CN109956484B - 一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工设备技术领域，涉及一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，它包括依次相连的高温氧化反应器、溶解釜A、溶解釜B、液相深度氧化塔、液固过滤器、固渣槽、精细过滤器，首先通过多层流化床式高温氧化反应器对副产氯化钠盐中绝大部分有机物杂质进行高温氧化，然后在液相深度氧化塔内对残余的微量有机物杂质进行深度氧化，再通过纳滤膜分离器进一步除去其中的大分子有机物杂质质，以满足离子膜烧碱工业装置对氯化钠原料中有机物杂质的要求，本发明提供的装置具有操作弹性大，有机物杂质处理效率高等特点。

Description

一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，涉及一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置。

背景技术

有机氯化工生产过程中会副产含有机物杂质的氯化钠盐，且随着有机氯化工行业的发展，副产氯化钠盐的产出量越来越大，而随着我国新法规的陆续出台，已将其定性为危险废物，对其的监管将更加严格，同时副产氯化钠盐不被回收利用也造成了资源的浪费，因此对氯化钠盐的综合利用势在必行。将副产氯化钠盐处理净化后作为原料返回盐化工生产过程中，实现氯元素的循环利用，是副产氯化钠盐无害化处理的必由之路，而如果将其净化处理达到满足离子膜烧碱用氯化钠的质量要求而作为离子膜制烧碱装置的原料，则是大规模消纳副产氯化钠盐的根本途径。对于有机氯化工过程副产的氯化钠盐，其中主要的杂质是残留的有机物杂质，离子膜烧碱用氯化钠要求其中的有机物杂质以总碳含量计应不超过20mg/kgNaCl。

目前，文献报道处理含有机物杂质氯化钠盐的方法主要有以下几种：一是洗盐法，用水和洗涤剂去除有机废盐中的杂质或其他成分，但此方法只适用于处理单一、杂质含量较少的废盐；二是高温处理法，使副产盐中的有机杂质在高温下分解成气体，再对气体进行处理，从而达到去除有机杂质的目的，但是在高温处理中，易出现喷嘴堵塞、磨损、高温粘结、结巴和设备腐蚀等问题；三是高温碳化法，在高温状态下对有机废盐进行碳化分解，使废盐中的有机物杂质部分分解成挥发性气体，部分结焦成为有机碳，但存在着碳化温度与盐的表面软化不易控制、极易形成对碳化设备的粘结和影响连续化生产等问题。除了上述方法存在的工程问题外，处理后的氯化钠中最终的总碳含量很难达到离子膜烧碱对氯化钠原料的质量要求。

发明内容

本发明为解决现有技术中的问题，提供一种副产氯化钠盐中有机物杂质的脱除装置，它能提高热效率、满足质量要求，且成本低等。

为实现本发明目的，采用的技术方案如下：

一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，它包括依次相连的高温氧化反应器、溶解釜A、溶解釜B、液相深度氧化塔、液固过滤器、固渣槽、精细过滤器；

所述的高温氧化反应器为若干层流化床，每层设有筛板，有筛板上设有粉粒溢流下降管；所述的高温氧化反应器中下部器壁上安装有4个～16个燃烧器，顶部设有烟气排出管，下部侧面设有空气进口和在流化床内部相应位置的斜板式气体分布板，上部侧面设有盐粉料进口，下部侧面设有盐粉料出口；所述每个燃烧器分别装有空气进管和燃气进管；所述的盐粉料出口经管道与斗式提升机底部的斗式提升进料口相连；

所述的溶解釜A为搅拌釜，顶部设有粉料进口A和进水口A，底部设有盐溶液出口A；所述的溶解釜B为搅拌釜，顶部设有粉料进口B和进水口B，底部设有盐溶液出口B；粉料进口A和粉料进口B分别与斗式提升机顶部的斗式提升出料口相连；所述的盐溶液出口A和盐溶液出口B分别经阀门与离心泵A的进口相连；离心泵A的出口与流量调节控制器A的进口相连；

