CN113501498A - 一种盐酸净化系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盐酸净化系统及工艺，净化系统包括顺次连接的除氯装置、除铁装置和回收罐；所述除氯装置包括除氯罐体，所述除氯罐体内填充有活性炭，所述除氯罐体的顶部和底部分别设置有除氯进液口和除氯出液口，所述除氯进液口用于向除氯罐体内导入盐酸；所述除铁装置包括除铁罐体，所述除铁罐体填充有树脂，所述除铁罐体的顶部和底部分别设置有除铁进液口和除铁出液口，所述除铁进液口与除氯出液口之间通过管道连接，该管道上设置有第一过滤器；所述回收罐通过管道与除铁出液口连接，该管道上设置有第二过滤器。本发明所述系统能够在不明显降低盐酸浓度的条件下，有效除去游离氯和铁。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种盐酸净化系统及工艺。
背景技术
目前，处理含氯有机废物主要的方法是热分解技术，包括焚烧、裂解、气化等技术，该技术能在短时间内将污染物减量化、无害化、资源化。通过焚烧的方式，高毒性含氯有机废弃物分解二氧化碳、水、氯化氢、氯气及少量的氮氧化物等无机物。
焚烧烟气中的HCl如不经处理直接排放，会对环境严重污染，且不对HCl进行回收利用，也是对资源的一种浪费。采用碱液直接吸收HCl，虽然消耗碱量少，成本低，但同时会造成环境的二次污染。HCl易溶于水，可采用水做吸收剂，将HCl干燥气体转化为一定浓度的盐酸溶液，可达到资源回收的目的，为企业带来一定的经济效益。但是，通过该种方法回收的盐酸品质差，内含有游离氯和铁离子等杂质，其中游离氯为黄绿色有毒单质气体，难溶于水，且有窒息性臭味，一般操作场所要求空气中含氯气不得超过0.001mg/L，而经过高温焚烧之后，且在高氯离子体系中，铁离子主要以三价铁离子和四氯化铁配离子形式存在，因此，水吸收所得的盐酸溶液需要净化之后才能回收利用。
关于焚烧烟气中HCl回收单元中盐酸净化方法，国内外尚未见系统的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盐酸净化系统及工艺，该系统能够在不明显降低盐酸浓度的条件下，有效除去游离氯和铁，同时具有良好的脱色效果。
本发明通过下述技术方案实现：
一种盐酸净化系统，包括顺次连接的除氯装置、除铁装置和回收罐；
所述除氯装置包括除氯罐体，所述除氯罐体内填充有活性炭，所述除氯罐体的顶部和底部分别设置有除氯进液口和除氯出液口，所述除氯进液口用于向除氯罐体内导入盐酸；
所述除铁装置包括除铁罐体，所述除铁罐体填充有树脂，所述除铁罐体的顶部和底部分别设置有除铁进液口和除铁出液口，所述除铁进液口与除氯出液口之间通过管道连接，该管道上设置有第一过滤器；
所述回收罐通过管道与除铁出液口连接，该管道上设置有第二过滤器。
含氯废物经过焚烧处理之后产生氯化氢气体，在吸收塔经水吸收之后形成副产盐酸，但由于焚烧烟气中除氯化氢气体之外还含有的单质氯和铁等杂质会随氯化氢吸收过程进入副产盐酸，限制了副产盐酸的使用范围。
目前，脱除废盐酸中游离氯的方法主要有物理脱除法和化学脱除法，其中物理法包括空气吹脱法、真空法和活性炭吸附法，化学法包括亚硫酸钠脱除法和双氧水脱除法。其中，空气吹脱法具有工艺简单、效率高等优点，若废盐酸中含有CO、CO2、NOx等其他气体，也会随着空气逸出，一并去除，但该工艺有尾气排放，需要将尾气收集后处理。真空法设备要求高、操作难度大，且也需要设置尾气吸收塔对其进行处理。亚硫酸钠脱除法中由于副反应发生，不仅产生SO2污染气体，同时也会向盐酸中引入新的杂质离子。采用双氧水脱除盐酸中游离氯的方法具有脱除效果好，且无新杂质产生，但是在实际操作过程中双氧水的量不易控制，操作难度大。
本发明利用活性炭的多孔结构，微量吸附氯化氢，大量吸附盐酸中的游离氯，在保证盐酸浓度不明显下降的前提下，有效去除盐酸中的游离氯。出口游离氯浓度可低于0.0001％。
目前，酸洗废液资源化处理技术常采用高温焙烧法、蒸发法、离子交换法、膜处理法(包括电渗析法、纳滤法、电解法等)及化学转化法等方法脱除盐酸中的铁。高温焙烧法具有处理能力大、处理设备紧凑等优点，但该工艺对设计、管理、控制水平和设备耐腐蚀性要求高，而且耗能较高；蒸发法通过回收盐酸达到间接去除铁的目的，但该法风险较高，设备易受蒸发结晶影响而造成堵塞；膜处理法无相变过程，节约成本，具有较高的经济价值，但目前国内膜主要依靠进口，成本较高，且易受污染，应用受到限制。
本发明根据铁化合物的化学性质，在盐酸中铁离子可能以Fe2+、Fe3+、FeCl4-三种形态存在，根据盐酸浓度高低，又主要以Fe3+、FeCl4-两种形态存在。采用树脂去除铁离子；树脂吸附除铁效率可达到95％以上。
