CN110330035A - 一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统及其使用方法,涉及一种处理丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液的系统及其使用方法。本发明是要解决现有的焚烧法处理丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液能耗高、成本高、设备投入大、产生大量烟气排放、后续烟气处理设备投入大,烟气脱硫脱硝成本高的技术问题。本发明同时实现丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液中的硫酸铵的回收和环氧树脂固化剂的制备,得到的固体硫酸铵纯度可达99.9%,可以用于农用化肥使用,得到的固化剂用于环氧树脂固化。本发明的固化剂与环氧E‑44固化后的产品的具有热稳定性好,弯曲强度在50MPa~100MPa,拉伸强度为5MPa~50MPa。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液的系统及其使用方法。
背景技术
丙烯腈是三大高分子合成材料(塑料、合成橡胶和合成纤维)的重要单体之一,主要用于生产聚丙烯腈纤维(腈纶),ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物)和合成橡胶(丙烯腈-丁二烯共聚物)等。当前,世界各国大多采用美国Sohio公司开发的丙烯-氨氧化方法生产丙烯腈。该法在从高温迅速降温的过程中,过量的氨气碱性条件会造成产物聚合等副反应的发生,通过加入稀硫酸来中和过量的氨气可以降低副反应的程度,并提高产品丙烯腈、副产品氢氰酸和乙腈等的气/液分离效果。经过在氨中和塔(急冷塔)中完成过量氨气的中和后,氨中和塔的塔釜液需经蒸馏塔进一步分离回收丙烯腈等挥发性组分,再经沉淀法去除粉末催化剂后得到含有硫酸铵、有机低聚物和极少量挥发性组分的液体,在丙烯腈生产企业(或行业)中该液体常被称之为——稀硫铵液(或丙烯腈稀硫铵液)。
丙烯腈生产企业常采用蒸发结晶方法处理丙烯腈稀硫铵液,蒸发结晶过程中产生结晶固体、蒸发凝液和蒸发浓缩液。结晶固体硫酸铵可作为化肥使用;蒸发凝液中有机物和氨氮含量相对较低,经处理后可回用或排放;蒸发浓缩液中含有高浓度低聚物和近乎饱和的硫酸铵溶液。蒸发浓缩液粘度大,有机物、硫酸铵和水混合粘附在一起难于分离,从污水处理角度来看,常规的污水物理、化学和生物法根本不能进行有效处理。目前蒸发浓缩液多采用焚烧方法进行处理,而且,为保持物料流动性,便于通过泵进行物料输送,浓缩液中有机物含量不易过高(即必须保持一定的含水率)。
焚烧法虽然可以有效地处理蒸发浓缩液,但仍存在明显不足之处。焚烧法处理能耗大、成本高,还产生大量废气。焚烧设备及后续烟气处理设备投入大,烟气脱硫脱硝成本高。
所以,丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液焚烧法处理给企业和社会造成极大经济负担和环境负担。如何有效分离蒸发浓缩液中硫酸铵和资源化利用有机低聚物,是提高企业经济效益、增加企业市场竞争力和减少环境排放、实现清洁生产的技术急需,而且目前尚缺乏丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵和有机物资源化处理技术。
发明内容
本发明是要解决现有的焚烧法处理丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液能耗高、成本高、设备投入大、产生大量烟气排放、后续烟气处理设备投入大,烟气脱硫脱硝成本高,影响企业经济和环境效益的技术问题,而提供了一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统及其使用方法。
本发明的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统是由提取剂储罐1、换热器2、第一结晶器3、第二结晶器4、第一固液分离装置5、洗涤器6、干燥装置7、改性剂储罐8、液液混合器9、预反应器10、后反应器11、第一冷凝器12、气体吸收装置13、液液分离器14、蒸发器15、产品储罐16、带水剂储罐17、精馏塔18、第二固液分离装置19、第二冷凝器20、第三冷凝器21和多根管路组合;
所述的第一结晶器3为冷却结晶器;所述的第二结晶器4为冷却结晶器;
所述的洗涤器6带有搅拌器;
所述的液液混合器9带有搅拌器;
所述的预反应器10为带有换热设备的管式反应器;
所述的后反应器11为釜式反应器,且在容器内部的中下部设置搅拌桨;
所述的液液分离器14不带有搅拌器;
所述的提取剂储罐1的出料口与换热器的2进料口连通,换热器2的出料口分为三根管路,分别是第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3,第一管路2-1的出料口与第一结晶器3底部的进提取剂口连通,第二管路2-2的出料口与第二结晶器4上表面的入液口4-4连通,第三管路2-3的出料口与洗涤器6的进提取剂口连通;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22从第一结晶器3的中间高度处的入液口连通;第一结晶器3的侧壁上方设置溢流口,溢流口通过第四管路3-2与第二结晶器4上表面的入液口4-4连通;第一结晶器3下部的出料口连通的第五管路3-1与第二结晶器4下部的出料口4-6连通的第六管路4-1汇合后与第一固液分离装置5的进料口连通;第一固液分离装置5上方的出液口通过第七管路5-2与第一结晶器3底部的进提取剂口连通,第一固液分离装置5底部的固体出口通过第八管路5-1与洗涤器6的入料口连通;洗涤器6的出料口与第二固液分离装置19的入料口连通,第二固液分离装置19的固体出口通过第十八管路19-1与干燥装置7的进料口连通,第二固液分离装置19的液体出口通过第十九管路19-2与第一结晶器3底部的进提取剂口连通;干燥装置7的出气口与第二冷凝器20的进气口连通,第二冷凝器20的出液口与提取剂储罐1的进液口连通;
