一种工业副产物混合废盐超声波处理连续化装置的制作方法

本实用新型属于工业混合硫酸盐的处理领域，具体地说是一种工业副产物混合废盐超声波处理连续化装置。

背景技术：

苯酚是一种重要的有机化工原料，广泛应用于精细化工行业，目前合成苯酚的主要方法有磺化碱熔法、异丙苯法、氯苯水解法、粗酚精制法、苯氧化法等，其中属磺化碱熔法的应用最为广泛。

磺化碱熔法生产苯酚的工艺中产生大量的副产物亚硫酸钠与硫酸钠的混合盐，其中含有苯、苯酚及其它的有机污染物，因为亚硫酸钠与硫酸钠物理性质相似，无法通过蒸发浓缩或是冷却结晶进行有效分离；采用蒸发浓缩法虽然能够分离出苯酚，但是析出的结晶却是亚硫酸钠与硫酸钠的混合物，无法进一步分离。目前废硫酸盐处理方法常包括混合盐的分离、硫酸盐与有机污染物的分离、经处理后返回于工艺中套用等。于2016年9月28日公开的中国专利、公开号为CN105967208A，提出一种分离硫酸钠与氯化钠的方法，主要是向硫酸钠与氯化钠的混合盐水中加入氯化钠以增加溶液中氯化钠的浓度，降低硫酸钠的溶解度，从而析出硫酸钠，实现与氯化钠的分离。于2012年2月15日公开的中国专利、公开号为CN102351357A，提出一种分离苯酚与硫酸钠的方法，主要是将苯酚与硫酸钠的混合废水的pH调至强碱性，通过蒸发浓缩，冷却结晶分离出硫酸钠结晶，调节液相物料pH值至酸性，蒸发浓缩，液相物料析出硫酸钠结晶，气相物料冷凝即为苯酚水溶液。于2006年11月8日公开的中国专利、公开号为CN1858010A，提出一种萘酚生产中母液、亚硫酸钠溶液的处理方法。在生产过程中，萘酚的母液与亚硫酸钠溶液的成分类似，主要产生自液固分离过程与煮沸分离过程，母液可做为碱熔过程后的稀释剂，冷却压滤后的亚硫酸钠溶液也可用做稀释剂。

由此可见，常规的处理方法不能满足苯酚生产过程中副产物亚硫酸钠与硫酸钠的混合废盐的处置问题。对于该工艺的研究迫在眉睫，亟需提供一种能够将亚硫酸钠与硫酸钠的混合废盐提纯，并转化为单一盐，同时又能有效分离、回收盐且资源化的处理工艺，对于促进化工行业发展和环境保护具有十分重要的意义。

超声波作为一种新兴技术应用越来越广泛，表现为超声波结晶、超声波处理有机废水、超声波探伤等方面。但是超声波作为一种预处理手段应用于废水的处理中，形式单一，发挥作用有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种苯酚生产过程中副产物亚硫酸钠与硫酸钠的混合废盐的超声波处理连续化装置，解决了上述混合废盐的处置问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括吸附预处理单元、超声波氧化处理单元及超声波结晶单元，其中吸附预处理单元包括溶解槽、吸附反应器及滤池，所述超声波氧化处理单元包括超声波氧化反应器，所述超声波结晶单元包括超声波结晶器及结晶分离器，所述溶解槽、吸附反应器、滤池、超声波氧化反应器及超声波结晶器通过管路依次相连通，所述结晶分离器位于超声波结晶器底部排盐口的下方，该结晶分离器上的出口管道连接至超声波结晶器壳体上的溶液进口，所述超声波结晶器壳体上的溶液出口A与溶解槽相连；

其中：所述超声波结晶器包括搅拌器B、超声波发生器B、刮板、超声波振杆及超声波振子，该搅拌器B包括电机B、搅拌轴B及搅拌桨B，所述搅拌轴B的一端与电机B的输出端连接，另一端位于所述壳体内、并连接有刮板，所述超声波振子及搅拌桨B分别安装在搅拌轴B上，超声波振子与位于壳体外部的超声波发生器B相连接，所述超声波振杆为空心管、套在超声波振子的外部；所述壳体底部开有排盐口；所述壳体上部为中空圆柱、下部为中空圆锥，所述排盐口设置在下部的最底端；所述壳体侧壁设有夹套，该夹套内通有用于降温的冷媒；所述刮板在竖直平面的投影底部为直线，两侧呈倒置的“八”字形、与所述壳体下部的锥面相对应；所述搅拌桨B位于超声波振杆及超声波振子的上方；

