CN111087060A - 一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置及方法，属于精细化工和环保技术领域。所述装置主要包括：反应釜、结晶装置和缓冲罐。反应釜的出口通过管路与结晶装置入口连接，结晶装置出口通过管路与缓冲罐入口连接，缓冲罐出口通过管路与反应釜的废水循环入口连接。所述方法采用所述装置进行。所述装置及方法，简单实用，可以实现较低温度、压力条件下从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用，过程单程循环，不会造成环境污染或危废产生，此过程会富集残留的原料，定期打开结晶装置，处理后的氯化钾固体可以进行进一步加工或售卖，而富集后的原料可以再次使用，有良好的市场需求和经济效益。

Description

一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置及方法，属于精细化工和环保技术领域。

背景技术

氟化钾(KF)作为一种氟化剂，应用于很多有机反应中。甲基磺酰氟有多种制备方法，其中一种是由甲基磺酰氯同KF和水进行氟代反应后得到的，反应后副产物为氯化钾(KCl)、少量未反应完的KF、甲基磺酰氯和甲基磺酰氟，在分离反应产物甲基磺酰氟过程中会产生含氟废水，同时工业生产中需要对反应设备进行清洗，也会造成含氟废水的产生。

目前含氟废水的处理是工业上的一个难点，现有技术中未见有报道用于实际化工生产中的处理设备和相应方法。回收含氟废水中的KCl并将原废水回用处理，可使得原废水中的KF和有机原料以及反应产物得以重复利用，以减少原料消耗和产物损失。因此有必要开发一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置及方法。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置及方法，以减少原料消耗和产物损失。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，所述含氟化物废水主要来源于工业中甲基磺酰氯经过氟代反应制备甲基磺酰氟的反应过程，含氟化物废水主要包含KCl、少量KF、少量甲基磺酰氯、少量甲基磺酰氟等杂质；所述装置主要包括：反应釜、结晶装置和缓冲罐。

反应釜用于反应产生所述含氟化物废水，有一个以上；每个反应釜上设有搅拌装置用于釜内部反应物的搅拌，设有加料口用于加入KF，设有加料管道用于加入甲基磺酰氯，设有自来水管路用于清洗反应釜，设有循环管路用于加入循环再用的废水，应釜外周设有温度控制装置，用于加热或冷却釜内反应物。

所述结晶装置外部设有冷却装置，用于结晶装置内的含氟化物废水，设有结晶装置放空管，用于保持结晶装置内压力平衡，结晶装置放空管连接至相应尾气处理装置。

所述缓冲罐上设有缓冲罐放空管，用于保持缓冲罐内压力平衡，缓冲罐放空管连接至相应尾气处理装置。优选缓冲罐设有液位计。优选液位计为磁翻板液位计，优选液位计捆绑远传装置，使得液位计可以就地显示液位的同时，也可以远程监控液位。

反应釜的出口通过管路与结晶装置入口连接，结晶装置出口通过管路与缓冲罐入口连接，缓冲罐出口通过管路与反应釜的废水循环入口连接。

优选结晶装置与缓冲罐之间的管路上设有泵A，便于液体传送。

优选缓冲罐出口与反应釜入口连接的管路上设有泵B，缓冲出口通过管路与泵B入口连接，泵B出口通过管路与反应釜的废水循环管路连接。

一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的方法，所述方法采用本发明所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置进行，步骤包括：

(1)打开所述结晶装置上的结晶装置放空管；

(2)将反应釜内产生的含氟化物废水通过管路排入结晶装置中；

(3)向结晶装置内通入冷却循环水或自然冷却后，结晶装置底部析出氯化钾固体，结晶装置的温度范围为0℃～40℃，优选为0℃～20℃；

(4)将结晶装置中的上清液排入缓冲罐中；

(5)将缓冲罐中的上清液通运送回反应釜中循环使用。

有益效果

本发明提供了一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置及方法，简单实用，可以实现较低温度、压力条件下从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用，过程单程循环，不会造成环境污染或危废产生，此过程会富集残留的原料，定期打开结晶装置，处理后的氯化钾固体可以进行进一步加工或售卖，而富集后的原料可以再次使用，有良好的市场需求和经济效益。

附图说明

图1为本发明所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置示意图。

其中，1—反应釜，2—结晶装置，3—泵A，4—缓冲罐，5—泵B，6—结晶装置放空管，7—液位计，8—缓冲罐放空管

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。

实施例1

一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，所述装置主要包括：反应釜1、结晶装置2和缓冲罐4。

两个反应釜1用于反应产生所述含氟化物废水；每个反应釜1结构相同，均设有搅拌装置用于釜内部反应物的搅拌，设有加料口用于加入KF，设有加料管道用于加入甲基磺酰氯，设有自来水管路用于清洗反应釜1，设有循环管路用于加入循环再用的废水，应釜外周设有温度控制装置，用于加热或冷却釜内反应物。

