CN110906335A - 一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理方法和装置 - Google Patents

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宋琳
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Abstract

本发明涉及一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理方法和装置。所述处理方法包括：(1)将废催化剂进行高温无氧热解，所产生的气体经冷却、水吸收，得到氢氟酸液体；(2)其余未被吸收的气体经洗涤，燃烧排放；(3)步骤(1)所述高温无氧热解后所得的废渣连续或间歇排出。本发明的处理方法用于二氟乙烷生产中废催化剂的处理可以减少废水排放，最大程度回收氢氟酸，使废催化剂彻底无害化。

Description

一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理方法和装置
技术领域
本发明属于有机氟环保处理领域，具体来说，涉及二氟乙烷生产中废催化剂氟磺酸的处理方法和装置。
背景技术
在二氟乙烷生产过程中，一般采用以氟磺酸为催化剂进行催化反应。在该反应中，催化剂氟磺酸的寿命较短，随着反应的进行，催化剂的活性降低，一般每2～4天需更换新的催化剂。排放出的废催化剂主要成分为氟磺酸、氢氟酸、硫酸，乙炔的聚合物等。
由于氢氟酸、硫酸均为强酸，其对眼睛、皮肤、粘膜以及呼吸道具有强烈的刺激及腐蚀性作用，同时其酸性气体挥发对环境的污染也是不可忽视的。因此如何对该废催化剂进行合理有效的处理成了目前各生产企业的难题之一。
专利CN201406389Y公开了一种二氟乙烷废催化剂处理的设备系统，包括依次串联连接的蒸发釜、一级降膜吸收塔、二级水洗吸收塔和碱洗吸收塔，蒸发釜底部与废渣池连接。废催化剂在蒸发釜内加热回收其中大部分氢氟酸后，剩余废渣放入废渣池。该方法虽然在回收氢氟酸方面取得一定效果，但分解不充分，废催化剂中的有机物(液固混合)在废渣池内水解产生浮渣，导致废渣仍呈酸性，进而使含有浮渣的废水与电石渣混合，影响电石渣的质量。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种二氟乙烷生产中废催化剂氟磺酸的处理方法和装置。采用本发明所述的方法处理废催化剂氟磺酸，气体经吸收后制成液体氢氟酸副产品，所得少量的可燃有机物经火炬燃烧后排放，更为重要的是高温处理后的废渣呈弱酸性固体，无需进行大量洗涤，可显著减少废水排放，甚至整个处理过程中不产生废水，避免了对环境产生污染。
本发明所采用的技术方案如下。
一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理方法，包括：
(1)将废催化剂进行高温无氧热解，所产生的气体经冷却、水吸收，得到氢氟酸液体；
(2)其余未被吸收的气体经洗涤，燃烧排放；
(3)步骤(1)所述高温无氧热解后所得的废渣连续或间歇排出。
进一步地，步骤(1)中，所述废催化剂成分包括氟磺酸、氢氟酸、硫酸、乙炔聚合物等。
进一步地，步骤(1)中，所述废催化剂以液体形态进行高温无氧热解反应，其进料流量为20～500kg/h；优选100～120kg/h。
进一步地，步骤(1)中，所述高温无氧热解的条件为：温度200～500℃，优选350-450℃；停留时间0.4～10h，优选1-3h；压力为常压。
进一步地，步骤(1)中，所述高温无氧热解过程中，以金属材质作为填料，其作用是用于加强液体催化剂传热，并可有效防止热解设备结壁。所述填料还可选择碳钢、不锈钢等金属材质的颗粒、拉西环、鲍尔环、矩鞍环等。
进一步地，步骤(1)中，所述高温无氧热解可在转炉中进行，所述转炉内设有夹套，用于废催化剂与热源进行换热；所述热源为燃煤或天然气燃烧的烟道气。
进一步地，步骤(1)中，所产生的气体的温度为200～500℃，优选为380～390℃；冷却使所述气体降至120～170℃，优选为120-150℃。
进一步地，步骤(1)中，为了保证副产品氢氟酸液体的质量，在所述水吸收之前，先对气体进行过滤，去除烟尘。
进一步地，步骤(1)中，所得氢氟酸液体的浓度通常在20-40％，具体根据实际需求进行调整。
进一步地，步骤(2)中，所述洗涤包括水洗和/或碱洗。
进一步地，步骤(3)中，所得废渣为弱酸性的干燥碳化物固体，基本不含有机物，因而无需进行大量水洗，避免产生大量废水，降低废水处理难度。
本发明还提供一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理装置，包括：依次连接的高温无氧热解单元、冷却单元、吸收单元；所述高温无氧热解单元内设换热夹套。
进一步地，所述高温无氧热解单元可选择设有换热夹套的转炉，内置金属材质的填料，如金属颗粒，碳钢、不锈钢等金属材质制得的拉西环、鲍尔环、矩鞍环等；所述转炉采用燃煤或天然气燃烧的烟道气作为热源。
进一步地，所述冷却单元选择冷却器，优选使用循环水进行冷却。
进一步地，在所述冷却单元和所述吸收单元之间还设有过滤单元，如过滤器，优选采用切线进入带有旋风分离的丝网过滤器，用于滤掉气体中的烟尘。
进一步地，所述吸收单元优选降膜吸收器，气体进入降膜吸收器与水接触进行吸收，得到浓度30％以上氢氟酸液体。
进一步地，所述处理装置还包括后处理设备，如气体洗涤单元、气体燃烧排放单元、废渣回收单元等。
本发明所取得有益效果如下：
本发明采取高温无氧热解方式处理废催化剂，除使其中氢氟酸、硫酸挥发外，还可使催化剂中有机物分解为低分子烃类，确保最后留下的固体残渣仅为无机物；因而所得废渣无需进行大量洗涤，可显著减少废水排放，同时最大程度回收氢氟酸，使废催化剂彻底无害化。