第二结晶器4的侧壁上方设置溢流口4-5,且溢流口4-5通过第九管路4-2与液液混合器9的第一进液口连通,改性剂储罐8的出液口与液液混合器9的第二进液口连通;液液混合器9的出液口与预反应器10的进液口连通,预反应器10的出液口与后反应器11上方的第一进液口连通,后反应器11上方的出气口通过第十管路11-1与第一冷凝器12的进气口连通,第一冷凝器12的出气口通过第十一管路12-2与气体吸收装置13的进气口连通;第一冷凝器12的出液口通过第十二管路12-1与液液分离器14的进液口连通,带水剂储罐17的出液口与液液分离器14的进液口连通,液液分离器14上方的第一出液口通过第十三管路14-1与后反应器11的带水剂入口连通,后反应器11底部的出液口通过第十四管路11-2与蒸发器15的进液口连通,蒸发器15的出气口通过第十五管路15-2与第三冷凝器21的进气口连通,第三冷凝器21的出液口与液液分离器14的进液口连通;液液分离器14下方的第二出液口通过第十六管路14-2与精馏塔18的入液口连通,精馏塔18的第一出液口通过第十七管路18-2与提取剂储罐1的入液口连通,精馏塔18的第二出液口通过管路18-1排到污水处理站处理后回用或排放。
本发明的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法为:
一、浓缩液中硫酸铵和有机低聚物的分离:提取剂存储在提取剂储罐1中,经过换热器2降温至零下10℃~零下5℃,降温后的提取剂分别通过第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3进入到第一结晶器3、第二结晶器4和洗涤器6中;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22从第一结晶器3的侧壁中间高度处的入液口进入到第一结晶器3中与提取剂混合后形成上向流,体系中迅速析出硫酸铵晶体,同时提取剂溶解有机低聚物,减少了有机低聚物在硫酸铵晶体形成过程中的吸附和包覆;提取剂起到三方面作用功能——降温、降低体系极性和加速结晶形成,向上流的速度控制,可将晶体按照颗粒大小进行分级,颗粒大的硫酸铵晶体依靠重力作用沉降于结晶器的底部,然后与少量的提取剂一起从第一结晶器3下部的出料口通过第五管路3-1流出,颗粒小的硫酸铵晶体则随着混合液的向上流动与混合物一起从第一结晶器3侧壁上方的溢流口流出,然后通过第四管路3-2进入到第二级结晶器4中;在第二级结晶器4中,降温后的提取剂从上部与从第一级提取结晶器3流出的混合体在入液口4-4直接接触混合,通入到第二级提取结晶器4的中部,由于体系温度和极性进一步降低,体系中的硫酸铵最大程度结晶析出,硫酸铵晶体依靠重力作用下降,最终从下部的出料口4-6通过第六管路4-1流出,水、提取剂及溶解的有机低聚物的混合液向上流动,从侧壁上方的溢流口4-5流出,然后通过第九管路4-2进入到液液混合器9中,完成了硫酸铵和有机低聚物的分离;
所述的提取剂为碳原子数小于等于4的一元醇中的一种或几种的混合物,比如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇;
所述的提取剂还可以为碳原子数小于等于4的二元醇的一种或几种的混合物,比如乙二醇和丙二醇等;
所述的提取剂还可以为碳原子数小于等于4的一元醇和碳原子数小于等于4的二元醇的混合物;
选择的提取剂对有机低聚物为良溶剂,能够加大对有机低聚物的溶解,而对硫酸铵则为不良溶剂,即起到沉淀剂的作用;对硫酸铵而言,提取剂的作用是使溶解于水中的硫酸铵沉淀析出;对有机低聚物而言,提取剂的作用是溶解有机低聚物,所以,提取剂也可以称之为沉淀剂;所用的提取剂(沉淀剂)与浓缩液混合后降低了水溶液体系的极性,从而降低了硫酸铵在水中的溶解度,而水溶液体系的极性降低却能显著提高体系对有机低聚物的溶解能力,减少硫酸铵结晶过程中晶体对有机低聚物的吸附。在体系提取剂浓度增大的过程中,还可将硫酸铵晶体表面的有机低聚物洗涤下来,实现了硫酸铵与有机低聚物高效分离;
二、硫酸铵固体净化:从第六管路4-1和第五管路3-1流出的含硫酸铵晶体的浆液汇合后进入到第一固液分离装置5中进行固液分离,分离后的液体(包括水、提取剂和有机低聚物)通过第七管路5-2返回到第一结晶器3中,分离后的固体通过第八管路5-1进入到洗涤器6中通过降温后的提取剂进行洗涤,得到的固液混合物进入到第二固液分离装置19中进行固液分离,分离后的液体通过第十九管路19-2返回到第一结晶器3中,分离后的固体通过第十八管路19-1进入到干燥装置7中进行干燥,得到固体硫酸铵7-1,在干燥装置7中产生的气体进入到第二冷凝器20中进行冷却,凝液返回到提取剂储罐1中,不凝气体经净化处理后达标排放;
三、有机低聚物的化学转化:改性剂储罐8中的改性剂为乙二胺、二乙烯三胺,三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或几种的混合物;在液液混合器9中,来自第二结晶器4的液体与改性剂储罐8中通入的改性剂进行混合,混合后进入到预反应器10中,预反应器10的温度为50℃~60℃,进行0.25h~0.75h的空时反应,再进入到后反应器11中,有机低聚物与改性剂在预反应器10中进行初步反应,小分子多乙烯多胺与有机低聚物发生反应后,小分子改性剂和有机低聚物被化学键合在一起,防止小分子改性剂进入到后反应器11中挥发出系统;带水剂加到液液分离器14中,通过第十三管路14-1进到后反应器11中,后反应器11的带水剂入口位于容器中液面高度的0.3倍~0.5倍的高度处,通过加热装置控制后反应器11内的温度为70℃~95℃,搅拌速率为60转/min~90转/min,来自预反应器10的物料加料速度为每小时0.25倍~0.5倍的后反应器11有效容积,带水剂的加料速度为每小时0.05倍~0.15倍的后反应器11有效容积;在后反应器11中,有机低聚物与改性剂经过1h~2h的空时反应后,生成改性多乙烯多胺高分子有机物和少量氨,生成的氨与反应物料中原有的水、提取剂在反应器温度下与带水剂一起被蒸发,蒸发气体通过第十管路11-1进入第一冷凝器12进行冷凝,凝液(水、提取剂、带水剂)通过第十二管路12-1流入到液液分离器14中,经过液液分层后带水剂处于上层、水与提取剂互溶处于下层,上层的带水剂被泵入到后反应器11中的液面以下循环使用,并再次与提取剂和水形成恒沸体系被蒸发出,蒸出气体再通过第一冷凝器12和液液分离器14的作用实现反复循环分离,实现后续带水剂反复使用及其与提取剂、水的分离功能;液液分离器14中的下层水与提取剂混合液通过第十六管路14-2进入精馏塔18中,经精馏塔18分离,精馏分离出的提取剂通过第十七管路18-2进入到提取剂储罐1中循环使