专利名称：一种处理高浓度废碱液的方法
技术领域：
本发明涉及一种高浓度废碱液的处理方法，属于化工及造纸生产中的高浓度废液处理和循环利用。
背景技术：
目前工业规模的环己酮生产大都采用环己烷氧化工艺，在分解和皂化过程中，产生大量高浓度皂化废碱液，COD为30万mg/L以上、产出量为>0. 9吨/吨环己酮。高浓度皂化废碱的无害化处理在2000年以前曾经是制约国内外环己酮行业发展的重要因素，环己酮行业因此纷纷减产甚至关停退出。随着废碱焚烧处理技术的开发和完善，中石化巴陵石化公司作为技术开发单位率先在国内推动环己酮清洁生产模式，并成为国内最大、世界 上发展最快的环己酮生产企业。已有的废碱焚烧处理技术主要采用碱回收炉方式，如中国专利CN97108274. X “己内酰胺皂化废碱液焚烧处理回收纯碱的方法及其设备”发明涉及一种己内酰胺皂化废碱液焚烧处理回收纯碱的方法和设备，其特征在于皂化废碱液通过一喷射雾化后喷入高温炉膛，在炉膛内干燥、分解，其中6 O 8 O %在炉膛中反应生成碳酸钠，随烟气到静电除尘器被收集，2 O 4 O %下落到炉底，在炉底燃烧，生成熔态碳酸钠，经溜子槽流入溶解槽，形成液碱。用于本发明的焚烧设备包括一个方形炉身和水冷屏，其特征在于炉身内的下部设有两组燃烧器，在燃烧器之间设有皂化废碱液喷射器，炉子底部设有溜子槽。该技术存在的问题是高温熔体由炉子底部所设溜子槽流入水中溶解，易在溶解槽形成爆炸性气体，产生巨大震响，对锅炉本体结构、周围构筑物和操作人员带来了很大安全隐患；炉底燃烧生成熔态碳酸钠，经溜子槽流入溶解槽，形成液碱，作为废水排放，增加了水污染，增加了污水处理场处理负荷和运行费用；而且碳酸钠白白排放，浪费了资源；进入溶解槽的碳酸钠水溶液(绿液)排入污水总管，随着水温下降，碳酸钠溶解度降低，在污水管壁上结晶凝固，久而久之则堵塞污水管，影响正常生产排污。现有技术造成资源浪费、效益流失，又产生了水体碱性污染，尚存在不足之处。此外，造纸工业的碱法(烧碱法和硫酸盐法)制浆工艺产生的废水中含有大量的木质素，呈黑褐色，称作黑液，是一种高浓度废碱液。黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质，直接排放到水体中会造成严重的污染。其主要危害有含有大量纤维、色素和无机盐的造纸废水会使水体变黑，并有特殊的恶臭味；含高浓度有机污染物的造纸黑液的生化耗氧量(BOD)可高达500(T40000g/L，会大量消耗水中的溶解氧，影响水质；黑液中大量存在的碱性物质会使水体的PH值急剧升高，破坏水体环境的平衡。常用的造纸黑液处理技术有碱回收法、絮凝沉淀法、膜分离法、酸析法、好氧活性污泥法及生物技术法等。其中碱回收法是目前技术最成熟、工业中应用最广泛的造纸黑液处理方法。现有燃烧法碱回收技术的完整流程分为提取、蒸发、燃烧、苛化-石灰回收四道工序。基本原理是将黑液浓缩后在燃烧炉中进行燃烧将有机钠盐转化为无机钠盐，然后加入石灰将其苛化为氢氧化钠，以达到回收碱和热能的目的。该技术中，浓缩至45-80%的浓度的黑液喷入碱回收锅炉炉膛燃烧。黑液中的有机钠盐在炉内发生化学反应转变为熔融的碳酸钠，同时把补充的芒硝还原成硫化钠，熔融物从碱炉底部溜子口排出至溶解槽，溶解后形成含少量铁离子的绿液。所得绿液与石灰进行反应，其中的碳酸钠被苛化为氢氧化钠。苛化后澄清的液体称为白液，即可重新用于制浆蒸煮。将苛化产生的白泥进行高温煅烧，可以回收石灰用于苛化过程。该技术不足之处是熔融碳酸钠的后续处理流程长，后续设备复杂；高温的碳酸钠熔融物进入到溶解槽水体时具有爆炸的危险性；而且技术方案单一，不能以相对简单的方式回收碳酸钠颗粒产品。
发明内容
本发明的目的是，发明一种新的处理环己酮皂化废碱的方法及处理碱法制浆工艺产生的造纸黑液的方法，在原碱回收法焚烧废碱技术基础上，克服熔融物直接流入溶解槽 的技术缺陷，提高技术的安全性，解决碱水排放的环境污染问题和浪费问题，回收熔融物，实现资源可再生利用。为解决上述技术问题，本发明提出了高速流体冷却、破碎熔融物、通过水固分离回收粗碱并使水相闭路循环的技术方案。本发明采用的技术方案如下
