CN115557477A - 一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废酸回收利用技术领域，提供了一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法。本发明将废硝酸通入微通道反应器中，在一定的温度、压力和停留时间下，利用硝酸自身的氧化作用对COD进行去除，从而大幅降低废硝酸中的COD，达到回收的要求。进一步的，本发明还可以在通入废硝酸的同时向微通道反应器内通入氧化剂，利用硝酸和氧化剂共同对有机物进行氧化，降低硝酸中的COD。采用本发明的方法对废硝酸进行处理，COD的去除率可以达到91.41％，将处理后的废硝酸回收利用，能够降低生产成本，减少固废产量，从而减轻环境保护压力，提高企业经济效益。

Description

一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法
技术领域
本发明涉及废酸回收利用技术领域，尤其涉及一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法。
背景技术
二甲戊灵是一种二硝基苯胺类除草剂，适用于一年生禾本科杂草及某些阔叶杂草。由于其效果好、毒性低、安全性好，因而获得了广泛的推广应用。
二甲戊灵通常通过以下方法合成：将N-(3-戊基)-3,4-二甲基苯胺(以下简称戊胺)溶解在溶剂中，用35％左右的硝酸(可用套用硝酸)和戊胺进行成盐反应生成戊胺硝酸盐；然后戊胺硝酸盐继续和70％硝酸发生硝化反应生成N-(3-戊基)-2,6-二硝基-3,4-二甲基苯胺。在成盐反应和硝化反应完成后，均需要通过静置分层将硝酸层分离，分离出的硝酸层即为需要回收的废酸。
上述生产工艺中，若硝化反应温度控制不好，会导致硝酸中含有很多副产物，如酚，单硝等有机物，这些有机物本身不稳定，容易产生积热储，存在安全风险，本领域中尚没有回收这部分废硝酸的有效方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法。本发明提供的方法能够将含有有机物的废硝酸进行有效的回收利用，废硝酸中的COD去除率高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法，包括以下步骤：
将废硝酸通入微通道反应器中进行热处理，得到处理后的废硝酸；所述热处理的温度为180～280℃，压力为1～2MPa；所述废硝酸在微通道反应器内的停留时间为1～53.3min；所述废硝酸为含有有机物的硝酸。
优选的，所述废硝酸的COD含量为100000～130000ppm，所述废硝酸中硝酸的浓度为34～35wt％。
优选的，所述微通道反应器的通道尺寸为1.58～2mm，持液量为40～45mL。
优选的，所述废硝酸的通入速率为1.5～30mL/min。
优选的，所述热处理的温度为280℃，压力为2MPa，所述废硝酸的通入速率为12mL/min。
优选的，将所述废硝酸通入微通道反应器中时，还包括同时通入氧化剂。
优选的，所述氧化剂为氧气或双氧水。
优选的，所述氧气的通入速率为4～20mL/min。
优选的，所述双氧水的通入速率为1～8mL/min，所述双氧水的质量分数为25～30％。
优选的，所述废硝酸为二甲戊灵生产过程中产生的废硝酸。
本发明提供了一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法，包括以下步骤：将废硝酸通入微通道反应器中进行热处理，得到处理后的废硝酸；所述热处理的温度为180～280℃，压力为1～2MPa；所述废硝酸在微通道反应器内的停留时间为4～53.3min；所述废硝酸为含有有机物的硝酸。本发明将废硝酸通入微通道反应器中，在一定的温度、压力和停留时间下，利用硝酸自身的氧化作用对COD进行去除，从而大幅降低废硝酸中的COD，达到回收的要求。进一步的，本发明还可以在通入废硝酸的同时向微通道反应器内通入氧化剂，利用硝酸和氧化剂共同对有机物进行氧化，降低硝酸中的COD。实施例结果表明，采用本发明的方法对废硝酸进行处理，COD的去除率可以达到91.41％，处理前的废硝酸外观为红色，具有明显异味，采用本发明的方法处理后变为无色无味的硝酸，满足回收利用的要求。
综上所述，采用本发明的方法对废硝酸进行回收利用，能够降低生产成本，减少固废(废硝酸中含有焦油和悬浮物)产量，从而减轻环境保护压力，实现企业经济效益的提高。
附图说明