所述结晶装置2外部设有冷却装置，用于结晶装置2内的含氟化物废水，设有结晶装置放空管6，用于保持结晶装置2内压力平衡，结晶装置放空管6连接至相应尾气处理装置。

所述缓冲罐4上设有缓冲罐放空管8，用于保持缓冲罐4内压力平衡，缓冲罐放空管8连接至相应尾气处理装置。缓冲罐4设有液位计7，为磁翻板液位计7，液位计7捆绑远传装置，使得液位计7可以就地显示液位的同时，也可以远程监控液位。

反应釜1的出口通过管路与结晶装置2入口连接，结晶装置2出口通过管路与缓冲罐4入口连接，缓冲罐4出口通过管路与反应釜1的废水循环入口连接。

结晶装置2与缓冲罐4之间的管路上设有泵A3，便于液体传送。

缓冲罐4出口与反应釜1入口连接的管路上设有泵B 5，缓冲罐4出口通过管路与泵B 5入口连接，泵B 5出口通过管路与反应釜1的废水循环管路连接。

磁翻板液位计7利用磁耦合原理进行工作，弥补了玻璃管液位计不能再高温高压下工作且易碎的缺点，结构简单、观察直观、清晰、不易堵塞、不渗漏、安装方便、维修简单。磁翻板液位计7以此行浮子为感测元件，根据浮力原理和磁性耦合作用制成。通过磁翻板可直接观察到洗釜水缓冲罐4内也为的实际高度，测量管中的浮子随被测液位等量变化，当被测容器中的液位升降时，液位计7本体管中的磁性浮子液随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻板指示器，驱动红、白翻板翻转180度，当液位下降时翻板由红色转变为白色，当液位上升时翻板由白色转变为红色，容器内部液位的实际高度为指示器的红白交界处，从而实现液位清晰的指示。

本实施例中，磁翻板液位计7捆绑远传装置，使得液位计7可以就地显示液位的同时，也可以远程监控液位。磁翻板液位计7捆绑远传装置的方法为配置UR型电阻液位传感器或UB型电阻-电流液位变送器和(二次)显示仪表，可以完成电动远传，并输出4-20mA(或0-10mA)的标准信号，以配合记录仪表，或工业控制计算机联网。

实施例2

一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的方法，所述方法采用本发明所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置进行，步骤包括：

(1)打开所述结晶装置2上的结晶装置放空管6；

(2)将两个反应釜1内产生的含氟化物废水通过管路排入结晶装置2中；

(3)向结晶装置2内通入冷却循环水或自然冷却后，结晶装置2底部析出氯化钾固体，结晶装置2的温度范围为0℃～20℃；

(4)将结晶装置2中的上清液排入缓冲罐4中；

(5)将缓冲罐4中的上清液通运送回反应釜1中循环使用。

反应的机理在于如表1和表2所示的不同温度下KCl溶解度以及KF溶解度差别。

表1 KCl溶解度列表

T/℃	10	20	30	40	50	60	70	80
									S(g/100g水)	31	34	37	40	42.6	45.5	48.8	51.1

表2 KF溶解度列表

T/℃	0	10	20	30	40	60	80
								S(g/100g水)	44.7	53.5	94.9	108	138	142	150

将反应釜1的反应过程中生成的0.4立废水(400kg水+183kg氯化钾+16kg氟化钾+约19kg反应原料＝618kg通过管路直接排入结晶装置2，通入循环水(20℃)使其降温结晶，预计析出(45.8-34)*400/100＝47.2kg氯化钾；待甲基磺酰氯氟化取代反应再次结束后，直接取(饱和氯化钾溶液0.4立)将其通过管线泵入一个或多个反应釜1中，之后加热到60℃之后利用其搅拌冲刷作用将新生成的氯化钾再次随循环废水带入结晶装置2中。

该过程单程循环，不会造成环境污染或危废产生，氯化钾每釜会析出43.2kg，需要定期开盖处理，处理后的氯化钾固体可以进行进一步加工或售卖。

实施例3

一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的方法，步骤(1)～(5)和原理同实施例2，

将反应过程中生成的0.8立废水(800水+320氯化钾+28氟化钾+约33反应原料＝1181kg通过洗釜水排放阀门3直接排入结晶装置2，通入循环水(10℃)使其降温结晶，预计析出(40-31)*800/100＝72kg氯化钾；待甲基磺酰氯氟化取代反应再次结束后，直接取(饱和氯化钾溶液0.8立)将其通过管路泵入反应釜中，之后加热到60℃之后利用其搅拌冲刷作用将新生成的氯化钾再次随循环废水带入沉降结晶装置2中。

