依次连接的CO₂储存罐、冷热交换器、CO₂泵、静态混合器、加热器、萃取釜、分离釜；

所述静态混合器通过夹带剂泵连接夹带剂储罐；

超临界温度设置为353.15K-373.15K，压力设置为240Bar-360Bar，萃取时间设置为2h-3h，夹带剂流速为0.75g/min-4g/min，二氧化碳流速为15g/min-30g/min。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述有机物包括霜脲氰。

3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于：所述有机物还包括乙酸。

4.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于：所述工业废盐包括工业硫酸废盐。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述萃取釜和分离釜外部设有加热套。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述冷热交换器和CO₂泵连接冷浴。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述冷热交换器和CO₂泵之间的管路上连接流量计。