用,精馏分离出的水18-1经处理后回用及排放;第一冷凝器12冷却后的不凝气体含有少量碱性(氨)气体,通过第十一管路12-2进到气体吸收装置13中,经气体吸收装置13中的稀硫酸吸收净化后气体13-2排放,循环吸收液13-1间歇排入到系统外的蒸发浓缩器中进行处理;在后反应器11中生成的改性多乙烯多胺高分子有机物与部分带水剂一起经后反应器下口排出,通过第十四管路11-2进入到蒸发器15中,通过蒸发器15蒸发后将带水剂以气体形式蒸发出,蒸发出的气体通过第十五管路15-2进入到第三冷凝器21中,经冷却后,凝液进入到液液分离器14中;在蒸发器15中,蒸发后得到改性多乙烯多胺类高分子物质即为固化剂16,固化剂在温度为50℃~60℃下装罐包装,固化剂粘稠状,颜色棕色;液液分离器14与带水剂储罐17连通的入口的高度为液液分离器14中液面高度的0.5倍~0.8倍处;液液分离器14与第三冷凝器21连通的入口的高度为液液分离器14中液面高度的0.5倍~0.8倍处。
本发明的改性剂分子中的氨基与有机低聚物中存在的一些双键、醛基、氰基等官能团发生反应,生成多乙烯多胺类高分子有机物;
有机低聚物改性生成的多乙烯多胺类高分子有机物与水、提取剂作用强烈,难于分离出水及提取剂,而且过量的水和提取剂不利于有机低聚物改性的化学平衡过程正向方向的转化;本发明引入带水剂,有利于通过共沸回流方式将水和提取剂从系统中蒸发出,直至有机低聚物混合体系中水及提取剂全部分离除去,使体系转换为生成的多乙烯多胺类高分子有机物与带水剂的混合物,最后通过连续蒸发把带水剂全部蒸发分离,即得到有机低聚物改性的环氧树脂固化剂;
通过以上的生产过程,只有改性剂储罐8中需要不断补充多改性剂原料,提取剂储罐1中的提取剂和液液分离器14中的带水剂则可以在系统内循环使用。若长时间运行后,液液分离器14中的带水剂不足时,可通过带水剂储罐17进行适当补充。
本发明的优点:
本发明同时实现丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液中的硫酸铵的回收和环氧树脂固化剂16的制备,得到的固体硫酸铵纯度可达99.9%,可以用于农用化肥使用,得到的固化剂用于环氧树脂固化。根据产品固化剂的胺值(300-500)和环氧树脂的环氧当量,计算固化剂与环氧树脂E-44的质量的比,将固化剂与环氧树脂E-44按照质量比(0.25-0.70):1混合,再加入0.5%~1.5%(w/w)的叔胺苯酚类促进剂,在室温下1.5天~2.5天或者温度65℃~75℃经1.5h~2.5h固化完全,可以在塑料,胶黏剂和涂料方面取得广泛的应用。
本发明的固化剂与环氧E-44固化后的产品的具有热稳定性好,弯曲强度在50MPa~100MPa,拉伸强度为5MPa~50MPa。
本发明中固化剂16的合成具有原料成本低、合成方法简便、易实现等优点,有利于实际推广应用。本发明方法避免了低分子量的改性剂直接用于环氧固化时,由于高挥发性对施工人员的人身危害,也解决了丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液焚烧导致的环境危害,实现了资源化有效利用,具有巨大经济前景和推广应用价值。
本发明的方法不会产生大量烟气,避免了焚烧法中烟气处理设备投入大,烟气脱硫脱硝成本高的问题。
附图说明
图1为具体实施方式一的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的示意图;
图2为具体实施方式二中第二结晶器4的结构示意图;
图3为试验一中固化剂与环氧树脂混合固化后的热重分析图。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式为一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统,如图1-图2所示,具体是由提取剂储罐1、换热器2、第一结晶器3、第二结晶器4、第一固液分离装置5、洗涤器6、干燥装置7、改性剂储罐8、液液混合器9、预反应器10、后反应器11、第一冷凝器12、气体吸收装置13、液液分离器14、蒸发器15、产品储罐16、带水剂储罐17、精馏塔18、第二固液分离装置19、第二冷凝器20、第三冷凝器21和多根管路组合;
所述的第一结晶器3为冷却结晶器;所述的第二结晶器4为冷却结晶器;
所述的洗涤器6带有搅拌器;
所述的液液混合器9带有搅拌器;
所述的预反应器10为带有换热设备的管式反应器;
所述的后反应器11为釜式反应器,且在容器内部的中下部设置搅拌桨;
所述的液液分离器14不带有搅拌器;
所述的提取剂储罐1的出料口与换热器的2进料口连通,换热器2的出料口分为三根管路,分别是第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3,第一管路2-1的出料口与第一结晶器3底部的进提取剂口连通,第二管路2-2的出料口与第二结晶器4上表面的入液口4-4连通,第三管路2-3的出料口与洗涤器6的进提取剂口连通;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22从第一结晶器3的侧壁中间高度处的入液口连通;第一结晶器3的侧壁上方设置溢流口,溢流口通过第四管路3-2与第二结晶器4上表面的入液口4-4连通;第一结晶器3下部的出料口连通的第五管路3-1与第二结晶器4下部的出料口4-6连通的第六管路4-1汇合后与第一固液分离装置5的进料口连通;第一固液分离装置5上方的出液口通过第七管路5-2与第一结晶器3底部的进提取剂口连通,第一固液分离装置5底部的固体出口通过第八管路5-1与洗涤器6的入料口连通;洗涤器6的出料口与第二固液分离装置19的入料口连通,第二固液分离装置19的固体出口通过第十八管路19-1与干燥装置7的进料口连通,第二固液分离装置19的液体出口通过第十九管路19-2与第一结晶器3底部的进提取剂口连通;干燥装置7的出气口与第二冷凝器20的进气口连通,第二冷凝器20的出液口与提取剂储罐1的进液口连通;