初期使用燃料将炉膛温度升高至800° C以上，将废碱喷入碱回收炉，当废碱浓度较高且其固性物热值较高时可维持稳定的自燃时不使用燃料，否则使用助燃燃料以维持较稳定的燃烧温度。废碱在含氧气体存在下燃烧，副产蒸汽，燃烧产生尾气经由电除尘回收干态的碱灰，燃烧形成的熔融物从炉底溜子槽流出。按如下步骤处理熔融物用喷嘴射出一束或多束高速流体对溜子槽出来的熔融物进行冲击并将之冷却、破碎变成颗粒或粉末状粗碱；颗粒或粉末状粗碱进入一筒状管道，并在水流的带动下进入到选自刮板机或螺旋输送机的固液分离设备中，分离出固相得到含湿粗碱；固液分离设备中分离出的水相进入水槽或水箱等中间容器中，再加压循环至筒状管道和喷嘴。上述技术方案中，所述的高速流体，包括水，水蒸气，压缩空气，氮气或组合，而且进入喷嘴前的压力为O. 2 IOMPa ;最优为6 8MPa。所述的刮板机为两头翘结构形式，安装后前端中心线高度Hfm和后端中心线高度Hbm均大于刮板机最低点所在垂直截面最高点高度Hm。这样可以使刮板机的容量利用率提高，固液分离效果改善，连续使用时间延长。所述的刮板机，中间段有水相出口，水相出口形状可以是圆形、方形或不规则形状。所述的高速流体，与熔融物接触时线速度为2 50m/s。最好是3(T40m/s，以保证熔融物得到良好的破碎。熔融物破碎程度较高时形成的颗粒能被循环溶液连续带走，不会因在导流筒中积聚而影响装置的连续运行。本发明的优点在于采用上述技术方案，使废碱焚烧时产生的熔融物全部回收，相对于现有技术，工艺废水排放率降低100%，熔融物中碳酸钠的回收率由O提高到100%，而且完全克服了熔融物在溶解槽中发生爆炸的问题。以10万吨/年的环己酮规模计，可处理废碱9. 5万吨/年，减少10%碳酸钠水溶液排放15万吨/年，回收含碳酸钠粗碱8000吨/年。
图I为刮板机的结构及安装示意图
其安装后的相对高度
Hfm为前端中心线高度；
Hbm为后端中心线高度；
Hui为刮板机腔室最低点所在垂直截面最高点高度。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明进行详细说明，但不是限制本发明的范围。(I)通过碱回收法焚烧技术处理废碱液
碱回收法焚烧技术流程如下皂化废液，COD值为35万mg/1，浓度50%wt，经碱液泵加压I. 8^2. 5Mpa左右后送入皂化液喷枪，在泵出口管通过夹套用蒸汽加热皂化液到10(Tl2(TC以上，喷枪喷出的皂化液进入碱回收锅炉，流量11.9吨/小时，以微小液滴形式播散于炉内悬浮干燥，并在炉膛空间进行燃烧。较大的颗粒在炉膛空间来不及燃烧，落到炉底垫层上燃尽。使皂化液中的有机酸钠盐转化成Na2CO3,反应中放出大量热量。燃料油气(低位燃烧热值13MJ/kg)，经燃油管线回路调节稳压到O. 3^0. 7mpa，再经蒸气雾化油枪入炉燃烧，流量2. 3吨/小时。加入炉内的空气经鼓风机、空气加热器加热到150°C，再经换热器与烟气换热至350°C左右，分二段送入炉内(即一、二次风)。脱盐水由锅炉给水泵送到下省煤器、上省煤器后进入上锅筒，经锅炉对流管束，至下锅筒，再沿下降管到水冷壁下集箱、水冷壁上集箱、水冷屏下集箱、上集箱，在炉膛内吸热形成汽水混合物再回到上锅筒，在上锅筒内汽水分离将饱和蒸汽送出，而水继续循环。皂化液和燃料油气在炉内燃烧，反应放热加热炉水产生I. 27Mpa的副产蒸汽。燃烧后的灰份随烟气至锅炉尾部沉积或被电除尘捕集回收。回收的碱灰中主要成份为碳酸钠，纯度在85%以上。电除尘后的烟气经引风机引入烟囱排空。产生的熔融物(主要是Na2CO3)高温下呈熔融状在炉底溜子口溜出。( 2 )处理溜子口溜出的熔融物实例
对比例
通过上述碱回收法焚烧技术处理废碱液，所产生的熔融物(主要是Na2CO3)高温下呈熔融状在炉底溜子口溜出，温度为980°C，流入一 Sm3的溶解槽，溶解槽还通入清水，搅拌下配成5 15%碱性水溶液，PH值为11，温度80°C。该碱性溶液排入废水管，流量为15万吨/年。实施例
