CN117298507A - 一种甲醇钠固废的处理系统及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲醇钠固废的处理系统及处理工艺，属于危险废物处理技术领域，包括依次连通的水解反应釜、氧化反应釜、中和反应釜和固液分离器；水解反应釜连通有惰性气体罐；氧化反应釜连通有臭氧发生器和二氧化氯发生器；中和反应釜连通有氯化锰溶液储罐和氢氧化钠溶液储罐；水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜产生均连通有废气处理系统。本发明的甲醇钠固废处理工艺可实现甲醇钠固废的完全且安全地处置，并且，反应全程对体系的三废进行有效的收集和处理，同时，本发明的甲醇钠固废处理系统是基于上述处理工艺搭建而成，最终，本发明旨在实现安全处置甲醇钠固废的同时保障操作环境的安全。
Description
技术领域
本发明属于危险废物处理技术领域，具体涉及一种甲醇钠固废的处理系统及处理工艺。
背景技术
甲醇钠(CH3ONa)属于有机化合物，是一种危险化学品，具有腐蚀性、可自燃性，其易溶于甲醇、乙醇等溶剂中，工业上常常使用配制的甲醇钠-甲醇溶液。甲醇钠在许多领域有着广泛的用途，在有机合成领域，主要用于加成反应、缩聚反应及分子重排反应，并可参与医药、农药行业各类重要中间体的合成反应。在印染工业领域，甲醇钠作为原料来制备染料、颜料等。在食品加工领域，以甲醇钠作为催化剂，可催化动植物油制备食用油。
甲醇钠对空气和湿气敏感，固体甲醇钠遇水迅速分解为甲醇和氢氧化钠，极易发生燃烧甚至爆炸事故发生。工业生产中由于设备更新及工艺改进，现多使用甲醇钠-甲醇溶液代替固态甲醇钠，但存在高纯度的甲醇钠固废需要安全处理的问题。目前，处置甲醇钠的方法主要采用干燥后的甲醇、乙醇溶剂进行溶解后焚烧处理，由于甲醇、乙醇等可与水任意比例互溶，若溶剂干燥脱水不当，溶解处理过程安全风险大。因此，需要寻求一种新的安全处置技术，实现甲醇钠固废的完全处理，以消除其危险特性。
发明内容
本发明提供了一种甲醇钠固废的处理系统及处理工艺，通过控制反应体系在惰性气体氛围下，经水解-多级氧化-中和的反应工艺实现甲醇钠固废的安全处理。
本发明的目的是提供一种甲醇钠固废的处理系统；
本发明的另一个目的是提供基于上述处理系统的处理工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种甲醇钠固废的处理系统，包括依次连通的水解反应釜、氧化反应釜、中和反应釜和固液分离器；
所述水解反应釜连通有惰性气体罐；
所述氧化反应釜连通有臭氧发生器和二氧化氯发生器；
所述中和反应釜连通有氯化锰溶液储罐和氢氧化钠溶液储罐；
所述水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜产生均连通有废气处理系统。
进一步地，所述水解反应釜的外壁敷设有第一冷却水盘管；
所述中和反应釜的外壁敷设有第二冷却水盘管。
进一步地，所述废气处理系统包括三组依次连通的吸收塔，吸收塔分为一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔；
所述一级吸收塔与氢氧化钠溶液储罐连通；
所述二级吸收塔与厂区硫酸溶液储罐连通；
所述三级吸收塔内填充有活性炭。
进一步地，一种甲醇钠固废的处理工艺，包括以下步骤：
S1、水解处理：在惰性气体氛围下，将甲醇钠固废添加至预先盛有水的水解反应釜内，并向水解反应釜外壁的第一冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制氧化反应釜内温度≤30℃，搅拌水解反应2h，得到水解液；反应机理：CH3ONa+H2O→CH3OH+NaOH；
S2、氧化处理：将水解液泵入氧化反应釜内，通过臭氧发生器向氧化反应釜中通入臭氧，反应2h，再通过二氧化氯发生器向氧化反应釜中通入二氧化氯，反应1h，得到氧化液；反应机理：3CH3OH+O3→3HCHO+3H2O；
5HCHO+4ClO2→5CO2↑+4HCl+3H2O；
2ClO2+5HCOOH→2HCl+5CO2↑+4H2O；