综上，本发明所述系统除氯单元采用活性炭吸附法，利用活性炭多孔结构，微量吸附氯化氢，大量吸附盐酸中的游离氯，活性炭吸附法具有效果好、操作简单、无副产物并且可重复利用等优点。该系统除铁单元采用离子交换法，通过离子交换树脂上的官能团与溶液中的铁离子进行离子交换，使得溶液中的铁离子转移到树脂上，然后通过洗脱的方式将铁离子脱离下来，从而达到脱除铁离子的目的，而洗脱后的树脂恢复吸附能力再次循环使用。离子交换树脂法具有处理能力强、无毒害、能反复循环再生利用、设备投入成本低、使用寿命长等优点。
进一步地，除氯罐体内活性炭装填的高径比大于等于1。
高径比为装填高度和直径的比值，通过合理设计活性炭装填的高径比能够有效提高除氯效果。
进一步地，除氯罐体内活性炭装填的高径比大于等于7.5。
进一步地，活性炭选用粒径为0.3-1.4mm的椰壳或煤制颗粒活性炭。
进一步地，除铁罐体中树脂装填的高径比活性炭装填的高径比大于等于1。
进一步地，除铁罐体中树脂装填的高径比大于等于7.5。
进一步地，树脂采用粒度为0.3-1.25mm的离子树脂或螯合树脂。
进一步地，除氯装置上设置有正吹系统和反冲洗系统。
正吹系统包括设置在除氯装置顶部和底部的进气口和出气口，反冲洗系统包括设置在除氯装置顶部和底部的出液口和进液口。
当除氯装置中的活性炭吸附饱和之后，首先采用空气进行正吹，除去多余的盐酸；随后采用1～3倍盐酸进料流量的除盐水进行反冲洗，使活性炭再生的同时，重新排列，降低阻力；最后再采用空气正吹，除去多余的除盐水。
进一步地，除铁装置上设置有正吹系统、正冲洗系统和反冲洗系统。
正冲洗系统包括设置在除铁装置顶部和底部的进液口和出液口，正冲洗系统和反冲洗系统的进液和出液方向相反。
当除铁装置中树脂吸附饱和之后，首先采用空气进行正吹，除去多余的盐酸；随后采用1～2BV/h的除盐水进行正冲洗，对树脂进行再生处理，采用1～2BV/h的除盐水进行反冲洗；最后再采用空气正吹，除去多余的除盐水。
进一步地，除氯装置和除铁装置分别安装在支架上，所述除氯装置、除铁装置和回收罐为撬装结构。
一种盐酸净化工艺，包括以下步骤：
S1、将含有盐酸、游离氯和铁离子的溶液由除氯进液口导入除氯装置，在除氯装置内进行活性炭除氯处理；
S2、经过活性炭除氯处理的溶液由除氯出液口导出除氯罐体，经过第一过滤器后进入除铁罐体，在除铁罐体进行树脂离子交换除铁处理；
S3、将经过树脂离子交换除铁处理的溶液经过第二过滤器导入回收罐内。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明能够在不明显降低盐酸浓度的条件下，有效除去游离氯，可达到出口盐酸中游离氯低于0.0001％，远远低于国家现行工业盐酸中优等品的标准。
2、本发明能够在不明显降低盐酸浓度的条件下，有效除去铁离子，去除率可达到95％。
3、本发明采用活性炭除氯，不仅能够实现脱除废盐酸中游离氯，且成本较低，活性炭能够循环利用。
4、本发明采用离子树脂实现离子交换法除铁，具有处理能力强、无毒害、能反复循环再生利用、设备投入成本低、使用寿命长等优点。
5、本发明填补了废物焚烧回收废盐酸净化技术的空白，解决废盐酸中含铁、游离氯的问题，达到资源化回收利用的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为酸净化系统的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-除氯装置，2-除铁装置，3-回收罐，4-第一过滤器，5-第二过滤器，11-除氯罐体，12-除氯进液口，13-除氯出液口，21-除铁罐体，22-除铁进液口，23-除铁出液口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，一种盐酸净化系统，包括顺次连接的除氯装置1、除铁装置2和回收罐3；
所述除氯装置1包括除氯罐体11，所述除氯罐体11内填充有活性炭，所述除氯罐体11的顶部和底部分别设置有除氯进液口12和除氯出液口13，所述除氯进液口12用于向除氯罐体11内导入盐酸；
所述除铁装置2包括除铁罐体21，所述除铁罐体21填充有树脂，所述除铁罐体21的顶部和底部分别设置有除铁进液口22和除铁出液口23，所述除铁进液口22与除氯出液口13之间通过管道连接，该管道上设置有第一过滤器4，
所述回收罐3通过管道与除铁出液口23连接，该管道上设置有第二过滤器5。
在本实施例中，活性炭选用粒径为0.3-1.4mm的椰壳粒活性炭，树脂采用粒度为0.3-1.25mm的离子树脂。