第二结晶器4的侧壁上方设置溢流口4-5,且溢流口4-5通过第九管路4-2与液液混合器9的第一进液口连通,改性剂储罐8的出液口与液液混合器9的第二进液口连通;液液混合器9的出液口与预反应器10的进液口连通,预反应器10的出液口与后反应器11上方的第一进液口连通,后反应器11上方的出气口通过第十管路11-1与第一冷凝器12的进气口连通,第一冷凝器12的出气口通过第十一管路12-2与气体吸收装置13的进气口连通;第一冷凝器12的出液口通过第十二管路12-1与液液分离器14的上端进液口连通,带水剂储罐17的出液口与液液分离器14的进液口连通,液液分离器14上方的第一出液口通过第十三管路14-1与后反应器11的带水剂入口连通,后反应器11底部的出液口通过第十四管路11-2与蒸发器15的进液口连通,蒸发器15的出气口通过第十五管路15-2与第三冷凝器21的进气口连通,第三冷凝器21的出液口与液液分离器14的进液口连通;液液分离器14下方的第二出液口通过第十六管路14-2与精馏塔18的入液口连通,精馏塔18的第一出液口通过第十七管路18-2与提取剂储罐1的入液口连通。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:如图2所示,所述的第二结晶器4的外壁为圆筒结构,在圆筒内部设置一个与外壁同轴的小圆筒4-3,小圆筒4-3的直径小于第二结晶器4筒壁的直径,小圆筒4-3固定在第二结晶器4的内部上壁,小圆筒4-3的底面与第二结晶器4的内部底面之间留有空隙,小圆筒4-3的底面为敞口结构,第二结晶器4上表面的入液口4-4设置在小圆筒4-3的上方。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述的第一固液分离装置5为离心装置。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述的第二固液分离装置19为离心装置。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式为具体实施方式一中丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法,具体为:
一、浓缩液中硫酸铵和有机低聚物的分离:提取剂存储在提取剂储罐1中,经过换热器2降温至零下10℃~零下5℃,降温后的提取剂分别通过第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3进入到第一结晶器3、第二结晶器4和第一固液分离装置5中;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22从第一结晶器3的侧壁中间高度处的入液口进入到第一结晶器3中与提取剂混合,体系中迅速析出硫酸铵晶体,同时提取剂溶解有机低聚物,减少了有机低聚物在硫酸铵晶体形成过程中的吸附和包覆;颗粒大的硫酸铵晶体依靠重力作用沉降于结晶器的底部,然后与少量的提取剂一起从第一结晶器3下部的出料口通过第五管路3-1流出,颗粒小的硫酸铵晶体则随着混合液向上流动并与混合液一起从第一结晶器3侧壁上方的溢流口流出,然后通过第四管路3-2进入到第二级结晶器4中;在第二级结晶器4中,降温后的提取剂从上部与从第一级提取结晶器3流出的混合液在入液口4-4直接接触混合,进入到第二级提取结晶器4的中部,由于体系温度和极性进一步降低,体系中的硫酸铵最大程度结晶析出,硫酸铵晶体依靠重力作用下降,最终从下部的出料口4-6通过第六管路4-1流出,水、提取剂及溶解的有机低聚物的混合液向上流动,从侧壁上方的溢流口4-5流出,然后通过第九管路4-2进入到液液混合器9中,完成了硫酸铵和有机低聚物的分离;
所述的提取剂为碳原子数小于等于4的一元醇中的一种或几种的混合物;
所述的提取剂还可以为碳原子数小于等于4的二元醇的一种或几种的混合物;
所述的提取剂还可以为碳原子数小于等于4的一元醇和碳原子数小于等于4的二元醇的混合物;
二、硫酸铵固体净化:从第六管路4-1和第五管路3-1流出的含有硫酸铵晶体的浆液汇合后进入到第一固液分离装置5中进行固液分离,分离后的液体通过第七管路5-2返回到第一结晶器3中,分离后的固体通过第八管路5-1进入到洗涤器6中通过降温后的提取剂进行洗涤,得到的固液混合物进入到第二固液分离装置19中进行固液分离,分离后的液体通过第十九管路19-2返回到第一结晶器3中,分离后的固体通过第十八管路19-1进入到干燥装置7中进行干燥,得到固体硫酸铵7-1,在干燥装置7中产生的气体进入到第二冷凝器20中进行冷却,凝液返回到提取剂储罐1中,不凝的气体经净化处理后达标排放;
三、有机低聚物的化学转化:改性剂储罐8中的改性剂为乙二胺、二乙烯三胺,三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或几种的混合物;在液液混合器9中,来自第二结晶器4的液体与来自改性剂储罐8中的改性剂进行混合,混合后进入到预反应器10中,预反应器10的温度为50℃~60℃,进行0.25h~0.75h的空时反应,再进入到后反应器11中,有机低聚物与改性剂在预反应器10中进行初步反应,小分子多乙烯多胺与有机低聚物发生反应后,小分子改性剂和有机低聚物被化学键合在一起,防止小分子改性剂进入到后反应器11中挥发出系统;带水剂加到液液分离器14中,通过第十三管路14-1进到后反应器11中,后反应器11的带水剂入口位于容器中液面高度的0.3倍~0.5倍的高度处,通过加热装置控制后反应器11内的温度为70℃~95℃,搅拌速率为60转/min~90转/min,来自预反应器10的物料加料速度为每小时0.25倍~0.5倍的后反应器11有效容积,带水剂的加料速度为每小时0.05倍~0.15倍的后反应器11有效容积;在后反应器11中,有机低聚物与改性剂经过1h~2h的空时反应后,生成改性多乙烯多胺高分子有机物和少量氨,生成的氨与反应物料中原有的水、提取剂在反应器温度下与带水剂一起被蒸发,蒸发气体通过第十管路11-1进入第一冷凝器12进行冷凝,凝液通过第十二管路12-1流入到液液分离器14中,经过液液分层后,带水剂处于上层、水与提取剂互溶处于下层,液液分离器14中上层的带水剂被泵入到后反应器11中的液面以下循环使用,并与提取剂和水形成恒沸体系被再次蒸发,蒸出气体再通过第一冷凝器12和液液分离器14的作用实现反复循环分离,实现后续带水剂反复使用及其用与提取剂、水的分离功能;液液分离器14中的下层的水与提取剂混合液通过第十六管路14-2进入精馏塔18中,经精馏塔18分离,精馏分离出的提取剂通过第十七管路18-2进入到提取剂储罐1中循环使用,精馏分离出的水18-1经处理后回用及排放;第一冷凝器12冷却后的不凝气体含有少量碱性气体,通过第十一管路12-2进到气体吸收装置13中,经气体吸收装置13中的稀硫酸吸收净化后气体13-2排放,循环吸收液13-1间歇排入到系统外的蒸发浓缩器中进行处理;在后反应器11中生成的改性多乙烯多胺高分子有机物与部分带水剂一起经后反应器下口排出,通过第十四管路11-2进入到蒸发器15中,通过蒸发器15蒸发后将带水剂以气体形式蒸发出,蒸发出的气体通过第十五管路15-2进入到第三冷凝器21中,经冷却后,凝液进入到液液分离器14中;在蒸发器15中,蒸发后得到改性多乙烯多胺类高分子物质即为固化剂16,固化剂在温度为50℃~60℃下装罐包装,固化剂粘稠状,颜色棕色;液液分离器14与带水剂储罐17连通的入口的高度为液液分离器14中液面高度的0.5倍~0.8倍处;液液分离器14与第三冷凝器21连通的入口的高度为液液分离器14中液面高度的0.5倍~0.8倍处;步骤三中所述的带水剂为环己烷、苯、甲苯和二甲苯的一种或几种的混合物。