S3、中和处理：将氧化液泵入中和反应釜内，向中加入氯化锰溶液，并向中和反应釜外壁的第二冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制中和反应釜内温度≤30℃，再加入氢氧化钠溶液调节pH至7.5-8.0，得到中和液；反应机理：2ClO2+5MnCl2+6H2O→5MnO2↓+12HCl；
HCl+NaOH→NaCl+H2O；
S4、固液分离：将中和液进行固液分离，滤渣回收再利用，滤液经蒸发结晶冷却后得到蒸发液和工业盐，蒸发液进行生化处理，工业盐回收再利用；
S5、废气处理：水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜反应过程中产生的废气导入废气处理系统处理，处理完毕后，完成甲醇钠固废的处理。
进一步地，步骤S1中所述甲醇钠固废中甲醇钠的含量为99.0-99.5wt％。
进一步地，步骤S3中所述氯化锰溶液的浓度为50wt％；
所述氯化锰溶液的用量为18-23L；
所述氢氧化钠溶液的浓度为32wt％。
本发明的有益效果：
(1)本发明的甲醇钠固废处理工艺中，首先，在惰性气体氛围下将甲醇钠水解，反应生成甲醇和氢氧化钠，实现甲醇钠的安全分解；然后，分别使用臭氧将体系中甲醇氧化降解为甲醛，其中部分甲醛被氧化成甲酸，体系中的甲醛和甲酸经二氧化氯进一步降解为二氧化碳、氯化氢和水；接着，本发明采用氯化锰溶液处理过量的二氧化氯，并形成二氧化锰不溶物；最后，本发明采用氢氧化钠中和处理，经固液分离后，固体为产生的二氧化锰，二氧化锰纯化后再利用，液体经蒸发结晶形成氯化钠，制备成工业盐应用于氯碱行业等，蒸发出水可进入污水处理系统处理后回用。
(2)本发明的甲醇钠固废处理系统是基于上述处理工艺搭建而成，并且，通过设置第一冷却水盘管和第二冷却水盘管，实现提高反应效率的目的。
(3)本发明的甲醇钠固废处理工艺可实现甲醇钠固废的完全且安全地处置，并且，反应全程对体系的三废进行有效的收集和处理，本发明旨在实现安全处置甲醇钠固废的同时保障操作环境的安全。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种甲醇钠固废的处理系统的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种甲醇钠固废的处理系统，包括依次连通的水解反应釜、氧化反应釜、中和反应釜和固液分离器。
第一部分：
首先，水解反应釜的上部依次开设有第一进料口和第一废气出口，水解反应釜的下部开设有第一出料口，同时，氧化反应釜的上部依次开设有第二进料口和第二废气出口，第一出料口的一侧设置有第一抽泵，第一出料口与第一抽泵的进料口连通，第一抽泵的出料口与第二进料口连通。
然后，氧化反应釜的下部开设有第二出料口，同时，中和反应釜的上部依次开设有第三进料口和第三废气出口，第二出料口的一侧设置有第二抽泵，第二出料口与第二抽泵的进料口连通，第二抽泵的出料口与第三进料口连通。
接着，中和反应釜的下部开设有第三出料口，同时，固液分离器的上部开设有第四进料口，第三出料口的一侧设置有第三抽泵，第三出料口与第三抽泵的进料口连通，第三抽泵的出料口与第四进料口连通。
通过上述第一部分的连接关系，完成了水解反应釜、氧化反应釜、中和反应釜和固液分离器的依次连通。
第二部分：
首先，水解反应釜的上部还开设有惰性气体进口；惰性气体进口连通有惰性气体罐，惰性气体罐内储存有氮气或氩气。
然后，氧化反应釜的上部还开设有臭氧气体进口和二氧化氯气体进口；臭氧气体进口连通有臭氧发生器，二氧化氯气体进口连通有二氧化氯发生器。
最后，中和反应釜的上部还开设有氯化锰溶液进口和氢氧化钠溶液进口；氯化锰溶液进口连通有氯化锰溶液储罐，氢氧化钠溶液进口连通有氢氧化钠溶液储罐。
通过上述第二部分的连接关系，完成了水解过程中的惰性气体输入、氧化过程的臭氧和二氧化氯的输入、中和过程的氯化锰溶液和氢氧化钠溶液的输入，具体的
第三部分：
首先，水解反应釜的外壁敷设有第一冷却水盘管；中和反应釜的外壁敷设有第二冷却水盘管。
然后，第一冷却水盘管和第二冷却水盘管的进水口均与厂区工业水管连通；第一冷却水盘管和第二冷却水盘管的出水口均与厂区废水处理槽连通。
通过上述第三部分的连接关系，完成了对水解反应釜和中和反应釜的循环冷却，首先，甲醇钠的水解反应为放热反应，第一冷却水盘管通过换热能够提高甲醇钠的水解效率；然后，二氧化氯和氯化锰的反应为放热反应，同时，盐酸和氢氧化钠溶液的中和反应也为放热反应，第二冷却水盘管通过换热能提高上述反应的反应效率。
