一种糖精钠生产废液的再生处理系统及方法与流程

本发明实施例涉及工业水处理技术领域，具体涉及一种糖精钠生产废液的再生处理系统及方法。

背景技术：

糖精钠，化学名：邻苯甲酰磺酰亚胺钠，是食品工业重要的甜味添加剂，其制备工艺是将邻苯二甲酸酐酰胺化、酯化制成邻氨基苯甲酸甲酯，再经重氮、置换、氯化后，再胺化、环化、加入nahco3等过程制得。在糖精钠生产过程中，产生大量的废液，废液的处理一直是糖精行业的难题，废液是在置换氯化反应过程中产生的，主要含有盐酸、硫酸，酸度最高可达到18％，酸性较强；盐分主要是硫酸铜、氯化钠和硫酸钠，含量较高，还含有有机物，成分比较复杂。废液直接排放会对环境造成很大的危害。

目前废液的处理方法一般采用冷轧边丝铁加热置换法除铜、除酸或者采用加碱中和的方式除铜、除酸。上述两种处理方法最终通过蒸发结晶均得到含有铁盐等的混盐。

经济性上，上述两种处理都需要投加铁和液碱，通过加热加速反应进程，最终得到的沉淀物需要过滤及加热结晶，处理过程不仅需要消耗能源，还需要投加药剂，且生成的固体(含有铁盐)纯度较低，无利用价值，经济性较差。

环保上，随着环保形式的日趋严峻，各项污染物的排放指标要求也在不断提高，水的排放标准：不能含有重金属铜、铁等，ph值6-9，cod≤200mg/l，盐含量≤50g/l。上述两种处理均不能完全除铜，需要增加其他处理步骤才能达到排放标准，处理过程复杂，产生新的固废不利于环保。

效率性上，由于糖精钠生产时需要多种方式处理，工序及流程较为复杂。主要描述为：

置换法：废水经加热、加入过量边丝料充分反应后，所得固体产物加入前面原液中继续去除余铁，确保所得铜固体不含残余废铁。废水经过酸碱中和形成含铁沉淀物，再进行压滤过滤，剩余含钠的混盐，经蒸发析盐产生固体后委外处理。

中和法：先进行溶液加热蒸发处理减少酸性废水中的盐酸总量，来减少中和反应消耗液碱量；废液进入蒸发设备进行除盐酸后，废水还要经过加水稀释防止结晶，然后添加液碱调整ph值3-5并搅拌均匀；再加入碳酸铜，形成碱式碳酸铜沉淀，已达到最终除铜的目的。但是由于该过程反应时会形成大量的气泡，产生“漫锅现象”制约该反应速率。最后剩余不含铜废液进入三效蒸发进行析盐。所得碱式碳酸铜及混盐成分都不高，经济效益较差，混盐及蒸发吸收的稀盐酸还要委外处理，处理工序复杂，占地面积大，效率低下，严重制约糖精钠的生产。

有鉴于此，需要对糖精钠生产废液的处理方法进行研究。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种糖精钠生产废液的再生处理系统及方法，以解决现有糖精钠生产废液处理方法存在的经济性较差、处理过程复杂，产生新的固废不利于环保，效率低下等的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供了一种糖精钠生产废液的再生处理系统，所述系统包括依次连通的废液储存罐、固液分离装置、预浓缩器、燃烧系统、粉料系统，所述系统还包括净化系统，其中，

所述燃烧系统包括焙烧炉，用于对来自所述预浓缩器的浓缩废液进行燃烧，所述燃烧系统设有烟气排出口和底渣排出口，所述烟气排出口与预浓缩器相连接；

所述净化系统连接于预浓缩器的排气口，包括依次连通的吸收塔、换热器、废气风机和碱洗装置；

所述粉料系统连接于底渣排出口，用于对残渣进行分离提纯，得到高纯度氧化铜、高纯度氯化钠及高纯度硫酸钠。

进一步地，所述系统还包括再生酸储罐，所述再生酸储罐与吸收塔的底部相连接。

进一步地，所述烟气排出口和预浓缩器之间设置有旋风分离器，用于对烟气排出口排出的烟气中的粉尘进行分离，并再次返回至燃烧系统。

进一步地，所述底渣排出口设有旋转阀，所述旋转阀的上部安装有氧化物块破碎机。

根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例提供了一种糖精钠生产废液的再生处理方法，所述方法包括以下步骤：