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式五不同的是:当步骤一中所述的提取剂为两种物质组成的混合物组成时,每种物质的质量分数为30%~70%;当步骤一中所述的提取剂为两种以上物质组成的混合物组成时,每种物质的质量分数为15%~50%。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式五不同的是:待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22中有机低聚物与液液混合物9中的改性剂的质量比为1:(0.8~3)。其他与具体实施方式五相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式五不同的是:待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22中硫酸铵与洗涤器6中第三管路2-3带来的提取剂的质量比为1:(2~5)。其他与具体实施方式八相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式五不同的是:待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22与换热器2进行换热的提取剂的流量比为1:(3~5);第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3中的提取剂的流量相等。其他与具体实施方式九相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式五不同的是:通过预反应器10进到后反应器11中的液体与通过第十三管路14-1进到后反应器11中的带水剂的流量比为10:(1~6)。其他与具体实施方式十相同。
用以下试验对本发明进行验证:
试验一:北方某丙烯腈稀硫铵液的蒸发浓缩液为暗棕色粘稠状液体1.05kg,含有机低聚物0.64kg。
本试验的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统如图1-图2所示,具体是由提取剂储罐1、换热器2、第一结晶器3、第二结晶器4、第一固液分离装置5、洗涤器6、干燥装置7、改性剂储罐8、液液混合器9、预反应器10、后反应器11、第一冷凝器12、气体吸收装置13、液液分离器14、蒸发器15、产品储罐16、带水剂储罐17、精馏塔18、第二固液分离装置19、第二冷凝器20、第三冷凝器21和多根管路组合;
所述的第一结晶器3为冷却结晶器;所述的第二结晶器4为冷却结晶器;
所述的洗涤器6带有搅拌器;
所述的液液混合器9带有搅拌器;
所述的预反应器10为带有换热设备的管式反应器;
所述的后反应器11为釜式反应器,且在容器内部的中下部设置搅拌桨;
所述的液液分离器14不带有搅拌器;
所述的提取剂储罐1的出料口与换热器的2进料口连通,换热器2的出料口分为三根管路,分别是第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3,第一管路2-1的出料口与第一结晶器3底部的进提取剂口连通,第二管路2-2的出料口与第二结晶器4上表面的入液口4-4连通,第三管路2-3的出料口与洗涤器6的进提取剂口连通;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22从第一结晶器3的侧壁中间高度处的入液口连通;第一结晶器3的侧壁上方设置溢流口,溢流口通过第四管路3-2与第二结晶器4上表面的入液口4-4连通;第一结晶器3下部的出料口连通的第五管路3-1与第二结晶器4下部的出料口4-6连通的第六管路4-1汇合后与第一固液分离装置5的进料口连通;第一固液分离装置5上方的出液口通过第七管路5-2与第一结晶器3底部的进提取剂口连通,第一固液分离装置5底部的固体出口通过第八管路5-1与洗涤器6的入料口连通;洗涤器6的出料口与第二固液分离装置19的入料口连通,第二固液分离装置19的固体出口通过第十八管路19-1与干燥装置7的进料口连通,第二固液分离装置19的液体出口通过第十九管路19-2与第一结晶器3底部的进提取剂口连通;干燥装置7的出气口与第二冷凝器20的进气口连通,第二冷凝器20的出液口与提取剂储罐1的进液口连通;
第二结晶器4的侧壁上方设置溢流口4-5,且溢流口4-5通过第九管路4-2与液液混合器9的第一进液口连通,改性剂储罐8的出液口与液液混合器9的第二进液口连通;液液混合器9的出液口与预反应器10的进液口连通,预反应器10的出液口与后反应器11上方的第一进液口连通,后反应器11上方的出气口通过第十管路11-1与第一冷凝器12的进气口连通,第一冷凝器12的出气口通过第十一管路12-2与气体吸收装置13的进气口连通;第一冷凝器12的出液口通过第十二管路12-1与液液分离器14的进液口连通,带水剂储罐17的出液口与液液分离器14的进液口连通,液液分离器14上方的第一出液口通过第十三管路14-1与后反应器11的带水剂入口连通,后反应器11底部的出液口通过第十四管路11-2与蒸发器15的进液口连通,蒸发器15的出气口通过第十五管路15-2与第三冷凝器21的进气口连通,第三冷凝器21的出液口与液液分离器14的进液口连通;液液分离器14下方的第二出液口通过第十六管路14-2与精馏塔18的入液口连通,精馏塔18的第一出液口通过第十七管路18-2与提取剂储罐1的入液口连通;