在本实施例中，所述除氯罐体11内活性炭装填的高径比为7.5，所述除铁罐体21中树脂装填的高径比为7.5。
在本实施例中，所述除氯装置1上设置有正吹系统和反冲洗系统，通过正吹系统和反冲洗系统实现对活性炭的恢复利用。
在本实施例中，所述除铁装置2上设置有正吹系统、正冲洗系统和反冲洗系统。通过正吹系统、正冲洗系统和反冲洗系统实现对树脂的恢复利用。
在本实施例中，所述除氯装置1和除铁装置2分别安装在支架上，所述除氯装置1、除铁装置2和回收罐3为撬装结构。
本实施例的净化工艺包括以下步骤：
S1、将含有盐酸、游离氯和铁离子的溶液由除氯进液口12导入除氯装置1，在除氯装置1内进行活性炭除氯处理；
S2、经过活性炭除氯处理的溶液由除氯出液口13导出除氯罐体11，经过第一过滤器4后进入除铁罐体21，在除铁罐体21进行树脂离子交换除铁处理；
S3、将经过树脂离子交换除铁处理的溶液经过第二过滤器5导入回收罐3内。
将盐酸浓度为20％，游离氯浓度为0.0030％，铁离子浓度为15.38mg/L的盐酸溶液由除氯进液口12进入净化系统，依次经过除氯、除铁，出口盐酸浓度为20％，游离氯浓度为0.0001％，铁离子浓度为1.62mg/L。
实施例2：
因净化系统游离氯指标较铁离子指标属于重点指标，对其重点展开研究。本实施例采用实施例1所述净化系统用于验证活性炭不同装填高度对净化效果的影响，树脂的高径比为7.5。
进口盐酸浓度为30.28％，游离氯浓度为0.00185％，铁离子浓度为24.16mg/L，常温下由除氯装置的除氯进液口12进入净化系统，依次经过除氯、除铁，在不同活性炭高径比，去除效果如表1所示：
表1
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盐酸净化系统，其特征在于，包括顺次连接的除氯装置(1)、除铁装置(2)和回收罐(3)；
所述除氯装置(1)包括除氯罐体(11)，所述除氯罐体(11)内填充有活性炭，所述除氯罐体(11)的顶部和底部分别设置有除氯进液口(12)和除氯出液口(13)，所述除氯进液口(12)用于向除氯罐体(11)内导入盐酸；
所述除铁装置(2)包括除铁罐体(21)，所述除铁罐体(21)填充有树脂，所述除铁罐体(21)的顶部和底部分别设置有除铁进液口(22)和除铁出液口(23)，所述除铁进液口(22)与除氯出液口(13)之间通过管道连接，该管道上设置有第一过滤器(4)；
所述回收罐(3)通过管道与除铁出液口(23)连接，该管道上设置有第二过滤器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述除氯罐体(11)内活性炭装填的高径比大于等于1。
3.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述除氯罐体(11)内活性炭装填的高径比大于等于7.5。
4.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述活性炭选用粒径为0.3-1.4mm的椰壳或煤制颗粒活性炭。
5.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述除铁罐体(21)中树脂装填的高径比大于等于1。
6.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述除铁罐体(21)中树脂装填的高径比大于等于7.5。
7.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述树脂采用粒度为0.3-1.25mm的离子树脂或螯合树脂。
8.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述除氯装置(1)上设置有正吹系统和反冲洗系统。
9.根据权利要求1所述的一种盐酸净化系统，其特征在于，所述除铁装置(2)上设置有正吹系统、正冲洗系统和反冲洗系统。
10.基于权利要求1-9任一项所述的一种盐酸净化系统的净化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将含有盐酸、游离氯和铁离子的溶液由除氯进液口(12)导入除氯装置(1)，在除氯装置(1)内进行活性炭除氯处理；
S2、经过活性炭除氯处理的溶液由除氯出液口(13)导出除氯罐体(11)，经过第一过滤器(4)后进入除铁罐体(21)，在除铁罐体(21)进行树脂离子交换除铁处理；
S3、将经过树脂离子交换除铁处理的溶液经过第二过滤器(5)导入回收罐(3)内。
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