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焦炉液相催化废水回收硫氰酸铵和硫代硫酸

阅读:455发布:2020-05-13

专利汇可以提供焦炉液相催化废水回收硫氰酸铵和硫代硫酸专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 运用多元体系 水 溶液 相图 的原理,依次从 焦炉 气 氨 水 液相催化 废水 中回收NH4CNS和(NH4)2S2O3。本发明回收的NH4CNS含量可达≥95%(重量),干燥后≥98%;回收的(NH4)2S2O3含量≥93%(重量),干燥后≥97%。本发明在回收NH4CNS中可以连续 蒸发 ,连续常温下液固分离,连续结晶,设备系数高,处理量骤增,符合大厂需求。本发明成功地解决了焦炉气 脱硫 脱氰废水对环境的污染,并回收废水中的主要成分。本发明具有工艺先进简明,技术实用可靠,成本低廉等特点。,下面是焦炉液相催化废水回收硫氰酸铵和硫代硫酸专利的具体信息内容。

1.一种对焦炉液相催化脱硫脱氰废水进行回收处理的方法,其特征在 于,它包括步骤:
(a)对焦炉气脱硫脱氰脱色废水,用NH4CNS-(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O共饱和 的多元体系进行减压浓缩,使(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3呈固相析出,料浆经液固分离得 到主要含有NH4CNS的第一共饱液和主要含有(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3的第一滤饼
(b)对步骤(a)所得的第一共饱液进行结晶,分离获得NH4CNS;
(c)对步骤(a)所得的第一滤饼用溶出溶液溶出(NH4)2S2O3且使(NH4)2SO4成固 相,溶出料浆经液固分离得到主要含(NH4)2SO4固体的第二滤饼和主要含(NH4)2S2O3 的第二共饱液;
(d)将步骤(c)所得的第二共饱液结晶,分离出(NH4)2S2O3
其中,步骤(b)和步骤(c)-(d)是相互独立的。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的废水中NH4CNS、(NH4)2S2O3 和(NH4)2SO4的重量比为100∶150-20∶80-15。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(a)中减压浓缩的温度为30-99 ℃。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(a)中(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3呈 固相析出后,在0-80℃分离得到共饱液I和滤饼。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(b)中,共饱液I中混入 NH4CNS成品洗涤液后在零下10℃-60℃的温度下结晶。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(c)中溶出料浆的液固重量比 为1-5∶1。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(c)所述的循环溶液中含有 NH4CNS。
8.如权利要求1或7所述的方法,其特征在于,步骤(c)中加入的循环溶液与 (NH4)2S2O3的重量比为0.5-5∶1。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(c)中,溶出的料浆在30-120 ℃进行液固分离得共饱液II。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(d)中,共饱液II在0-40 ℃结晶。

说明书全文

技术领域

发明涉及废处理领域,尤其涉及对焦炉水液相催化脱硫脱氰废 水进行回收处理的方法。更具体地,本发明涉及一种从焦炉气氨水液相催化 废水中同时回收硫氰酸铵和硫代硫酸铵的方法。

背景技术

在我国,焦炉气氨水液相催化脱硫脱氰工艺因技术经济优势明显而发展 较快。国人于1987年成功地解决了从废水中回收硫氰酸铵(NH4CNS)的工艺 (CN1034349A),先后建立了两处从废水中回收NH4CNS的生产装置。废水中NH4CNS 的成功回收也促进了国内焦炉气氨水液相催化装置的发展。当时,废水中硫氰酸 铵(NH4CNS)和硫代硫酸铵((NH4)2S2O3)的含量相差不多,硫酸铵((NH4)2SO4)的含量 很低。
随着生产规模的扩大,焦炉气氨水液相催化废水中各成分的含量越来越处 于变动中,而且变动幅度极大。例如现在硫酸铵((NH4)2SO4)的含量大幅度提高。 另外,已建的回收NH4CNS的装置规模小,液固分离对组份要求严格,不能实施连 续性生产,生产的劳动强度大,设备利用率低。
因此,本领域迫切需要提供一种针对不同组成的焦炉气氨水液相催化废水回 收硫氰酸铵(NH4CNS)和硫代硫酸铵((NH4)2S2O3)的方法,并且该方法能在常温下 连续回收废水中的NH4CNS。