如图2所示,所述的第二结晶器4的外壁为圆筒结构,在圆筒内部设置一个与外壁同轴的小圆筒4-3,小圆筒4-3的直径小于第二结晶器4筒壁的直径,小圆筒4-3固定在第二结晶器4的内部上壁,小圆筒4-3的底面与第二结晶器4的内部底面之间留有空隙,小圆筒4-3的底面为敞口结构,第二结晶器4上表面的入液口4-4设置在小圆筒4-3的上方。
本试验的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法具体为:
一、浓缩液中硫酸铵和有机低聚物的分离:提取剂存储在提取剂储罐1中,经过换热器2降温至零下8℃,降温后的提取剂分别通过第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3进入到第一结晶器3、第二结晶器4和第一固液分离装置5中;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22从第一结晶器3的侧壁中间高度处的入液口进入到第一结晶器3中与提取剂混合,体系中迅速析出硫酸铵晶体,同时提取剂溶解有机低聚物,减少了有机低聚物在硫酸铵晶体形成过程中的吸附和包覆;颗粒大的硫酸铵晶体依靠重力作用沉降于结晶器的底部,然后与少量的提取剂一起从第一结晶器3下部的出料口通过第五管路3-1流出,颗粒小的硫酸铵晶体则随着混合液向上流动与混合液一起从第一结晶器3侧壁上方的溢流口流出,然后通过第四管路3-2进入到第二级结晶器4中;在第二级结晶器4中,降温后的提取剂从上部与从第一级提取结晶器3流出的混合液在入液口4-4直接接触混合,通入到第二级提取结晶器4的中部,由于体系温度和极性进一步降低,体系中的硫酸铵最大程度结晶析出,硫酸铵晶体依靠重力作用下降,最终从下部的出料口4-6通过第六管路4-1流出,水、提取剂及溶解的有机低聚物混合液向上流动,从侧壁上方的溢流口4-5流出,然后通过第九管路4-2进入到液液混合器9中,完成了硫酸铵和有机低聚物的分离;
所述的提取剂为甲醇;
二、硫酸铵固体净化:从第六管路4-1和第五管路3-1流出的含有硫酸铵晶体的浆液汇合后进入到第一固液分离装置5中进行固液分离,分离后的液体通过第七管路5-2返回到第一结晶器3中,分离后的固体通过第八管路5-1进入到洗涤器6中通过降温后的提取剂进行洗涤,得到的固液混合物进入到第二固液分离装置19中进行固液分离,分离后的液体通过第十九管路19-2返回到第一结晶器3中,分离后的固体通过第十八管路19-1进入到干燥装置7中进行干燥,得到固体硫酸铵7-1,在干燥装置7中产生的气体进入到第二冷凝器20中进行冷却,凝液返回到提取剂储罐1中,不凝的气体经净化处理后达标排放;
三、有机低聚物的化学转化:改性剂储罐8中的改性剂为乙二胺;在液液混合器9中,来自第二结晶器4的液体与来自改性剂储罐8中中的改性剂进行混合,混合后进入到预反应器10中,预反应器10的温度为60℃,进行0.5h的空时反应,再进入到后反应器11中,有机低聚物与改性剂在预反应器10中进行初步反应,小分子多乙烯多胺与有机低聚物发生反应后,小分子改性剂和有机低聚物被化学键合在一起,防止小分子改性剂进入到后反应器11中挥发出系统;带水剂加到液液分离器14中,通过第十三管路14-1进到后反应器11中,后反应器11的带水剂入口位于容器中液面高度的0.4倍的高度处,通过加热装置控制后反应器11内的温度为75℃,搅拌速率为80转/min,来自预反应器10的物料加料速度为每小时0.5倍的反应器有效容积,带水剂的加料速度为每小时0.1倍的反应器有效容积;在后反应器11中,有机低聚物与改性剂在后反应器11中经过1.5h的空时反应后,生成改性多乙烯多胺高分子有机物和少量氨,生成的氨与反应物料中原有的水、提取剂在反应器温度下与带水剂一起被蒸发,蒸发气体通过第十管路11-1进入第一冷凝器12进行冷凝,凝液通过第十二管路12-1流入到液液分离器14中,经过液液分层后,带水剂处于上层、水与提取剂互溶处于下层,上层的带水剂被泵入到后反应器11中的液面以下循环使用,与提取剂和水形成恒沸体系,蒸出气体再利用第一冷凝器12和液液分离器14的作用实现反复循环分离,实现后续带水剂反复使用及其与提取剂、水的分离功能;液液分离器14中下层的水与提取剂通过第十六管路14-2进入精馏塔18中,经精馏塔18分离,精馏分离出的提取剂通过第十七管路18-2进入到提取剂储罐1中循环使用,精馏分离出的水18-1经处理后回用或排放;第一冷凝器12冷却后的不凝气体含有少量碱性气体,通过第十一管路12-2进到气体吸收装置13中,经气体吸收装置13中的稀硫酸吸收净化后气体13-2排放,循环吸收液13-1间歇排入到系统外的蒸发浓缩器中进行处理;在后反应器11中生成的改性多乙烯多胺高分子有机物与部分带水剂一起经后反应器下口排出,通过第十四管路11-2进入到蒸发器15中,通过蒸发器15蒸发后将带水剂以气体形式蒸发出,蒸发出的气体通过第十五管路15-2进入到第三冷凝器21中,经冷却后,凝液进入到液液分离器14中;在蒸发器15中,蒸发后得到改性多乙烯多胺类高分子物质即为固化剂16,固化剂在温度为50℃下装罐包装,固化剂粘稠状,颜色棕色;液液分离器14与带水剂储罐17连通的入口的高度为液液分离器14中液面高度的0.7倍处;液液分离器14与第三冷凝器21连通的入口的高度为液液分离器14中液面高度的0.7倍处;步骤三中所述的带水剂为环己烷;
待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22中有机低聚物与液液混合物9中的改性剂的质量比为1:2;
待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22中硫酸铵与洗涤器6中第三管路2-3带来的提取剂的质量比为1:3;
待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液22与换热器2进行换热的提取剂的流量比为1:2;第一管路2-1、第二管路2-2和第三管路2-3中的提取剂的流量相等;
通过预反应器10进到后反应器11中的液体与通过第十三管路14-1进到后反应器11中的带水剂的流量比为10:7。
采用本试验的方法进行处理,得到硫酸铵固体0.12kg,固体硫酸铵纯度99.9%;消耗改性剂二乙烯三胺0.59kg,得到环氧树脂固化剂1.22kg;按照固化剂:环氧树脂质量比0.4:1比例加入环氧树脂E-44,共混后于70℃烘箱中固化2.0h,得到环氧树脂固化产品,其拉伸强度达到35MPa,弯曲强度到达88MPa,见表1,同时进行了不同配比的强度试验。