第四部分：
水解反应釜上部的第一废气出口、氧化反应釜上部的第二废气出口、中和反应釜上部的第三废气出口均连通有废气处理系统。
废气处理系统包括三组依次连通的吸收塔，吸收塔分为一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔；
首先，第一吸收塔的侧壁下方开设有第一废气进口，第一吸收塔的侧壁上方开设有第一吸收剂进口，第一吸收塔的顶部开设有第一废气出口。
然后，第二吸收塔的侧壁下方开设有第二废气进口，第二吸收塔的侧壁上方开设有第二吸收剂进口，第二吸收塔的顶部开设有第二废气出口。
接着，第三吸收塔的侧壁下方开设有第三废气进口，第三吸收塔的侧壁上方开设有第三吸收剂进口，第三吸收塔的顶部开设有第三废气出口。
最后，第一废气出口、第二废气出口、第三废气出口均与第一废气进口连通；第一废气出口与第二废气进口连通；第二废气出口与第三废气进口连通；第三废气出口的一侧设置有真空泵，第三废气出口与真空泵的进气端连通，真空泵的出气端与厂区直排烟囱的底部烟道连通。
其中，一级吸收塔的第一吸收剂进口与氢氧化钠溶液储罐连通，一级吸收塔内填充有0.1-1wt％的氢氧化钠溶液；
其中，二级吸收塔的第二吸收剂进口与厂区硫酸溶液储罐连通，二级吸收塔内填充有0.1-1wt％的硫酸溶液；
其中，三级吸收塔的第三吸收剂进口用于添加活性炭，三级吸收塔内填充有活性炭。
通过上述第四部分的连接关系，完成了水解、氧化和中和过程中废气的处理。
实施例2
请参阅图1所示，一种甲醇钠固废的处理工艺，包括以下步骤：
在惰性气体氛围下，取10kg甲醇钠固废(甲醇钠含量：99.1wt％)，加入200L预先盛有100L水的水解反应釜内，并向水解反应釜外壁的第一冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制氧化反应釜内温度≤30℃，水解反应2h后得到水解液，将水解液泵入200L氧化反应釜内，通过臭氧发生器向氧化反应釜中通入臭氧，使用臭氧氧化体系内的甲醇，反应2h后再使用二氧化氯发生器制备二氧化氯通入氧化反应釜底部，反应1h，反应完毕后，得到氧化液，将氧化液泵入200L中和反应釜中，向中和反应釜中添加50wt％氯化锰溶液19L去除过量二氧化氯后，并向中和反应釜外壁的第二冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制中和反应釜内温度≤30℃，再添加32wt％氢氧化钠溶液调节溶液pH至8.0，得到中和液，将中和液体泵入固液分离器中，再进行固液分离，滤渣为二氧化锰不溶物，可回用至生产氯化锰；滤液为氯化钠溶液，进行蒸发结晶生产工业氯化钠，蒸发结晶冷却出水经生化处理后达标排放或回用，生化出水检测数据：pH：8.1，COD：29mg/L，TDS：358mg/L，总锰含量：0.8mg/L，最后，水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜反应过程中产生的废气导入废气处理系统处理，废气处理系统包括三组依次连通的吸收塔，吸收塔分为一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔，其中，一级吸收塔中含有0.1wt％的氢氧化钠溶液，二级吸收塔中含有0.1wt％的硫酸溶液，三级吸收塔中含有活性炭。
实施例3
请参阅图1所示，一种甲醇钠固废的处理工艺，包括以下步骤：
在惰性气体氛围下，取10kg甲醇钠固废(甲醇钠含量：99.5wt％)，加入200L预先盛有100L水的水解反应釜内，并向水解反应釜外壁的第一冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制氧化反应釜内温度≤30℃，水解反应2h后得到水解液，将水解液泵入200L氧化反应釜内，通过臭氧发生器向氧化反应釜中通入臭氧，使用臭氧氧化体系内的甲醇，反应2h后再使用二氧化氯发生器制备二氧化氯通入氧化反应釜底部，反应1h，反应完毕后，得到氧化液，将氧化液泵入200L中和反应釜中，向中和反应釜中添加50wt％氯化锰溶液23L去除过量二氧化氯后，并向中和反