发明内容

本发明的目的是提供一种回收焦炉气氨水液相催化废水中的硫氰酸铵 (NH4CNS)和硫代硫酸铵((NH4)2S2O3)的方法。
本发明提供了一种对焦炉气氨水液相催化脱硫脱氰废水进行回收处理的方 法,它包括步骤:
(a)对焦炉气脱硫脱氰脱色废水,用NH4CNS-(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O共饱和 的多元体系进行减压浓缩,使(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3呈固相析出,料浆经液固分离得 到主要含有NH4CNS的第一共饱液和主要含有(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3的第一滤饼
(b)对步骤(a)所得的第一共饱液进行结晶,分离获得NH4CNS;
(c)对步骤(a)所得的第一滤饼用溶出溶液溶出(NH4)2S2O3且使(NH4)2SO4成固 相,溶出料浆经液固分离得到主要含(NH4)2SO4固体的第二滤饼和主要含(NH4)2S2O3 的第二共饱液;
(d)将步骤(c)所得的第二共饱液结晶,分离出(NH4)2S2O3
其中,步骤(b)和步骤(c)-(d)是相互独立的。
在另一优选例中,步骤(b)中结晶后所获得的残液作为母液循环使用。
在另一优选例中,在步骤(d)中还包括:对结晶的(NH4)2S2O3进行洗涤,得到 (NH4)2S2O3成品,并将洗涤后的溶液循环使用。
在另一优选例中,在步骤(a)所得的共饱液I中混入NH4CNS成品洗涤液后结晶 得成品NH4CNS。
在另一优选例中,所述的废水中NH4CNS、(NH4)2S2O3和(NH4)2SO4的重量比为 100∶150-20∶80-15。
在另一优选例中,步骤(a)中脱色废水在真空度为0.92-0.94帕斯卡蒸发
在另一优选例中,步骤(a)中减压浓缩的温度为30-99℃。
在另一优选例中,步骤(a)中减压浓缩的温度为50-85℃。
在另一优选例中,步骤(a)中(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3呈固相析出后,在0-80℃分 离得到共饱液I和滤饼。
在另一优选例中,在步骤(b)中,共饱液I中混入NH4CNS成品洗涤液后在零下 10℃-60℃的温度下结晶。
在另一优选例中,共饱液I中混入的NH4CNS成品洗涤液为共饱液I量的 1.0-50%(重量),更佳地为3-25%。
在另一优选例中,步骤(b)中NH4CNS结晶温度是10-35℃。
在另一优选例中,步骤(c)中溶出料浆的液固重量比为1-5∶1。
在另一优选例中,所述的液固重量比为3∶1。
在另一优选例中,步骤(c)所述的循环溶液中含有NH4CNS。
在另一优选例中,步骤(c)所述的循环溶液中含有0.1-40wt%NH4CNS,更优选 5-30wt%。
在另一优选例中,步骤(c)中加入的循环溶液与(NH4)2S2O3的重量比为0.5-5∶ 1。
在另一优选例中,步骤(c)中加入的循环溶液与(NH4)2S2O3的重量比为1-3∶1。
在另一优选例中,在步骤(c)中,溶出的料浆在30-120℃进行液固分离得共饱 液II。
在另一优选例中,在步骤(c)中,溶出的料浆在50-110℃进行液固分离得共饱 液。更优选60-100℃。
在另一优选例中,在步骤(d)中,共饱液II在0-40℃结晶。
在另一优选例中,在步骤(d)中(NH4)2S2O3溶出液的结晶温度是10-35℃。
在另一优选例中,在步骤(c)所得的共饱液II中混入(NH4)2S2O3成品洗涤液后 结晶得成品(NH4)2S2O3。
据此,本发明提供了一种可针对不同组成的焦炉气氨水液相催化废水回收 硫氰酸铵(NH4CNS)和硫代硫酸铵((NH4)2S2O3)的方法,此方法能在常温下连续回收 废水中的NH4CNS。
附图说明
图1显示了(NH4)2SO4-(NH4)2S2O3-NH4CNS-H2O示意图
图2显示了NH4CNS-(NH4)2SnOm-H2O示意图,其中O为起始点,去水至B,析 相至A,M,N为该组份的溶解度
图3显示M’,N’和C分别为该组份的低温溶解度和共饱点。
图4显示了回收硫酸铵((NH4)2SO4)示意图,其中M,N和M’,N’分别为该组份高、 低温溶解度,B,A为对应的共饱点。