所述的液相深度氧化塔为塔式反应器，气液接触形式为多层鼓泡气液接触形式或填料气液接触形式；液相深度氧化塔上部侧面设有盐溶液进口，下部侧面设有气体进口，底部设有氯化钠溶液出口，顶部设有气体排出口；所述的盐溶液进口与流量调节控制器A和流量调节控制器B的出口相连；所述的氧化剂储罐下部出料口经离心泵B与流量调节控制器B进口相连；所述的氯化钠溶液出口与加压泵A的进口相连；所述的加压泵A的出口与流量调节控制器C进口相连；

所述液相深度氧化塔内设有降液管，所述降液管为圆筒形或扇面筒形；

所述液固过滤器为板框压滤机，其压滤进料口与流量调节控制器C出口相连，液固过滤器的滤液出口与加压泵B的进口相连；所述的加压泵B的出口与流量调节控制器D的进口相连；

所述的精细过滤器为纳滤膜过滤器，其进口与流量调节控制器D的出口相连，滤液出口与输送泵的进口相连，过滤剩余液出口与溶解釜A的顶部进水口A和溶解釜B的顶部进水口B相连；所述的输送泵的出口与后续的离子膜烧碱工业装置相连。

优选的，所述的流量调节控制器A的出口通过阀门直接与液固过滤器的压滤进料口相连；所述的流量调节控制器D的出口通过阀门可直接与后续的离子膜烧碱工业装置相连。

优选的，所述高温氧化反应器中筛板的层数为10～20，层间距0.4m～0.6m。

优选的，所述粉粒溢流下降管高出筛板0.1m～0.4m；

优选的，所述的燃烧器安装在高温氧化反应器自下而上的第5层至第8层，每层器壁上周向均布安装有1个～4个燃烧器。

优选的，所述的液相深度氧化塔为多层鼓泡气液接触形式时，气液接触层数为10～20，层间距0.6m～1.0m，降液管高出塔板0.1m～0.6m；

优选的，所述的液相深度氧化塔为填料气液接触形式时，填料为聚丙烯塑料材质的阶梯环或板波纹规整填料，填料高度为8m～15m。

优选的，所述的精细过滤器的纳滤膜平均孔径为1.2nm～1.8nm。

优选的，所述的精细过滤器的纳滤膜平均孔径为1.5nm。

优选的，高温氧化反应器的直径为1m，总高度为15m，筛板的层数为18，层间距0.6m；粉粒溢流下降管高出筛板0.4m，自下而上第5层至第8层的每层器壁上周向均布安装有4个燃烧器。

本发明与现有技术相比具有突出效果为：

(1)采用多层流化床高温氧化反应器对副产氯化钠盐进行高温处理，每层的操作温度均匀可控，可以解决喷嘴堵塞、磨损、高温粘结、结巴和设备腐蚀等问题；多层流化床的上部以高温的气体对湿氯化钠盐粉进行干燥，下部以高温的盐对流化空气进行预热而降温，因此热效率利用高；盐粉在多层流化床中的停留时间可调控，以满足处理不同副产盐原料的要求。

(2)采用液相深度氧化塔对副产盐中残余的有机物杂质进行深度氧化，以满足离子膜烧碱对氯化钠原料的质量要求。液相深度氧化塔具有操作简单，成本低廉的优点。

(3)采用纳滤膜对氯化钠溶液中的微量的未被氧化的大分子有机物杂质、碳化微粒及其他固体微粒进行精细的过滤，以保证氯化钠溶液中固体杂质含量达到要求。

本发明应用广泛，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1：本发明装置的结构示意图

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详实说明。

如图1，图中各部件标号为：

1.高温氧化反应器；2.斗式提升机；3.溶解釜A；4.溶解釜B；5.离心泵A；6.氧化剂储罐；7.离心泵B；8.液相深度氧化塔；9.加压泵A；10.液固过滤器；11.固渣槽；12.加压泵B；13.精细过滤器；14.输送泵；15.离子膜烧碱工业装置；16.盐粉料进口；17.烟气排出管；18.筛板；19.粉粒溢流下降管；20.气体分布板；21.空气进口；22.盐粉料出口；23.燃烧器；24.空气进管；25.燃气进管；26.斗式提升进料口；27.斗式提升出料口；28.粉料进口A；29.进水口A；30.粉料进口B；31.进水口B；32.盐溶液出口A；33.盐溶液出口B；34.流量调节控制器A；35.盐溶液进口；36.气体排出口；37.降液管；38.气体进口；39.氯化钠溶液出口；40.压滤进料口；41.流量调节控制器B；42.流量调节控制器C；43.流量调节控制器D；44.过滤剩余液出口；45.滤液出口。