所述吸附反应器设有搅拌器A，该搅拌器A包括电机A、搅拌轴A及搅拌桨A，所述搅拌轴A的一端与电机A的输出端相连，另一端位于吸附反应器内、并连接有所述搅拌桨A，所述吸附反应器的底部设有溶液出口B；

所述超声波氧化反应器内部的底面及侧壁均设有超声波发生器A；

所述结晶分离器内设有隔板，该隔板上均布有滤孔，所述隔板的上方覆盖有滤布，所述隔板下方的结晶分离器上设有使溶液流向超声波结晶器的出口管道；所述滤孔的开口面积与隔板的面积之比为70～90％。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型在传统的氧化工艺中引入超声波处理工艺，通过超声波氧化反应器底部与侧面发出不同的频率，能够在短时间内有效的分解有机污染物，降低氧化时间，为后续超声波结晶过程减少杂质含量。

2.本实用新型的超声波氧化反应器将混合硫酸盐中的亚硫酸钠氧化为硫酸钠，使得混合盐完全转化为单一盐硫酸钠，解决了混合硫酸盐难以分离的问题。

3.本实用新型的超声波结晶器的超声波振杆与搅拌轴之间设置有超声波振子，使得溶液中析出的硫酸钠在超声波振杆中上部区域有充分的时间沉降，而完成析出硫酸钠的溶液能够从超声结晶反应器上部的溶液出口返回至溶解槽循环套用。

4.本实用新型的超声波结晶器内的底端设置有刮板，位于结晶沉降的圆锥形筒部分，能刮除锥筒侧面的硫酸钠结晶，使其能顺利的从排盐口排出，进入结晶分离器，避免硫酸钠结晶堆积在超声波反应器底部发生堵塞。

5.本实用新型的超声波氧化与超声波结晶过程均是连续处理的过程，溶液均是从反应器底部进水，上部出水至下一处理单元，完成析出硫酸钠结晶的溶液返回溶解槽套用，实现盐水的循环化，不外排。

6.本实用新型具有结构设计合理，处理方式独特，回收的盐纯度高，外观良好等特点，不仅解决了废盐的治理问题，同时还实现了废水零排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型超声波结晶器的结构示意图；

图3为本实用新型超声波结晶过程的分离原理、静置分层的物质示意图；

其中：1为溶解槽，2为搅拌器A，3为吸附反应器，4为滤池，5为超声波发生器A，6为超声波氧化反应器，7为超声波发生器B，8为结晶分离器，9为超声波结晶器，10为搅拌器B，11为夹套，12为刮板，13为超声波振杆，14为超声波振子，15为搅拌桨B，16为溶液出口A，17为溶液进口，18为隔板，19为出口管道，20为搅拌轴B，21为电机B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型包括吸附预处理单元、超声波氧化处理单元及超声波结晶单元，其中吸附预处理单元包括溶解槽1、吸附反应器3及滤池4，超声波氧化处理单元包括超声波氧化反应器6，超声波结晶单元包括超声波结晶器9及结晶分离器8，溶解槽1、吸附反应器3、滤池4、超声波氧化反应器6及超声波结晶器9通过管路依次相连通，结晶分离器8位于超声波结晶器9底部排盐口的下方，该结晶分离器8上的出口管道19连接至超声波结晶器9壳体上的溶液进口17，超声波结晶器9壳体上的溶液出口A16与溶解槽1相连。在溶解槽1与吸附反应器3之间、滤池4与超声波氧化反应器6之间、结晶分离器8与超声波结晶器9之间以及超声波结晶器9与溶解槽1之间的管路上均设有泵，在吸附反应器3与滤池4之间的管路上以及超声波氧化反应器6与与超声波结晶器9之间的管路上分别设有逆止阀。

吸附反应器3设有搅拌器A2，该搅拌器A2包括电机A22、搅拌轴A23及搅拌桨A24，搅拌轴A23的一端(上端)与电机A22的输出端相连，另一端(下端)位于吸附反应器3内、并连接有搅拌桨A24，该搅拌轴A23垂直竖立于吸附反应器3内。在吸附反应器3的底部设有溶液出口B。