具体实施方式

发明人经过广泛而深入的研究,意外地发现利用NH4CNS-(NH4)2S2O3- (NH4)2SO4-H2O的多元体系,运用水溶液相图原理,先使(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3呈固 相析出(第一滤饼),冷却共饱液得NH4CNS。然后,对于含(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3)的 第一滤饼,使用适当的溶出溶液,使得第一滤饼中的(NH4)2S2O3溶出,而(NH4)2SO4 基本上不溶出,从而具有合适的液固比的料浆,再经固液分离得到(NH4)2S2O3。本发 明通过调节溶出溶液的种类和数量,可以适应不同的废水组成,满意地回收NH4CNS 和(NH4)2S2O3产品。而且,该工艺还在常温下连续操作回收NH4CNS。
如本文所用,NH4CNS-(NH4)2SnOm-H2O三元体系,是NH4CNS-(NH4)2S2O3- (NH4)2SO4-H2O简化而来,其中的(NH4)2SnOm表示(NH4)2S2O3和/或(NH4)2SO4,该体系是 焦炉气脱硫脱氰废水经脱色并驱除可挥发性物质后在0-80℃进行液固分离得到固 相残渣(主要含(NH4)2SO4、(NH4)2S2O3)后的液相,经冷却即析出NH4CNS。
如本文所用,(NH4)2SO4-(NH4)2S2O3-H2O三元体系,是固相残渣(主要含 (NH4)2SO4、(NH4)2S2O3)溶出后所得,在30-120℃进行液固分离使(NH4)2SO4成固相, 液相(即共饱液)经冷却即析出(NH4)2S2O3。
如本文所用,NH4CNS-(NH4)2S2O3-H2O三元体系是当NH4CNS和(NH4)2S2O3在溶液 中达到较高的浓度时,溶液中的(NH4)2SO4含量基本为一恒定的值,四元体系 (NH4)2SO4-(NH4)2S2O3-NH4CNS-H2O可以简化成NH4CNS-(NH4)2S2O3-H2O三元体系, 为得到NH4CNS,在30-99℃进行减压浓缩,使(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3呈固相析出。如 图1所示。
如本文所用,(NH4)2SO4-(NH4)2S2O3、NH4CNS-H2O三元体系,是为得到(NH4)2S2O3, 使(NH4)2SO4成为固相,(NH4)2S2O3和NH4CNS进入液相,从而得到(NH4)2SO4-(NH4)2S2O3、 NH4CNS-H2O三元体系。
如本文所用,循环母液是指析出了固体(如NH4CNS或(NH4)2S2O3)后的溶液,其 中含有少量的NH4CNS、(NH4)2S2O3和(NH4)2SO4等。
如本文所用,稳定的多元体系是指一个溶液体系,该体系中含有两种或两种 以上的盐类和水,并且该体系中各组成的量在一定的温度下保持不变。
如本文所用,(NH4)2S2O3结晶母液是指主要含硫代硫酸铵的溶液在冷却析出 (NH4)2S2O3后,除去结晶体后的溶液。
如本文所用,溶出是指用溶液或水将固体溶解的过程。
如本文所用,术语“溶出溶液”指将主要含有(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3第一滤饼 中的(NH4)2S2O3溶出的溶液,它是水、(NH4)2S2O3的结晶母液或其混合。
如本文所用,NH4CNS或(NH4)2SnOm的结晶区是指只有NH4CNS或(NH4)2SnOm作为晶 体析出的区域,见图3,其中NA(NH4CNS)三形区域是NH4CNS的结晶区;MA[(NH4)2SnOm] 三角形区域是(NH4)2SnOm的结晶区。
本发明提供的从焦炉气氨水液相催化脱硫脱氰废水中回收NH4CNS和(NH4)2S2O3 的方法包括步骤:
1、将焦炉气脱硫脱氰废水脱色、蒸发,用NH4CNS-(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O 共饱和的多元体系减压浓缩,使(NH4)2SO4和(NH4)2S2O3呈固相析出,料浆经液固分离 得到第一共饱液和第一滤饼;
本发明废水中各组成的含量为:NH4CNS∶(NH4)2S2O3∶(NH4)2SO4(重量)是100∶ 150-10∶80-10,较佳地100∶100-10∶80-30,更佳地100∶50-10∶80-50。