通过上述碱回收法焚烧技术处理废碱液，所产生的熔融物(主要是Na2CO3)高温下呈熔融状在炉底溜子口溜出，温度为980°C，经溜子槽进入到熔融物粉化区域，被喷嘴射出的高速流体冷却、破碎变成颗粒或粉末状，喷嘴前流体压力为9MPa，流体为水流、蒸汽和压缩空气混合物，该高速流体与熔融物接触时线速度为40m/s。被破碎的粗碱以一定速度随流体进入导流筒，被水溶液进一步冷却，并载送进入到刮板机中，分离出固相得到含湿粗碱；固液分离设备中分离出的水相进入水槽或水箱等中间容器中，再加压循环至筒状管道和喷嘴。使用的刮板机为两头翘结构形式，安装后前端中心线高度Hfm =2. 3米后端中心线高度Hbm=2. 6米，刮板机最低点所在垂直截面最高点高度Hui=L 9米。刮板机中间段有水相出口，水相出口形状是圆形。由刮板机分离出的固相送入至螺旋分离机，再经浙水机、离心机脱去大部分水分，形成碳酸钠细颗粒，产量约O. 99t/h。输送到料仓后,计量包装。 实施过程中，废碱水排放量为0，废碱焚烧过程所产生的熔融物得到全部回收。
权利要求
1.一种处理高浓度废碱液的方法，包括废碱喷入碱回收炉，在含氧气体存在下燃烧废碱，副产蒸汽，燃烧产生的尾气经由电除尘回收干态的碱灰，燃烧形成的熔融物从炉底溜子槽流出；其特征在于用喷嘴射出一束或多束高速流体对溜子槽出来的熔融物进行冲击并将之冷却、破碎变成颗粒或粉末状粗碱；颗粒或粉末状粗碱进入一筒状管道，并在水流的带动下进入到选自刮板机或螺旋输送机的固液分离设备中，分离出固相得到含湿粗碱；固液分离设备中分离出的水相进入水槽或水箱等中间容器中，再加压循环至筒状管道和喷嘴。
2.根据权利要求书I所述一种处理高浓度废碱液的方法，其特征在于所述的高速流体包括水，水蒸气，压缩空气，氮气或组合，其进入喷嘴前的压力为O. 2"IOMPaO
3.根据权利要求书I所述一种处理高浓度废碱液的方法，其特征在于所述的刮板机为两头翘结构形式，安装后前端中心线高度Hfm和后端中心线高度Hbm均大于刮板机腔室最低点所在垂直截面最高点高度Hui，刮板机腔室最低点所在垂直截面最高点高度Hui为O.5 15米。
4.根据权利要求书I或3所述一种处理高浓度废碱液的方法，其特征在于所述的刮板机中间段有水相出口，水相出口形状可以是圆形、方形或不规则形状。
5.根据权利要求书I或2所述一种处理高浓度废碱液的方法，其特征在于所述的高速流体与熔融物接触时的线速度为2 50m/s。
6.根据权利要求书I所述一种处理高浓度废碱液的方法，其特征在于废碱喷入碱回收炉前的浓度，以化学耗氧量COD计，>10万mg/1 ；以质量浓度计，为2(Γ80%。
7.根据权利要求书I或6所述一种处理高浓度废碱液的方法，其特征在于高浓度废碱液来自于环己烷氧化制环己酮过程所产生的皂化废碱液或造纸工业的碱法制浆工艺产生的含有的木质素的黑液。
全文摘要
本发明涉及一种处理高浓度废碱液的方法，包括，废碱喷入碱回收炉，使用燃料助燃，在含氧气体存在下燃烧，副产蒸汽、电除尘回收干态的碱灰，燃烧形成的熔融物从炉底溜子槽流出，其特征在于用喷嘴射出一束或多束高速流体对溜子槽出来的熔融物进行冲击并将之冷却、破碎变成颗粒或粉末状粗碱；颗粒或粉末状粗碱进入一筒状管道，并在水流的带动下进入到选自刮板机或螺旋输送机的固液分离设备中，分离出固相得到含湿粗碱；固液分离设备中分离出的水相进入水槽或水箱等中间容器中，再加压循环至筒状管道和喷嘴。本发明的优点在于可以完全回收废碱焚烧产生的熔融物，而且不产生废水，可用于环己酮等化学工业生产，具有良好的环保意义和经济效益。
文档编号D21C11/12GK102877351SQ20111019777
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者陈立新, 尚希壮, 黎树根, 李常清 申请人:中国石油化工集团公司