本发明装置为：

一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，它包括依次相连的高温氧化反应器1、溶解釜A3、溶解釜B4、液相深度氧化塔8、液固过滤器10、固渣槽11、精细过滤器13；

所述的高温氧化反应器1为若干层流化床，每层设有筛板18，有筛板18上设有粉粒溢流下降管19；所述的高温氧化反应器1中下部器壁上安装有4个～16个燃烧器23，顶部设有烟气排出管17，下部侧面设有空气进口21和在流化床内部相应位置的斜板式气体分布板20，上部侧面设有盐粉料进口16，下部侧面设有盐粉料出口22；所述每个燃烧器23分别装有空气进管24和燃气进管25；所述的盐粉料出口22经管道与斗式提升机2底部的斗式提升进料口26相连；

所述的溶解釜A3为搅拌釜，顶部设有粉料进口A28和进水口A29，底部设有盐溶液出口A32；所述的溶解釜B4为搅拌釜，顶部设有粉料进口B30和进水口B31，底部设有盐溶液出口B33；粉料进口A28和粉料进口B30分别与斗式提升机2顶部的斗式提升出料口27相连；所述的盐溶液出口A32和盐溶液出口B33分别经阀门与离心泵A5的进口相连；离心泵A5的出口与流量调节控制器A34的进口相连；

所述的液相深度氧化塔8为塔式反应器，气液接触形式为多层鼓泡气液接触形式或填料气液接触形式；液相深度氧化塔8上部侧面设有盐溶液进口35，下部侧面设有气体进口38，底部设有氯化钠溶液出口39，顶部设有气体排出口36；所述的盐溶液进口35与流量调节控制器A34和流量调节控制器B41的出口相连；所述的氧化剂储罐6下部出料口经离心泵B7与流量调节控制器B41进口相连；所述的氯化钠溶液出口39与加压泵A9的进口相连；所述的加压泵A9的出口与流量调节控制器C42进口相连；

所述液相深度氧化塔8内设有降液管37，所述降液管37为圆筒形或扇面筒形；

所述液固过滤器10为板框压滤机，其压滤进料口40与流量调节控制器C42出口相连，液固过滤器10的滤液出口与加压泵B12的进口相连；所述的加压泵B12的出口与流量调节控制器D43的进口相连；

所述的精细过滤器13为纳滤膜过滤器，其进口与流量调节控制器D43的出口相连，滤液出口45与输送泵14的进口相连，过滤剩余液出口44与溶解釜A3的顶部进水口A29和溶解釜B4的顶部进水口B31相连；所述的输送泵14的出口与后续的离子膜烧碱工业装置15相连。

所述的流量调节控制器A34的出口通过阀门直接与液固过滤器10的压滤进料口40相连；所述的流量调节控制器D43的出口通过阀门可直接与后续的离子膜烧碱工业装置15相连。

所述高温氧化反应器1中筛板18的层数为10～20，层间距0.4m～0.6m；

所述粉粒溢流下降管19高出筛板180.1m～0.4m；

所述的一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，所述的燃烧器安装在高温氧化反应器1自下而上的第5层至第8层，每层器壁上周向均布安装有1个～4个燃烧器。

所述的液相深度氧化塔8为多层鼓泡气液接触形式时，气液接触层数为10～20，层间距0.6m～1.0m，降液管37高出塔板0.1m～0.6m；

所述的液相深度氧化塔8为填料气液接触形式时，填料为聚丙烯塑料材质的阶梯环或板波纹规整填料，填料高度为8m～15m。

所述的一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，所述的精细过滤器13的纳滤膜平均孔径为1.2nm～1.8nm。