该过程单程循环，不会造成环境污染或危废产生，氯化钾每釜会析出43.2kg，需要定期开盖处理，处理后的氯化钾固体可以进行进一步加工或售卖。

实施例4

一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的方法，步骤(1)～(5)和原理同实施例2。

将反应过程中生成的0.4立废水(400kg水+183kg氯化钾+16kg氟化钾+约19kg反应原料＝618kg通过排污管线直接排入结晶装置2，通入循环水(20℃)使其降温结晶，预计析出(45.8-34)*400/100＝47.2kg氯化钾；待需要进行甲基磺酰氯氟化取代反应时，，直接取(饱和氯化钾溶液0.2立)将其通过管线泵入一个或多个反应釜1中，将析出氯化钾后的废水作为反应溶剂进行反应。

该过程单程循环，不会造成环境污染或危废产生，富集的残留原料可以再次使用，有效降低了生产成本，创造了经济价值。

以上四个实施例的方法工艺简单，可以实现较低温度、压力条件下从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用，过程单程循环，不会造成环境污染或危废产生，此过程会富集残留的原料，再次利用该原料会有效降低生产成本，创造了经济价值。另外定期开盖处理后的氯化钾固体可以进行进一步加工或售卖，创造经济效益。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，其特征在于：所述装置主要包括反应釜(1)、结晶装置(2)和缓冲罐(4)；

反应釜(1)用于反应产生所述含氟化物废水，有一个以上；每个反应釜(1)上设有搅拌装置用于釜内部反应物的搅拌，设有加料口用于加入KF，设有加料管道用于加入甲基磺酰氯，设有自来水管路用于清洗反应釜(1)，设有循环管路用于加入循环再用的废水，应釜外周设有温度控制装置，用于加热或冷却釜内反应物；

结晶装置(2)外部设有冷却装置，结晶装置(2)上部设有结晶装置放空管(6)，结晶装置放空管(6)连接至相应尾气处理装置；

缓冲罐(4)上设有缓冲罐放空管(8)，缓冲罐放空管(8)连接至相应尾气处理装置；

反应釜(1)的出口通过管路与结晶装置(2)入口连接，结晶装置(2)出口通过管路与缓冲罐(4)入口连接，缓冲罐(4)出口通过管路与反应釜(1)的废水循环入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，其特征在于：冲罐设有液位计(7)。

3.根据权利要求2所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，其特征在于：液位计(7)为磁翻板液位计(7)。

4.根据权利要求3所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，其特征在于：液位计(7)捆绑远传装置。

5.根据权利要求1所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，其特征在于：结晶装置(2)与缓冲罐(4)之间的管路上设有泵A(3)。

6.根据权利要求1所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，其特征在于：缓冲罐(4)出口与反应釜(1)入口连接的管路上设有泵B(5)，缓冲罐(4)出口通过管路与泵B(5)入口连接，泵B(5)出口通过管路与反应釜(1)的废水循环管路连接。

7.根据权利要求1所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置，其特征在于：缓冲罐(4)设有捆绑远传装置的磁翻板液位计(7)；

结晶装置(2)与缓冲罐(4)之间的管路上设有泵A(3)；

缓冲罐(4)出口与反应釜(1)入口连接的管路上设有泵B(5)，缓冲罐(4)出口通过管路与泵B(5)入口连接，泵B(5)出口通过管路与反应釜(1)的废水循环管路连接。

8.一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的方法，其特征在于：所述方法采用如权利要求1～7任一项所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的装置进行，步骤包括：

(1)打开所述结晶装置(2)上的结晶装置放空管(6)；

(2)将反应釜(1)内产生的含氟化物废水通过管路排入结晶装置(2)中；

(3)向结晶装置(2)内通入冷却循环水或自然冷却后，结晶装置(2)底部析出氯化钾固体，结晶装置(2)的温度范围为0℃～40℃，

(4)将结晶装置(2)中的上清液排入缓冲罐(4)中；

(5)将缓冲罐(4)中的上清液通运送回反应釜(1)中循环使用。

9.根据权利要求8所述的一种从含氟化物废水中回收氯化钾及废水回用的方法，其特征在于：步骤(3)中结晶装置(2)的温度范围为0℃～20℃。

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