超声波氧化反应器6内部的底面及侧壁均设有超声波发生器A5，安装在侧壁上的超声波发生器A5发出的超声波频率为20kHz、强度为5～20W/cm²，安装在底面上的超声波发生器A5发出的超声波频率为40kHz、功率为1.5kW。

超声波结晶器9包括搅拌器B10、超声波发生器B7、刮板12、超声波振杆13及超声波振子14，该搅拌器B10包括电机B21、搅拌轴B20及搅拌桨B15，搅拌轴B20的一端(上端)与位于壳体外的电机B21的输出端连接，另一端(下端)位于壳体内、并连接有刮板12；超声波振杆13、超声波振子14及搅拌桨B15均位于壳体内，超声波振杆13为空心管、固定在搅拌轴B20的外部，在超声波振杆13与搅拌轴B20之间设有超声波振子14，该超声波振子14与位于壳体外部的超声波发生器B7相连接。搅拌桨B15安装在搅拌轴B20的中部，并位于超声波振杆13及超声波振子14的上方。超声波发生器B7发出的超声波频率为20～60kHz，超声波功率密度为2～6kW/m³。在壳体底部开有排盐口。超声波结晶器9的壳体上部为中空圆柱、下部为中空圆锥，排盐口设置在下部的最底端。壳体侧壁设有夹套11，该夹套11内通有用于降温的冷媒。刮板12在竖直平面的投影底部为直线，两侧呈倒置的“八”字形、与壳体下部的锥面相对应。

结晶分离器8位于超声波结晶器9的下方，与排盐口相对应。在结晶分离器8内设有隔板18，该隔板18上均布有滤孔，隔板18的上方覆盖有滤布，隔板18下方的结晶分离器8上设有使溶液流向超声波结晶器9的出口管道19。滤孔的开口面积与隔板18的面积之比为70～90％。

本实用新型的工作过程为：

苯酚生产过程中，副产物混合盐颗粒表面的有机污染物主要是苯、苯酚及其它有机杂质，本实用新型利用活性炭吸附法去除混合盐中的部分有机物，并对溶液进行脱色；采用超声波氧化法将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，实现混合废盐向单一盐转化，同时超声波作用能空化溃败有机物，以达到净化与纯化硫酸钠的效果；纯化后的硫酸钠溶液通过超声波结晶析出硫酸钠结晶。具体为：

(1)吸附预处理

首先，将工业副产物混合硫酸盐放入溶解槽1中，加水配成均相溶液后，用硫酸调节溶液pH值，然后泵入吸附反应器3内，并向吸附反应器3内加入活性炭进行吸附处理。吸附后的溶液经滤池4过滤后进入超声波氧化反应器6内。

(2)超声波氧化处理

在超声波氧化反应器6内，通过安装在侧壁及底面上的超声波发生器A的超声波激振作用处理滤液，并使用催化剂(如过氧化氢)促进亚硫酸钠氧化及有机物分解，将亚硫酸钠转化为硫酸钠的同时，空化溃败促进溶液中有机物的氧化分解，自超声波氧化反应器6出来的溶液COD＜10mg/L，进入超声波结晶器9。

(3)超声波结晶

溶液进入超声结晶器9后，向夹套11中通入冷媒降温，在超声波作用下进行硫酸钠析出与分离操作。操作后，如图3所示，最下面的第三层为硫酸钠固体，中间的第二层为硫酸钠固体混合液，最上面的第一层为析出硫酸钠后的溶液。析出的硫酸钠结晶沉降在超声波结晶器9壳体的底部，并由搅拌器B10上的刮板12带动从锥筒底部的排盐口排入结晶分离器8。结晶分离器中8将硫酸钠与溶液进一步分离，分离出的饱和溶液返回至超声结晶器9再次重复结晶析出操作。完成硫酸钠结晶析出的溶液经超声波结晶器9上部的溶液出口A16返回至溶解槽1循环套用。

本实用新型将超声波与氧化、结晶结合在一起，既可以将亚硫酸钠与硫酸钠的混合废盐转化为单一组分的盐，解决混合废盐难以分离的问题，同时又能有效的结晶分离、回收盐，并实现纯化。