可以用本领域熟知的方式给焦炉气脱硫脱氰废水脱色,例如但不限于活性炭 脱色,层析柱脱色,一种优选的方法是活性炭脱色。
脱色废水在真空度0.92-0.94pa,液相温度30-99℃的条件下减压等温蒸发, 较佳地真空度0.93pa,液相温度50-85℃,更佳地,液相温度65-85℃。
蒸发后NH4CNS-(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O共饱和的多元体系在0-80℃得到主 要含(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4的固相残渣及第一共饱液;所述的第一共饱液为NH4CNS -(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O溶液,主要含有NH4CNS。
2、在第一共饱液中混入NH4CNS成品洗涤液,结晶得成品NH4CNS,母液循环使 用。共饱液I调整到NH4CNS的结晶区,在零下10℃-60℃析出NH4CNS晶体。
3、步骤(1)所得的固相残渣(主要含(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4)经溶出溶液溶出 (NH4)2S2O3,使大部分(NH4)2SO4成固相,溶出料浆经液固分离得第二共饱液。
所述的将(NH4)2S2O3溶出的溶液可以是水或(NH4)2S2O3的结晶母液。一种优选的 溶出(NH4)2S2O3的溶液中含有0.1-40wt%的NH4CNS。
所述的将(NH4)2S2O3溶出的溶出溶液与固相残渣(主要含(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4) 中(NH4)2S2O3的重量比为0.5-5∶1,较佳地为1-3∶1。
固相残渣(含(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4)经循环溶液溶出后所得的固相残渣(含 (NH4)2SO4)和共饱液II的重量比为1-5∶1,较佳地为3∶1。所述的共饱液II中含 有(NH4)2S2O3、少量的(NH4)2SO4等。液固分离的温度30-120℃,较佳地50-110℃, 更佳地60-100℃。
4、将第二共饱液调整到(NH4)2S2O3的结晶区,(NH4)2S2O3的结晶温度为0-40℃, 更佳地10-35℃。洗涤附液得(NH4)2S2O3成品,母液循环使用。
本发明把主要组份是NH4CNS、(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4、H2O的焦炉气氨水液相催 化脱硫脱氰废水经脱色并驱除可挥发物质后与循环母液混合,组成稳定的多元体 系,并运用水溶液相图原理,简化成NH4CNS-(NH4)2S2O3-H2O或NH4CNS-(NH4)2S2O3、 (NH4)2SO4-H2O和(NH4)2SO4-(NH4)2S2O3-H2O或(NH4)2SO4-(NH4)2S2O3、NH4CNS-H2O三 元体系。
本发明的NH4CNS-(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O多元体系适应废水组份的波动, 即使焦炉气脱硫脱氰废水组份变动较大,也能满意地回收NH4CNS和(NH4)2S2O3产品。 本发明回收的硫氰酸铵含量≥95%,干燥后可达~98%;回收的硫代硫酸铵含量~ 93%,干燥后可达97%。
本发明的主要优点在于:
1、适应各种焦炉气氨水液相催化脱硫脱氰废水的组成,都能满意地回收
NH4CNS和(NH4)2S2O3。
2、本发明可在常温下连续分离出(NH4)2S2O3和(NH4)2SO4残渣,设备利用系数 高。设备利用系数达90%(比原来提高了200%)。
3、本发明不借助其它化学物质解决了废水污染环境问题。
4、本发明工艺简单,技术新颖可靠,经济效益显著。
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方 法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则所 有的百分比和份数按重量计。