所述的一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，所述的精细过滤器13的纳滤膜平均孔径为1.5nm。

所述的一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，高温氧化反应器1的直径为1m，总高度为15m，筛板18的层数为18，层间距0.6m；粉粒溢流下降管19高出筛板180.4m，自下而上第5层至第8层的每层器壁上均布安装有4个燃烧器23。

本发明实施过程为：

a.开启燃烧器23上空气进管24和天燃气进管25上的阀门，同时对燃烧器23点火，待高温氧化反应器1中最高温度即热点温度达到300℃时，开始将TOC含量小于3000mg/kgNaCl的盐粉料通过盐粉料进口16加入到高温氧化反应器1的顶部，同时开启空气进口21上的阀门并调节空气流量，使塔板上的盐粉料处于流化状态，通过粉粒溢流下降管19在高温氧化反应器1中各层筛板18间自上而下流动；通过调节进入各燃烧器23的空气流量和天然气流量，将高温氧化反应器1的热点温度升至操作温度；此时热点温度位于高温氧化反应器1的中部；调节盐粉料进口16的进料量，使高温氧化反应器1达到稳定操作，盐粉料在高温氧化反应器1中的停留时间满足要求；经燃烧器23喷出的高温燃烧气与自空气进口21进来的空气混合形成的高温气体在筛板18上与氯化钠盐流化接触，使氯化钠盐中绝大部分有机物杂质在高温下与氧气反应而被氧化，随后所述的高温气体对自上而下的盐粉料进行加热而降温，然后从高温氧化反应器1顶部的烟气排出管17排出；

b.自高温氧化反应器1底部盐粉料出口22出来的盐粉料，由盐粉料斗式提升进料口26进入斗式提升机2，经斗式提升机2提升输送，并从斗式提升出料口27通过粉料进口A28进入溶解釜A3或通过粉料进口B30进入溶解釜B4中，通过进水口A29或进水口B31加入溶解用水或自精细过滤器13上的过滤剩余液出口44来的未过滤液，将盐粉料溶解并配制成氯化钠盐溶液；溶解釜A3和溶解釜B4交替使用，以实现后续工艺的连续操作；

c.自溶解釜A3盐溶液出口A32或溶解釜B4盐溶液出口B33出来的氯化钠盐溶液，进入离心泵A5进行加压；如果氯化钠盐溶液中按照氯化钠计TOC值小于20mg/kgNaCl时，则经过流量调节控制器A34后直接进入步骤e；

d.如果氯化钠盐溶液中按照氯化钠计TOC值大于等于20mg/kgNaCl时，经离心泵A5加压后的氯化钠盐溶液，则经过流量调节控制器A34由盐溶液进口35进入液相深度氧化塔8中；自氧化剂储罐6出料口出来的液体氧化剂，经离心泵B7和流量调节控制器B41由盐溶液进口35进入液相深度氧化塔8中；含气相氧化剂的空气则由气体进口38进入液相深度氧化塔8，以多层鼓泡的形式与氯化钠盐溶液进行充分接触，促进液体氧化剂和气相氧化剂协同对氯化钠盐溶液中有机物杂质进行深度氧化，然后通过气体排出口36排出；氯化钠盐溶液通过降液管37实现在液相深度氧化塔8内自上而下的流动；自液相深度氧化塔8底部氯化钠溶液出口39出来的氯化钠盐溶液，经加压泵A9进行加压和流量调节控制器C42进行流量调节；

e.氯化钠盐溶液进入液固过滤器10的压滤进料口40，经过滤作用除去氯化钠盐溶液中的原有的固体杂质和燃烧过程的余碳等颗粒物质；经液固过滤器10得到的滤液由出料口进入加压泵B12进行加压；如果所述的滤液中按照氯化钠计TOC值小于20mg/kgNaCl时，则滤液直接送往离子膜烧碱工业装置15；经液固过滤器10滤出的滤饼进入固渣槽11；

f.在所述的滤液中按照氯化钠计TOC值大于等于20mg/kgNaCl时，经加压泵B12加压后的滤液由进入精细过滤器13的进口，通过纳滤膜过滤进一步除去氯化钠盐溶液中的未氧化的大分子有机物杂质质，得到氯化钠溶液；过滤剩余下来的溶液经过滤剩余液出口44返回到溶解釜A3或溶解釜B4中；

g.自精细过滤器13得到的氯化钠溶液，按照氯化钠计TOC值小于20mg/kgNaCl时，自滤液出口45经输送泵14送往离子膜烧碱工业装置15，否则返回到溶解釜A3或溶解釜B4中。