通过热重分析检测(如图3所示),按照固化剂:环氧树脂质量比0.4:1比例加入环氧树脂E-44,共混后于70℃烘箱中固化2.0h,得到环氧树脂固化产品,在惰性气氛下可以耐受300℃温度。
表1
Claims (10)
1.一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统,其特征在于丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统是由提取剂储罐(1)、换热器(2)、第一结晶器(3)、第二结晶器(4)、第一固液分离装置(5)、洗涤器(6)、干燥装置(7)、改性剂储罐(8)、液液混合器(9)、预反应器(10)、后反应器(11)、第一冷凝器(12)、气体吸收装置(13)、液液分离器(14)、蒸发器(15)、带水剂储罐(17)、精馏塔(18)、第二固液分离装置(19)、第二冷凝器(20)、第三冷凝器(21)和多根管路组合;
所述的第一结晶器(3)为冷却式结晶器;所述的第二结晶器(4)为冷却式结晶器;
所述的洗涤器(6)带有搅拌器;
所述的液液混合器(9)带有搅拌器;
所述的预反应器(10)为带有换热设备的管式反应器;
所述的后反应器(11)为釜式反应器,且在容器内部的中下部设置搅拌桨;
所述的提取剂储罐(1)的出料口与换热器的(2)进料口连通,换热器(2)的出料口分为三根管路,分别是第一管路(2-1)、第二管路(2-2)和第三管路(2-3),第一管路(2-1)的出料口与第一结晶器(3)底部的进提取剂口连通,第二管路(2-2)的出料口与第二结晶器(4)上表面的入液口(4-4)连通,第三管路(2-3)的出料口与洗涤器(6)的进提取剂口连通;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液(22)从第一结晶器(3)的侧壁中部的入液口进入第一结晶器(3)中;第一结晶器(3)的侧壁上方设置溢流口,溢流口通过第四管路(3-2)与第二结晶器(4)上表面的入液口(4-4)连通;第一结晶器(3)底部的出料口连通的第五管路(3-1)与第二结晶器(4)下部的出料口(4-6)连通的第六管路(4-1)汇合后与第一固液分离装置(5)的进料口连通;第一固液分离装置(5)上方的出液口通过第七管路(5-2)与第一结晶器(3)底部的进提取剂口连通,第一固液分离装置(5)底部的固体出口通过第八管路(5-1)与洗涤器(6)的入料口连通;洗涤器(6)的出料口与第二固液分离装置(19)的入料口连通,第二固液分离装置(19)的固体出口通过第十八管路(19-1)与干燥装置(7)的进料口连通,第二固液分离装置(19)的液体出口通过第十九管路(19-2)与第一结晶器(3)底部的进提取剂口连通;干燥装置(7)的出气口与第二冷凝器(20)的进气口连通,第二冷凝器(20)的出液口与提取剂储罐(1)的进液口连通;
第二结晶器(4)的侧壁上方设置溢流口(4-5),且溢流口(4-5)通过第九管路(4-2)与液液混合器(9)的第一进液口连通,改性剂储罐(8)的出液口与液液混合器(9)的第二进液口连通;液液混合器(9)的出液口与预反应器(10)的进液口连通,预反应器(10)的出液口与后反应器(11)上方的第一进液口连通,后反应器(11)上方的出气口通过第十管路(11-1)与第一冷凝器(12)的进气口连通,第一冷凝器(12)的出气口通过第十一管路(12-2)与气体吸收装置(13)的进气口连通;第一冷凝器(12)的出液口通过第十二管路(12-1)与液液分离器(14)的进液口连通,带水剂储罐(17)的出液口与液液分离器(14)的进液口连通,液液分离器(14)上方的第一出液口通过第十三管路(14-1)与后反应器(11)的带水剂入口连通,后反应器(11)底部的出液口通过第十四管路(11-2)与蒸发器(15)的进液口连通,蒸发器(15)的出气口通过第十五管路(15-2)与第三冷凝器(21)的进气口连通,第三冷凝器(21)的出液口与液液分离器(14)的进液口连通;液液分离器(14)下方的第二出液口通过第十六管路(14-2)与精馏塔(18)的入液口连通,精馏塔(18)的第一出液口通过第十七管路(18-2)与提取剂储罐(1)的入液口连通。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统,其特征在于所述的第二结晶器(4)的外壁为圆筒结构,在圆筒内部设置一个与外壁同轴的小圆筒(4-3),小圆筒(4-3)的直径小于第二结晶器(4)筒壁的直径,小圆筒(4-3)固定在第二结晶器(4)的内部上壁,小圆筒(4-3)的底面与第二结晶器(4)的内部底面之间留有空隙,小圆筒(4-3)的底面为敞口结构,第二结晶器(4)上表面的入液口(4-4)设置在小圆筒(4-3)的上方。
3.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统,其特征在于所述的第一固液分离装置(5)为离心装置。
4.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统,其特征在于所述的第二固液分离装置(19)为离心装置。
5.如权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法,其特征在于丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法具体为:
一、浓缩液中硫酸铵和有机低聚物的分离:提取剂存储在提取剂储罐(1)中,经过换热器(2)降温至零下10℃~零下5℃,降温后的提取剂分别通过第一管路(2-1)、第二管路(2-2)和第三管路(2-3)进入到第一结晶器(3)、第二结晶器(4)和洗涤器(6)中;待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液(22)从第一结晶器(3)的侧壁中间高度处的入液口进入到第一结晶器(3)中与提取剂混合;颗粒大的硫酸铵晶体依靠重力作用沉降于结晶器的底部,然后与少量的提取剂一起从第一结晶器(3)下部的出料口通过第五管路(3-1)流出,颗粒小的硫酸铵晶体则随着混合液向上流动与混合液一起从第一结晶器(3)侧壁上方的溢流口流出,然后通过第四管路(3-2)进入到第二级结晶器(4)中;在第二级结晶器(4)中,降温后的提取剂从上部与从第一级提取结晶器(3)流出的液体在入液口(4-4)直接接触混合,通入到第二级提取结晶器(4)的中部,由于体系温度和极性进一步降低,体系中的硫酸铵最大程度结晶析出,硫酸铵晶体依靠重力作用下降,最终从下部的出料口(4-6)通过第六管路(4-1)流出,水、提取剂及溶解的有机低聚物混合液向上流动,从侧壁上方的溢流口(4-5)流出,然后通过第九管路(4-2)进入到液液混合器(9)中,完成了硫酸铵和有机低聚物的分离;