提升泵将废液储存罐内的废液输送至固液分离装置，所述固液分离装置对废液进行固液分离以去除废液中的固体颗粒和不溶解的残留物；

固液分离装置排出的废液输送至预浓缩器，并与燃烧系统排出的烟气进行热交换，从预浓缩器的分离器输出浓缩废液和降温废气；

浓缩废液输送至燃烧系统，所述燃烧系统对浓缩废液进行燃烧，并将燃烧后得到烟气和残渣分别从所述燃烧系统的烟气排出口和底渣排出口排出；

烟气进入预浓缩器进行热交换，排出降温废气，所述降温废气经净化系统处理后排入大气；

从底渣排出口排出的残渣经粉料系统分离提纯后，得到高纯度氧化铜、高纯度氯化钠及高纯度硫酸钠。

进一步地，从烟气排出口排出的烟气经旋风分离器分离，得到的粉尘返回燃烧系统进行再次燃烧，分离后的烟气输送至预浓缩器。

进一步地，所述燃烧系统的燃烧温度为500～550℃。

进一步地，所述降温废气进入吸收塔，从吸收塔底部排出的液体输送至再生酸储罐，从吸收塔顶部排出的气体经换热器降温冷凝，得到的液体再次进入吸收塔，得到的气体通过废气风机，经碱洗装置除酸后排入大气。

进一步地，将所述残渣添加的水中，经化浆溶解、压滤得到高纯氧化铜，滤液经三效蒸发析盐处理，得到高纯氯化钠和高纯硫酸钠。

本发明实施例具有如下优点：

1、废酸中的铜得到全部回收，通过反应cucl2+h2o＝cuo+2hcl实现液体向固体的转化，通过溶解过滤即可回收得到氧化铜。

2、通过加热使混合废液中的盐酸及酸根盐分解释放，然后逆向喷淋重新得到混酸，调整吸收液的喷淋流量即可获得浓度达到20％以上的混合酸液，可以直接利用不用转运。

3、经济性强，通过喷雾焙烧，及后面的预热浓缩等，使得每吨废水消耗75立方米的天然气及50kw的电耗，其余只有人工及设备备件费用，吨处理成本控制在300元左右。

4、去除重金属、钠盐及有机物，达到环保要求。水分通过加热蒸发，喷淋吸收大部分以蒸汽形式外排，有机物经过高温分解，铜以固体被收集，环保达标。

5、处理工序简单、效率高、可根据生产规模灵活选择处理设备能力。可根据生产线每日产能及排放污水量，独立设计储罐确保设备独立运行。型号多样，可完全满足生产需求。

6、回收的铜及混盐纯度高，经济效益高。通过氧化所得产物，含杂少，中间没有投放新的药剂，经过分盐所得产品都能销售回冲成本。

7、不生成新的污染物或固废，不危害大气等。保留原液中氯化钠、硫酸钠，没有其他元素渗入，气化后的hcl和so3能够吸收形成酸，尾气经过洗涤塔、碱洗塔充分净化，达到环保要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种糖精钠生产废液的处理系统的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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1

本实施例用于说明本发明的糖精钠生产废液的再生处理系统。图1是本实施例提供的糖精钠生产废液的再生处理系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括废液储存罐、固液分离装置、预浓缩器、燃烧系统、粉料系统、净化系统和再生酸储罐，其中：

废液储存罐用于收集糖精钠生产废液，该罐的储存能力允许再生装置独立于生产机组工作。

固液分离装置连接于废液储存罐和预浓缩器之间，用于对废液储存罐内的废液进行固液分离以去除废液中的固体颗粒和不溶解的残留物，作为优选，本发明实施例采用的固液分离装置为废酸过滤器。

预浓缩器(即直接接触式传热蒸发器)，利用燃烧系统排出的烟气的热能对进入预浓缩器的废液进行加热，使废液中的水分蒸发浓缩，从预浓缩器的分离器输出浓缩废液和降温废气。作为优选，本发明实施例采用的文丘里预浓缩器。

燃烧系统包括焙烧炉，预浓缩器的分离器排出的浓缩废液经焙烧炉给料泵输送至焙烧炉顶部的喷枪，通过喷枪上的喷嘴喷射到焙烧炉里面进行燃烧。喷嘴由特殊材料制造(烧结料al2o3)。作为优选，焙烧炉入口以及喷嘴前端均设有过滤器，以防止浓缩废液堵塞喷嘴。燃烧系统设有烟气排出口和底渣排出口。烟气排出口与预浓缩器连接，用于将烟气的热能导入预浓缩器，对废液进行蒸发浓缩。烟气排出口排出的烟气携带固体颗粒，作为优选，烟气排出口和预浓缩器之间设置有旋风分离器，用于对烟气排出口排出的烟气中的粉尘(固体颗粒)进行分离并再次返回至燃烧系统。底渣排出口用于将浓缩废液经燃烧后的残渣排出，作为优选，底渣排出口设有旋转阀，使焙烧炉内部的气体同外部气体隔离开来。进一步优选，在旋转阀的上部安装有氧化物块破碎机，用来破碎任何可从焙烧炉壁落下的团块。