应釜外壁的第二冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制中和反应釜内温度≤30℃，再添加32wt％氢氧化钠溶液调节溶液pH至7.5，得到中和液，将中和液体泵入固液分离器中，再进行固液分离，滤渣为二氧化锰不溶物，可回用至生产氯化锰；滤液为氯化钠溶液，进行蒸发结晶生产工业氯化钠，蒸发结晶冷却出水经生化处理后达标排放或回用，生化出水检测数据：pH：7.8，COD：35mg/L，TDS：337mg/L，总锰含量：0.4mg/L，最后，水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜反应过程中产生的废气导入废气处理系统处理，废气处理系统包括三组依次连通的吸收塔，吸收塔分为一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔，其中，一级吸收塔中含有0.5wt％的氢氧化钠溶液，二级吸收塔中含有0.5wt％的硫酸溶液，三级吸收塔中含有活性炭。
实施例4
请参阅图1所示，一种甲醇钠固废的处理工艺，包括以下步骤：
在惰性气体氛围下，取10kg甲醇钠固废(甲醇钠含量：99.3wt％)，加入200L预先盛有100L水的水解反应釜内，并向水解反应釜外壁的第一冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制氧化反应釜内温度≤30℃，水解反应2h后得到水解液，将水解液泵入200L氧化反应釜内，通过臭氧发生器向氧化反应釜中通入臭氧，使用臭氧氧化体系内的甲醇，反应2h后再使用二氧化氯发生器制备二氧化氯通入氧化反应釜底部，反应1h，反应完毕后，得到氧化液，将氧化液泵入200L中和反应釜中，向中和反应釜中添加50wt％氯化锰溶液22L去除过量二氧化氯后，并向中和反应釜外壁的第二冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制中和反应釜内温度≤30℃，再添加32wt％氢氧化钠溶液调节溶液pH至7.7，得到中和液，将中和液体泵入固液分离器中，再进行固液分离，滤渣为二氧化锰不溶物，可回用至生产氯化锰；滤液为氯化钠溶液，进行蒸发结晶生产工业氯化钠，蒸发结晶冷却出水经生化处理后达标排放或回用，生化出水检测数据：pH：7.9，COD：31mg/L，TDS：314mg/L，总锰含量：0.5mg/L，最后，水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜反应过程中产生的废气导入废气处理系统处理，废气处理系统包括三组依次连通的吸收塔，吸收塔分为一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔，其中，一级吸收塔中含有0.8wt％的氢氧化钠溶液，二级吸收塔中含有0.8wt％的硫酸溶液，三级吸收塔中含有活性炭。
实施例5
请参阅图1所示，一种甲醇钠固废的处理工艺，包括以下步骤：
在惰性气体氛围下，取10kg甲醇钠固废(甲醇钠含量：99.0wt％)，加入200L预先盛有100L水的水解反应釜内，并向水解反应釜外壁的第一冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制氧化反应釜内温度≤30℃，水解反应2h后得到水解液，将水解液泵入200L氧化反应釜内，通过臭氧发生器向氧化反应釜中通入臭氧，使用臭氧氧化体系内的甲醇，反应2h后再使用二氧化氯发生器制备二氧化氯通入氧化反应釜底部，反应1h，反应完毕后，得到氧化液，将氧化液泵入200L中和反应釜中，向中和反应釜中添加50wt％氯化锰溶液18L去除过量二氧化氯后，再添加32wt％氢氧化钠溶液调节溶液pH至7.9，得到中和液，将中和液体泵入固液分离器中，再进行固液分离，滤渣为二氧化锰不溶物，可回用至生产氯化锰；滤液为氯化钠溶液，进行蒸发结晶生产工业氯化钠，蒸发结晶冷却出水经生化处理后达标排放或回用，生化出水检测数据：pH：8.0，COD：23mg/L，TDS：303mg/L，总锰含量：0.6mg/L，最后，水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜反应过程中产生的废气导入废气处理系统处理，废气处理系统包括三组依次连通的吸收塔，吸收塔分为一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔，其中，一级吸收塔中含有1wt％的氢氧化钠溶液，二级吸收塔中含有1wt％的硫酸溶液，三级吸收塔中含有活性炭。