附图说明
图1为本发明所述的二氟乙烷生产中废催化剂的处理方法流程图。
图中：1、转炉；2、引风机；3、急冷器；4、过滤器；5、降膜吸收器；6、水洗塔；7、碱洗塔；8、火炬。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1 一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理装置
本实施例提供一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理装置，包括：依次连接的高温无氧热解单元、冷却单元、吸收单元；所述高温无氧热解单元内设换热夹套。
所述高温无氧热解单元设有换热夹套的转炉，内置金属材质的填料；所述转炉采用燃煤或天然气燃烧的烟道气作为热源。
所述冷却单元选择急冷器，并使用循环水进行冷却。
在所述冷却单元和所述吸收单元之间还设有采用切线进入带有旋风分离的丝网过滤器，用于滤掉气体中的烟尘。
所述吸收单元为降膜吸收器，气体进入降膜吸收器与水接触进行吸收，得到浓度30％以上氢氟酸液体。
所述处理装置还包括剩余气体的洗涤单元和燃烧排放单元，以及废渣回收单元。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述二氟乙烷生产中废催化剂的装置的处理方法，如图1所示，包括：
(1)二氟乙烷生产中排出的废催化剂液体(主要含氟磺酸、氢氟酸、硫酸，乙炔聚合物)，其以流量100～120kg/h通入转炉1中进行高温无氧热解，转炉1内含有金属颗粒填料，转炉1设有夹套，采用燃煤或天然气燃烧的烟道气对转炉1进行加热，通过引风机2将换热后的烟道气排出；
其中，所述高温无氧热解的条件为：温度400℃，停留时间2h，压力常压；
所产生的气体的温度为380～390℃；
上述转炉1气体出口产生的气体进入急冷器3冷却，冷却后气体温度降至120℃；急冷器3采用循环热水进行冷却降温；
经过冷却的气体经过过滤器4过滤掉粉尘；过滤器4采用切线进入带有旋风分离功能的丝网过滤器；
上述过滤后的气体进入降膜吸收器5与水接触进行吸收，制成浓度30％以上氢氟酸；
(2)余下未吸收的气体进一步经水洗塔6用水吸收氢氟酸、碱洗塔7酸气与循环碱液接触中和后排入火炬8进行燃烧；
(3)上述转炉1内有颗粒碳化物产生，可连续或间歇排出。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
效果验证
以CN201406389Y所述装置处理二氟乙烷废催化剂为对比例。
经比较，CN201406389Y所述装置处理后，残渣还含有少量液体，需采用不小于10倍的水进行水解稀释；水解后，水解池表面产生有机物浮渣，需单独处理。
而采用本发明所述装置及方法处理后，残渣为干燥的固体碳化物，可以与煤进行混合用作燃料，且呈弱酸性，因而无需进行大量水洗。
由此可见，采用本发明所述方案可可显著减少废水排放，同时最大程度回收氢氟酸，使废催化剂彻底无害化。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理方法，其特征在于，包括：
(1)将废催化剂进行高温无氧热解，所产生的气体经冷却、水吸收，得到氢氟酸液体；
(2)其余未被吸收的气体经洗涤，燃烧排放；
(3)步骤(1)所述高温无氧热解后所得的废渣连续或间歇排出。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述废催化剂以液体形态进行高温无氧热解反应，其进料流量为20～500kg/h；优选100～120kg/h。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温无氧热解的条件为：常压下，温度200～500℃，优选350-450℃。
4.根据权利要求1-3任一所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温无氧热解过程中装有金属填料；
优选地，所述高温无氧热解在转炉中进行，所述转炉内设有换热夹套。
5.根据权利要求1-4任一所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所产生的气体的温度为200～500℃，优选为380～390℃；所述冷却使其温度降低至120～170℃，优选为120～150℃。
6.根据权利要求1-5任一所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述水吸收之前，先对气体进行过滤。
7.根据权利要求1-6任一所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述洗涤包括水洗和/或碱洗。
8.一种二氟乙烷生产中废催化剂的处理装置，其特征在于，包括：依次连接的高温无氧热解单元、冷却单元、吸收单元；所述高温无氧热解单元内设换热夹套。
9.根据权利要求8所述的处理装置，其特征在于，所述高温无氧热解单元为内设换热夹套的转炉，并采用燃煤或天然气燃烧的烟道气作为热源；
和/或，所述高温无氧热解单元内置金属材质填料；
和/或，所述冷却单元使用循环水进行冷却；
和/或，所述吸收单元为降膜吸收器。
10.根据权利要求8或9所述的处理装置，其特征在于，在所述冷却单元和所述吸收单元之间还设有过滤单元；
和/或，所述处理装置还包括后处理设备，优选为气体洗涤单元、气体燃烧排放单元、废渣回收单元。
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