净化系统连接于预浓缩器的排气口，用于对预浓缩器排出的降温废气进行净化处理，包括依次连通的吸收塔、换热器、废气风机和碱洗装置。为了使吸收塔排气口排出的气体充分冷凝，作为优选，本发明实施例使用的换热器由二级立式水循环冷却石墨列管式吸收换热器组成。废气风机可以自动控制使所有的设备部件均处于轻微的负压状态，从而保证系统不会有氯化氢、三氧化硫等任何有毒有害气体泄漏。

粉料系统连接于底渣排出口，用于对燃烧系统中浓缩废液燃烧后的残渣进行分离提纯，得到高纯度氧化铜、高纯度氯化钠及高纯度硫酸钠。

再生酸储罐与与吸收塔的底部相连接，用于回收再生酸。

实施例2

本实施例用于说明本发明的糖精钠生产废液的再生处理方法。

提升泵将废液储存罐内的废液输送至废酸过滤器以去除废液中的固体颗粒和不溶解的残留物。

排出的废液输送至文丘里预浓缩器，并与燃烧系统排出的烟气进行热交换，从预浓缩器的分离器输出浓缩废液和降温废气，其中，烟气温度为390-450℃，浓缩废液主要含有硫酸铜、氯化钠和硫酸钠、硫酸、盐酸、水等，降温废气的温度为85-95℃，主要含有hcl、h2o、so3、燃烧废气等；

浓缩废液输送至焙烧炉，对浓缩废液进行燃烧。

焙烧炉的热区域内(300～800℃)，cucl2和h2so4按照下述方程分解：

cucl2+h2o＝cuo+2hcl

h2so4＝so3+h2o

废液中的氯化钠由于热分解温度太高，况且在高温下分解的单质钠存在严重不安全因素，因此在相对较低温度下对浓缩废液进行燃烧以确保安全，作为优选，本发明实施例中焙烧炉的燃烧温度为500～550℃。

从焙烧炉的烟气排出口排出的烟气主要包括燃烧废气(二氧化碳)、水蒸汽、氯化氢、三氧化硫气体，以及固体颗粒，固体颗粒通过设置在烟气排出口和文丘里预浓缩器之间的旋风分离器分离出来并返回到焙烧炉进行再次燃烧，剩余烟气进入文丘里预浓缩器与废液直接接触进行热交换，排出降温废气。

降温废气进入吸收塔，从吸收塔底部排出的液体输送至再生酸储罐，从吸收塔顶部排出的气体经换热器降温冷凝，得到的液体再次进入吸收塔，得到的气体通过废气风机，经碱洗装置(如碱洗槽)除酸后排入大气。

为了吸收降温废气中的氯化氢、三氧化硫气体，可使用换热器冷凝水和补充部分自来水。水从吸收塔顶部送入，在吸收塔内，喷嘴分配器将水分布在吸收塔中的填料上，在逆流过程中，降温废气中的氯化氢、三氧化硫成份被吸收因而形成再生酸。再生酸从吸收塔的底部离开，并流向再生酸储存槽。

含有燃烧废气和被微量hcl、so3污染的水蒸汽的气体则从吸收塔顶部的排气口离开进入换热器，冷凝得到的液体再次进入吸收塔，得到的气体通过废气风机，碱洗段，经烟囱排入大气。

浓缩废液中的氯化钠、硫酸钠在相对低温不发生反应，干燥后直接变成固体。固体颗粒以粉末的形式落在焙烧炉下部锥形体中，通过旋转阀后，经底渣排出口排去。旋转阀可以使焙烧炉内部的气体同外部气体隔离开来。在旋转阀的上部安装了一个氧化物块破碎机，用来破碎任何可从焙烧炉壁落下的团块。

将底渣排出口排出的残渣添加的水中，经过化浆反应釜溶解可溶物，压滤得到高纯度氧化铜，滤液在三效蒸发器内按氯化钠及硫酸钠析盐温度，析盐分别得到满足氯碱工艺要求的高纯度氯化钠，以及可用于其他化工产业的高纯度硫酸钠。

实施例3

河北某生产糖精钠的化工厂，金属加工过程中产生大量混酸、混盐废液，主要盐成分为硝酸铁、氟化铁、硝酸钠、氟化钠等。采用本发明的方法进行处理后，硝酸的回收率达到95％，氟化氢的回收率达到96％，氧化铁纯度达到98.5％。对排放废气成分进行检测，nox≤100mg/nm³，hf≤8mg/nm³、氧化物粉尘含量≤30mg/nm³，满足排放指标。原处理费用由原来的1500元/吨，降低到325元/吨，获得很好的经济价值。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。