上述实施例2-实施例5中的处理过程是企业委托本公司进行甲醇钠固废的处理工艺，甲醇钠固废属于危险化学品，本发明提供的一种甲醇钠固废处理工艺中：首先，在惰性气体氛围下将甲醇钠固废进行水解处理，反应生成甲醇和氢氧化钠，实现甲醇钠的安全分解；然后，分别使用臭氧将体系中甲醇氧化降解为甲醛，其中部分甲醛被氧化成甲酸，体系中的甲醛和甲酸经二氧化氯进一步降解为二氧化碳、氯化氢和水；接着，采用氯化锰溶液处理过量的二氧化氯，并形成二氧化锰不溶物；最后，采用氢氧化钠中和处理，经固液分离后，固体为产生的二氧化锰，二氧化锰纯化后再利用，液体经蒸发结晶形成氯化钠，制备成工业盐应用于氯碱行业等，蒸发出水可进入污水处理系统处理后回用。上述实施例2-实施例5中处理工艺可实现甲醇钠固废的完全且安全地处置，并且，反应全程对体系的三废进行有效的收集和处理，实现安全处置甲醇钠固废的同时保障操作环境的安全。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种甲醇钠固废的处理系统，其特征在于，包括依次连通的水解反应釜、氧化反应釜、中和反应釜和固液分离器；
所述水解反应釜连通有惰性气体罐；
所述氧化反应釜连通有臭氧发生器和二氧化氯发生器；
所述中和反应釜连通有氯化锰溶液储罐和氢氧化钠溶液储罐；
所述水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜产生均连通有废气处理系统。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇钠固废的处理系统，其特征在于，所述水解反应釜的外壁敷设有第一冷却水盘管；
所述中和反应釜的外壁敷设有第二冷却水盘管。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇钠固废的处理系统，其特征在于，所述废气处理系统包括三组依次连通的吸收塔，吸收塔分为一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔；
所述一级吸收塔与氢氧化钠溶液储罐连通；
所述二级吸收塔与厂区硫酸溶液储罐连通；
所述三级吸收塔内填充有活性炭。
4.一种甲醇钠固废的处理工艺，其特征在于，应用于权利要求1-3中任一项所述的一种甲醇钠固废的处理系统，所述处理工艺包括以下步骤：
S1、水解处理：在惰性气体氛围下，将甲醇钠固废添加至预先盛有水的水解反应釜内，并向水解反应釜外壁的第一冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制氧化反应釜内温度≤30℃，搅拌水解反应2h，得到水解液；
S2、氧化处理：将水解液泵入氧化反应釜内，通过臭氧发生器向氧化反应釜中通入臭氧，反应2h，再通过二氧化氯发生器向氧化反应釜中通入二氧化氯，反应1h，得到氧化液；
S3、中和处理：将氧化液泵入中和反应釜内，向中加入氯化锰溶液，并向中和反应釜外壁的第二冷却水盘管中通入冷却水，通过控制冷却水的流量，控制中和反应釜内温度≤30℃，再加入氢氧化钠溶液调节pH至7.5-8.0，得到中和液；
S4、固液分离：将中和液进行固液分离，滤渣回收再利用，滤液经蒸发结晶冷却后得到蒸发液和工业盐，蒸发液进行生化处理，工业盐回收再利用；
S5、废气处理：水解反应釜、氧化反应釜和中和反应釜反应过程中产生的废气导入废气处理系统处理，处理完毕后，完成甲醇钠固废的处理。
5.根据权利要求4所述的一种甲醇钠固废的处理工艺，其特征在于，步骤S1中所述甲醇钠固废中甲醇钠的含量为99.0-99.5wt％。
6.根据权利要求4所述的一种甲醇钠固废的处理工艺，其特征在于，步骤S3中所述氯化锰溶液的浓度为50wt％；
所述氯化锰溶液的用量为18-23L；
所述氢氧化钠溶液的浓度为32wt％。
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