本发明装置的具体实施尺寸和过程还可以为：

高温氧化反应器1的直径为1m，总高度为12m，筛板18的层数为16，层间距0.55m；粉粒溢流下降管19高出筛板180.35m，自下而上第5层至第8层的每层器壁上均布安装有4个燃烧器23。所述溶解釜A3和溶解釜B4的容积均为10m³。所述液相深度氧化塔8直径为1.6m，总高度为14m，为多层筛板鼓泡气液接触形式，气液接触层数为14，层间距0.8m，降液管37高出塔板0.45m。所述的精细过滤器13的纳滤膜平均孔径为1.6nm。

开启燃烧器23的空气进管24和燃气进管25的阀门，同时对燃烧器23点火，待高温氧化反应器1中热点温度达到300℃时，将按照氯化钠计总碳含量TOC为1500mg/kgNaCl的盐粉料通过盐粉料进口16连续加入。开启空气进口21阀门并调节空气流量，使塔板上的盐粉料处于流化状态。通过调节进入各燃烧器23的空气流量和天然气流量，将高温氧化反应器1的热点温度升至550℃。所述的高温气体中氧含量为13.2％，在高温氧化反应器1中的空塔气速为0.35m/s。调节盐粉料进口16的进料量和盐粉料出口22的出料量分别达到176kg/min，并使高温氧化反应器1中盐粉料达到稳定流化操作状态。盐粉料在高温氧化反应器1中的总停留时间为22min。自高温氧化反应器1底部盐粉料出口22出来的盐粉料中总碳含量TOC按照氯化钠计为133mg/kgNaCl。

盐粉料经斗式提升机2提升输送，向溶解釜A3中加入盐粉料2500kg，加水溶解配制成氯化钠质量浓度为27％的氯化钠盐溶液。随后溶解釜A3和溶解釜B4交替使用，以实现后续工艺的连续操作。然后通过离心泵A5和流量调节控制器A34送入液相深度氧化塔8中，其流量控制在21.3m³/h。氧化剂储罐6中质量浓度为10％的次氯酸钠溶液经离心泵B7和流量调节控制器B41，与氯化钠盐溶液一起进入液相深度氧化塔8中。氯化钠盐溶液质量流量与液体氧化剂质量流量之比为100:3.5，溶液自上而下在塔内的停留时间为25min。含O₃体积浓度为1.5％的空气由气体进口38进入液相深度氧化塔8，空塔气速为0.14m/s。液相深度氧化塔8内的反应温度为35℃。自液相深度氧化塔8底部氯化钠溶液出口39出来的氯化钠盐溶液中，按照氯化钠计TOC值为53mg/kgNaCl。

所述的氯化钠盐溶液经加压泵A9和流量调节控制器C42进入液固过滤器10。滤液中按照氯化钠计TOC值25mg/kgNaCl，然后经加压泵B12进入精细过滤器13得到氯化钠溶液，其中按照氯化钠计TOC为17.3mg/kgNaCl，经输送泵14送往离子膜烧碱工业装置15。过滤剩余下来的溶液经过滤剩余液出口44返回到溶解釜A3或溶解釜B4中。

Claims (3)

1.一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，它包括依次相连的高温氧化反应器(1)、溶解釜A(3)、溶解釜B(4)、氧化剂储罐(6)、液相深度氧化塔(8)、液固过滤器(10)、固渣槽(11)、精细过滤器(13)；