图1为原始废硝酸和处理后的废硝酸(COD去除率为91.41％的实验组)的对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法，包括以下步骤：
将废硝酸通入微通道反应器中进行热处理，得到处理后的废硝酸；所述热处理的温度为180～280℃，压力为1～2MPa；所述废硝酸在微通道反应器内的停留时间为1～53.3min；所述废硝酸为含有有机物的硝酸。
在本发明中，所述废硝酸的COD含量优选为100000～130000ppm，更优选为110000～125000ppm；所述废硝酸中硝酸的浓度为34～35wt％；所述废硝酸具体为二甲戊灵生产过程中产生的废硝酸，具体为戊胺成盐反应以及戊胺硝酸盐硝化反应所得反应液经静置分层得到的两部分废硝酸的混合物；所述废硝酸中的主要有机物为酚和单硝类有机物；所述废硝酸的外观为红色。
在本发明中，所述微通道反应器的通道尺寸优选为1.58～2mm，持液量优选为40～45mL，更优选为43mL；所述微通道反应器设置有两个入口，当不采用氧化剂时，仅使用一个入口通入废硝酸即可，当采用氧化剂时，则一个入口通入废硝酸，另一个入口通入氧化剂，氧化剂和废硝酸进入反应通道后接触反应。在本发明的具体实施例中，所述微通道反应器具体为双温区电加热高温型反应器，型号为GC-2。
在本发明中，所述热处理的温度为180～280℃，优选为260～280℃；在本发明的具体实施例中，所述热处理的温度具体可以为180℃、190℃，220℃、240℃、260℃或280℃；所述热处理的压力为1～2MPa，优选为2MPa；所述废硝酸在微通道反应器内的停留时间优选为1～53.3min，优选为2～30min，进一步优选为3～10min；所述废硝酸的流速优选为1.5～30mL/min，更优选为5～12mL/min；根据所述微通过反应器的持液量以及废硝酸的流速可以计算得到废硝酸在微通道反应器内的停留时间。在本发明的具体实施例中，当所述热处理的温度为280℃，压力为2MPa，废硝酸流速为12mL/min时，COD的去除效果最好。微反应器有着极好的传热和传质能力，废硝酸通入微通道反应器中后，能够利用自身的氧化性对有机物进行充分的氧化，实现COD的有效去除。
在本发明中，将所述废硝酸通入微通道反应器中时，还包括同时通入氧化剂；所述氧化剂优选为氧气或双氧水；所述氧气的通入速率优选为4～20mL/min优选为10～12mL/min；所述双氧水的通入速率优选为1～8mL/min，更优选为1～3mL/min；所述双氧水的质量分数优选为25～30％，更优选为27％。将废硝酸和双氧水同时通入微通道反应器中后，废硝酸和双氧水充分接触并对有机物进行氧化，实现COD的去除。
在本发明中，处理后的硝酸质量分数为37～38％，且无色无味，在本发明的具体实施例中，处理后的硝酸COD越低越好，回收套用后对工艺无异常杂质产生即可。在本发明的具体实施例中，可以根据实际需求对废硝酸进行多次处理。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中采用的微通道反应器为双温区电加热高温型反应器GC-2，持液量为43mL。
实施例1
实施例中废硝酸的来源：N-(3-戊基)-2,6-二硝基-3,4-二甲基苯胺(500g)加入二氯丙烷(600g)溶解，加热至50～60℃，滴加40％硝酸(500g)，保温温度50～60℃，分层，酸层收集，向所得有机相中滴加70％硝酸(500g)，控制滴加温度50～60℃，加毕，保温反应40分钟，分层，两次共得废硝酸860g。
按照上述操作共进行三次实验，得到三批废硝酸，三批废硝酸的COD分别为128620ppm、118620ppm和108620ppm。将三批废硝酸应用于后续的实施例中。
实施例2
将实施例1分出的废硝酸通入微通道反应器中进行处理，处理温度为180℃，压力为1.0MPa，流速分别为1.5mL/min、2mL/min和3mL/min，每个废硝酸流速下进行三组平行试验；计算COD的去除率，测试结果见表1。
表1实施例2废硝酸处理结果
Figure BDA0003849466050000041
Figure BDA0003849466050000051
实施例3
将实施例1分出的废硝酸通入微通道反应器中进行处理，同时通入氧气，处理温度为190℃，压力为1.0MPa，废硝酸的流速分别为3mL/min、5mL/min和10mL/min，氧气的流速为10mL/min，每个废硝酸流速下进行三组平行试验；计算COD的去除率，测试结果见表2。
表2实施例3废硝酸处理结果
Figure BDA0003849466050000052
实施例4