除非另行定义,文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟 悉的意义相同。此外,任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于 本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1
从焦炉气氨水液相催化脱硫脱氰废水回收硫氰酸铵和硫代硫酸铵
(1)蒸发和固液分离
蒸发:脱色废水1000克[NH4CNS23.78%,(NH4)2S2O37.26%,(NH4)2SO45.81%, H2O63.15%],加入循环母液1000克于75-80℃减压蒸发,去水632克,得到 浓缩料浆。
固液分离:浓缩料浆于45-60℃分离,得到1267克第一液相和100克第一 滤饼。其中第一滤饼中各成分含量如下:NH4CNS7.24%,(NH4)2S2O329.02%,(NH4)2SO4 55.49%,H2O4.57%,不溶物3.68%(图2)。
(2)NH4CNS结晶分离
第一液相1267克经冷却至20-30℃,分离得NH4CNS成品242克,并将母液 返回蒸发。该成品中组成如下:NH4CNS96.86%,(NH4)2S2O30.08%,(NH4)2SO40.41%, H2O2.65%。(图3)
(3)溶出(NH4)2S2O3
以回收(NH4)2S2O3后的母液70克,将上述第一湿滤饼100克在82℃溶出 (NH4)2S2O3,料浆经液固分离,得未经洗涤的第二滤饼69.4克和第二液相111.6 克,所述第二滤饼中(NH4)2SO4的含量大于75%。(图4中NBM)
(4)(NH4)2S2O3结晶分离
在第二液相中加入11克(NH4)2S2O3成品洗涤液,冷却至20-30℃,(图4 中N’AM’),结晶料浆经分离、洗涤得(NH4)2S2O3成品24.5克。该成品中组成如 下:(NH4)2S2O393.5%,NH4CNS0.15%,(NH4)2SO41.07%,H2O5.28%。
实施例2
从焦炉气氨水液相催化脱硫脱氰废水回收硫氰酸铵
(1)蒸发和固液分离
蒸发:脱色废水5750克[NH4CNS13.18%,(NH4)2S2O38.40%,(NH4)2SO44.14%, H2O74.28%],加入返回的循环母液1490克,在73-81℃减压浓缩,去水4684 克,得浓缩料浆。
固液分离:浓缩料浆于45-60℃分离,得到第一液相1938克和第一滤饼 481克。(图2)
(2)NH4CNS结晶分离
1938克第一液相冷却至25-30℃,分离得成品NH4CNS335克。该成品中组 成如下:NH4CNS96.55%,(NH4)2S2O30.72%,(NH4)2SO40.37%,H2O2.36%。(图3)
实施例3
从焦炉气氨水液相催化脱硫脱氰废水回收硫代硫酸铵
(1)溶出(NH4)2S2O3
将回收硫代硫酸铵后的母液100克和水4.15克加入到提取硫氰酸铵后的 100克第一滤饼中,并搅拌以上物料,加热至90℃溶出(NH4)2S2O3,所述第一残 渣的组成为:(NH4)2S2O352.80%,NH4CNS1.35%,(NH4)2SO424.77%,H2O15.22%, 水不溶物5.86%。经液固分离得第二滤饼43克和第二液相157克。所述第二滤 饼中的主要组份为硫酸铵,水不溶物和附液。(图4中NBM)
(2)(NH4)2S2O3结晶分离
在上述第二液相中加入(NH4)2S2O3成品洗涤液约16克,冷却至0-20℃,(图 4中N’AM’),结晶料浆经分离、洗涤,得(NH4)2S2O3成品46克。该成品中组成 如下:(NH4)2S2O393.78%,(NH4)2SO41.77%,NH4CNS0.22%,H2O4.23%。
以上通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式,本领域技术人员可 通过实施例所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可通 过其它不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中的各项细节也可基于不 同观点与应用,在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
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