所述的高温氧化反应器(1)为若干层流化床，每层设有筛板(18)，有筛板(18)上设有粉粒溢流下降管(19)；所述的高温氧化反应器(1)中下部器壁上安装有4个～16个燃烧器(23)，顶部设有烟气排出管(17)，下部侧面设有空气进口(21)和在流化床内部相应位置的斜板式气体分布板(20)，上部侧面设有盐粉料进口(16)，下部侧面设有盐粉料出口(22)；所述每个燃烧器(23)分别装有空气进管(24)和燃气进管(25)；所述的盐粉料出口(22)经管道与斗式提升机(2)底部的斗式提升进料口(26)相连；

所述的溶解釜A(3)为搅拌釜，顶部设有粉料进口A(28)和进水口A(29)，底部设有盐溶液出口A(32)；所述的溶解釜B(4)为搅拌釜，顶部设有粉料进口B(30)和进水口B(31)，底部设有盐溶液出口B(33)；粉料进口A(28)和粉料进口B(30)分别与斗式提升机(2)顶部的斗式提升出料口(27)相连；所述的盐溶液出口A(32)和盐溶液出口B(33)分别经阀门与离心泵A(5)的进口相连；离心泵A(5)的出口与流量调节控制器A(34)的进口相连；

所述的液相深度氧化塔(8)为塔式反应器，气液接触形式为多层鼓泡气液接触形式或填料气液接触形式；液相深度氧化塔(8)上部侧面设有盐溶液进口(35)，下部侧面设有气体进口(38)，底部设有氯化钠溶液出口(39)，顶部设有气体排出口(36)；所述的盐溶液进口(35)与流量调节控制器A(34)和流量调节控制器B(41)的出口相连；所述的氧化剂储罐(6)下部出料口经离心泵B(7)与流量调节控制器B(41)进口相连；所述的氯化钠溶液出口(39)与加压泵A(9)的进口相连；所述的加压泵A(9)的出口与流量调节控制器C(42)进口相连；

所述液相深度氧化塔(8)内设有降液管(37)，所述降液管(37)为圆筒形或扇面筒形；

所述液固过滤器(10)为板框压滤机，其压滤进料口(40)与流量调节控制器C(42)出口相连，液固过滤器(10)的滤液出口与加压泵B(12)的进口相连；所述的加压泵B(12)的出口与流量调节控制器D(43)的进口相连；

所述的精细过滤器(13)为纳滤膜过滤器，其进口与流量调节控制器D(43)的出口相连，滤液出口(45)与输送泵(14)的进口相连，过滤剩余液出口(44)与溶解釜A(3)的顶部进水口A(29)和溶解釜B(4)的顶部进水口B(31)相连；所述的输送泵(14)的出口与后续的离子膜烧碱工业装置(15)相连；

所述的流量调节控制器A(34)的出口通过阀门直接与液固过滤器(10)的压滤进料口(40)相连；所述的流量调节控制器D(43)的出口通过阀门可直接与后续的离子膜烧碱工业装置(15)相连；

所述高温氧化反应器(1)中筛板(18)的层数为10～20，层间距0.4m～0.6m；

粉粒溢流下降管(19)高出筛板(18)0.1m～0.4m；

所述的燃烧器安装在高温氧化反应器(1)自下而上的第5层至第8层，每层器壁上周向均布安装有1个～4个燃烧器；

所述的液相深度氧化塔(8)为多层鼓泡气液接触形式时，气液接触层数为10～20，层间距0.6m～1.0m，降液管(37)高出塔板0.1m～0.6m；

所述的液相深度氧化塔(8)为填料气液接触形式时，填料为聚丙烯塑料材质的阶梯环或板波纹规整填料，填料高度为8m～15m；

所述的精细过滤器(13)的纳滤膜平均孔径为1.2nm～1.8nm。

2.如权利要求1所述的一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，所述的精细过滤器(13)的纳滤膜平均孔径为1.5nm。

3.如权利要求1所述的一种氯化工过程副产氯化钠盐中有机物杂质脱除装置，其特征是，高温氧化反应器(1)的直径为1m，总高度为15m，筛板(18)的层数为18，层间距0.6m；粉粒溢流下降管(19)高出筛板(18)0.4m，自下而上第5层至第8层的每层器壁上周向均布安装有4个燃烧器(23)。

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