将实施例1分出的废硝酸通入微通道反应器中进行处理，同时通入双氧水(27wt％)，处理温度为220℃，压力为1.0MPa，废硝酸的流速分别为20mL/min、15mL/min、10mL/min、5mL/min，双氧水的流速为1mL/min，每个废硝酸流速下进行2组平行试验；计算COD的去除率，测试结果见表3。
表3实施例4废硝酸处理结果
Figure BDA0003849466050000053
Figure BDA0003849466050000061
实施例5
将实施例1分出的废硝酸通入微通道反应器中进行处理，处理温度为240℃，压力为2.0MPa，流速分别为12mL/min、15mL/min和18mL/min，废硝酸流速为12mL/min、15mL/min的实验组进行2组平行试验；计算COD的去除率，测试结果见表4。
表4实施例5废硝酸处理结果
Figure BDA0003849466050000062
实施例6
将实施例1分出的废硝酸通入微通道反应器中进行处理，处理温度为260℃，压力为2.0MPa，流速分别为5mL/min、10mL/min、15mL/min和20mL/min，废硝酸流速为5mL/min、10mL/min、15mL/min的实验组进行2组平行试验；计算COD的去除率，测试结果见表5。
表5实施例6废硝酸处理结果
Figure BDA0003849466050000063
实施例7
将实施例1分出的废硝酸通入微通道反应器中进行处理，处理温度为280℃，压力为2.0MPa，流速分别为12mL/min、15mL/min、20mL/min和30mL/min，废硝酸流速为12mL/min、15mL/min、20mL/min的实验组进行2组平行试验；计算COD的去除率，测试结果见表6。
表6实施例7废硝酸处理结果
Figure BDA0003849466050000071
根据表1～表6中的数据可以看出，采用本发明的方法处理废硝酸，可以有效去除废硝酸中的有机物，降低COD含量，并且当处理温度为280℃，压力为2MPa，废硝酸流速为12mL/min时，COD的去除效果最好，去除率达到91.41％。
图1为原始废硝酸和处理后的废硝酸(COD去除率为91.41％的实验组)的对比图，其中左侧为原始废硝酸，右侧为处理后的废硝酸。根据图1可以看出，废硝酸初始呈红色，并且有明显的异味，处理后为无色无味的硝酸。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用微通道反应器处理废硝酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将废硝酸通入微通道反应器中进行热处理，得到处理后的废硝酸；所述热处理的温度为180～280℃，压力为1～2MPa；所述废硝酸在微通道反应器内的停留时间为1～53.3min；所述废硝酸为含有有机物的硝酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废硝酸的COD含量为100000～130000ppm，所述废硝酸中硝酸的浓度为34～35wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微通道反应器的通道尺寸为1.58～2mm，持液量为40～45mL。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述废硝酸的通入速率为1.5～30mL/min。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述热处理的温度为280℃，压力为2MPa，所述废硝酸的通入速率为12mL/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述废硝酸通入微通道反应器中时，还包括同时通入氧化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为氧气或双氧水。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述氧气的通入速率为4～20mL/min。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述双氧水的通入速率为1～8mL/min，所述双氧水的质量分数为25～30％。
10.根据权利要求1、2或6所述的方法，其特征在于，所述废硝酸为二甲戊灵生产过程中产生的废硝酸。
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