所述的提取剂为碳原子数小于等于4的一元醇中的一种或几种的混合物;
所述的提取剂还可以为碳原子数小于等于4的二元醇的一种或几种的混合物;
所述的提取剂还可以为碳原子数小于等于4的一元醇和碳原子数小于等于4的二元醇的混合物;
二、硫酸铵固体净化:从第六管路(4-1)和第五管路(3-1)流出的含有硫酸铵晶体的浆液汇合后进入到第一固液分离装置(5)中进行固液分离,分离后的液体通过第七管路(5-2)返回到第一结晶器(3)中,分离后的固体通过第八管路(5-1)进入到洗涤器(6)中通过降温后的提取剂进行洗涤,得到的固液混合物进入到第二固液分离装置(19)中进行固液分离,分离后的液体通过第十九管路(19-2)返回到第一结晶器(3)中,分离后的固体通过第十八管路(19-1)进入到干燥装置(7)中进行干燥,得到固体硫酸铵(7-1),在干燥装置(7)中产生的气体进入到第二冷凝器(20)中进行冷却,凝液返回到提取剂储罐(1)中,不凝的气体经净化处理后达标排放;
三、有机低聚物的化学转化:改性剂储罐(8)中的改性剂为乙二胺、二乙烯三胺,三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或几种的混合物;在液液混合器(9)中,来自第二结晶器(4)的液体与来自改性剂储罐(8)中的改性剂进行混合,混合后进入到预反应器(10)中,预反应器(10)的温度为50℃~60℃,进行0.25h~0.75h的空时反应,再进入到后反应器(11)中,有机低聚物与改性剂在预反应器(10)中进行初步反应;带水剂加到液液分离器(14)中,通过第十三管路(14-1)进到后反应器(11)中,后反应器(11)的带水剂入口位于容器中液面高度的0.3倍~0.5倍的高度处,通过加热装置控制后反应器(11)内的温度为70℃~95℃,搅拌速率为60转/min~90转/min,来自预反应器(10)的物料加料速度为每小时0.25倍~0.5倍的后反应器(11)的有效容积,带水剂的加料速度为每小时0.05倍~0.15倍的后反应器(11)有效容积;在后反应器(11)中,有机低聚物与改性剂在后反应器(11)中经过1h~2h的空时反应后,生成改性多乙烯多胺高分子有机物和少量氨,生成的氨与反应物料中原有的水、提取剂在反应器温度下与带水剂一起被蒸发,蒸发气体通过第十管路(11-1)进入第一冷凝器(12)进行冷凝,凝液通过第十二管路(12-1)流入到液液分离器(14)中,经过液液分层后,带水剂处于上层、水与提取剂互溶处于下层,上层的带水剂被泵入到后反应器(11)中的液面以下循环使用,并与提取剂和水形成恒沸体系被再次蒸出,蒸出气体再通过第一冷凝器(12)和液液分离器(14)的作用实现反复循环分离,实现后续带水剂反复作用及其与提取剂、水的分离功能;液液分离器(14)中下层水与提取剂混合液通过第十六管路(14-2)进入精馏塔(18)中,经精馏塔(18)分离,精馏分离出的提取剂通过第十七管路(18-2)进入到提取剂储罐1中循环使用,精馏分离出的水(18-1)经处理后回用及排放;第一冷凝器(12)冷却后的不凝气体含有少量碱性气体,通过第十一管路(12-2)进到气体吸收装置(13)中,经气体吸收装置(13)中的稀硫酸吸收净化后气体(13-2)被排放,循环吸收液(13-1)间歇排入到系统外的蒸发浓缩器中进行处理;在后反应器(11)中生成的改性多乙烯多胺高分子有机物与部分带水剂一起经后反应器下口排出,通过第十四管路(11-2)进入到蒸发器(15)中,通过蒸发器(15)蒸发后将带水剂以气体形式蒸发出,蒸发出的气体通过第十五管路(15-2)进入到第三冷凝器(21)中,经冷却后,凝液进入到液液分离器(14)中;在蒸发器(15)中,蒸发后得到改性多乙烯多胺类高分子物质即为固化剂,固化剂在温度为50℃~60℃下装罐包装,固化剂粘稠状,颜色棕色;液液分离器(14)与带水剂储罐(17)连通的入口的高度为液液分离器(14)中液面高度的0.5倍~0.8倍处;液液分离器(14)与第三冷凝器(21)连通的入口的高度为液液分离器(14)中液面高度的0.5倍~0.8倍处;步骤三中所述的带水剂为环己烷、苯、甲苯和二甲苯的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法,其特征在于当步骤一中所述的提取剂为两种物质组成的混合物组成时,每种物质的质量分数均为30%~70%;当步骤一中所述的提取剂为两种以上物质组成的混合物组成时,每种物质的质量分数均为15%~50%。
7.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法,其特征在于待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液(22)中有机低聚物与液液混合器(9)中的改性剂的质量比为1:(0.8~3)。
8.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法,其特征在于待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液(22)中硫酸铵与洗涤器(6)中第三管路(2-3)带来的提取剂的质量比为1:(2~5)。
9.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法,其特征在于待处理的丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液(22)与换热器(2)进行换热的提取剂的流量比为1:(3~5);第一管路(2-1)、第二管路(2-2)和第三管路(2-3)中的提取剂的流量相等。
10.根据权利要求1所述的一种丙烯腈稀硫酸铵液的蒸发浓缩液中硫酸铵回收及有机物资源化利用的系统的使用方法,其特征在于通过预反应器(10)进到后反应器(11)中的液体与通过第十三管路(14-1)进到后反应器(11)中的带水剂的流量比为10:(1~6)。
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