申請(qǐng)日2015.11.11

　　公開(kāi)(公告)日2017.05.17

　　IPC分類(lèi)號(hào)C01D7/16; C01D7/00; C01B7/03

　　摘要

　　本發(fā)明涉及煤化工廢水處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種利用含鹽廢水和CO2生產(chǎn)純堿的方法，該方法包括：(1)將含鹽廢水進(jìn)行分離處理，除去含鹽廢水中的二價(jià)鹽，得到富一價(jià)鹽鹽水;(2)在促進(jìn)劑和CO2存在下，將富一價(jià)鹽鹽水進(jìn)行碳化處理，得到碳酸氫鈉沉淀和碳化母液;(3)將碳酸氫鈉沉淀進(jìn)行煅燒處理，得到純堿。本發(fā)明的方法成功地將煤化工生產(chǎn)排放的CO2利用到含鹽廢水的處置過(guò)程，同時(shí)有效解決了含鹽廢水中低附加值NaCl的處置難題和巨大的碳減排壓力，能夠產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，并為煤化工等企業(yè)實(shí)現(xiàn)含鹽廢水的近零排放目標(biāo)提供有效的技術(shù)手段。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種利用含鹽廢水和CO2生產(chǎn)純堿的方法，其特征在于，該方法包括：

　　(1)將含鹽廢水進(jìn)行分離處理，除去所述含鹽廢水中的二價(jià)鹽，以得到富一價(jià)鹽鹽水;

　　(2)在促進(jìn)劑和CO2存在下，將所述富一價(jià)鹽鹽水進(jìn)行碳化處理，得到碳酸氫鈉沉淀和碳化母液;

　　(3)將步驟(2)得到的碳酸氫鈉沉淀進(jìn)行煅燒處理，得到純堿。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括：將步驟(2)得到的碳化母液進(jìn)行加熱處理或電滲析處理，以再生促進(jìn)劑并得到鹽酸。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，步驟(1)中，所述分離處理的條件使得所述富一價(jià)鹽鹽水中NaCl的濃度為50-360g/L，優(yōu)選為90-300g/L。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟(1)中，對(duì)于NaCl濃度不大于10g/L的含鹽廢水，所述分離處理包括對(duì)含鹽廢水依次進(jìn)行反滲透處理和納濾處理;對(duì)于NaCl濃度大于10g/L的含鹽廢水，所述分離處理包括對(duì)含鹽廢水進(jìn)行納濾處理;

　　優(yōu)選地，所述反滲透處理的條件包括：壓力為0-10MPa，溫度為10-50℃，膜孔徑為0.3-1nm，膜材質(zhì)選自醋酸纖維素、芳香聚酰胺、聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜和聚丙烯膜中的一種或多種;

　　優(yōu)選地，所述納濾處理的條件包括：壓力為0.5-3MPa，溫度為10-50℃，膜孔徑為1-2nm，膜材質(zhì)選自醋酸纖維素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、聚酰胺和聚乙烯醇一種或多種。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括：步驟(2)中，在碳化處理之前，對(duì)富一價(jià)鹽鹽水進(jìn)行濃縮處理，提高所述富一價(jià)鹽鹽水中NaCl的濃度以得到富NaCl鹽水;優(yōu)選地，使得所述富NaCl鹽水中NaCl的濃度為150-360g/L，進(jìn)一步優(yōu)選為200-350g/L。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，步驟(2)中，所述濃縮處理的方式為冷凍結(jié)晶處理或加熱蒸發(fā)處理，

　　優(yōu)選地，所述冷凍結(jié)晶處理的實(shí)施方式包括：在制冷介質(zhì)存在下，將富一價(jià)鹽鹽水在0～-25℃下制冷10-300min，得到冰和富NaCl鹽水;

　　優(yōu)選地，所述加熱蒸發(fā)處理的實(shí)施方式包括：將富一價(jià)鹽鹽水在80-120℃下加熱10-300min，得到富NaCl鹽水。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其中，步驟(2)中，所述碳化處理的實(shí)施方式包括：將富一價(jià)鹽鹽水或富NaCl鹽水與促進(jìn)劑和CO2進(jìn)行碳化反應(yīng)，富一價(jià)鹽鹽水或富NaCl鹽水中的NaCl、CO2與促進(jìn)劑的摩爾比為1-3：1-4：1，反應(yīng)溫度為25-50℃，反應(yīng)時(shí)間為10-300min。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述促進(jìn)劑為有機(jī)胺，優(yōu)選為脂肪胺類(lèi)、醇胺類(lèi)、酰胺類(lèi)、酯環(huán)胺類(lèi)和芳香胺類(lèi)中的一種或多種，進(jìn)一步優(yōu)選為N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺和2-甲基-2-氨基-1-丙醇中的一種或多種。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，步驟(3)中，所述煅燒處理的溫度為150-250℃，時(shí)間為10-150min。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，加熱處理的方式為加熱閃蒸處理、反應(yīng)精餾處理、減壓精餾處理或萃取精餾處理，優(yōu)選為加熱閃蒸處理;

　　進(jìn)一步優(yōu)選地，加熱閃蒸處理的條件包括：溫度為80-300℃，時(shí)間為20-300min，壓力為0.05-0.15MPa;

　　更進(jìn)一步優(yōu)選地，該方法還包括將加熱處理或電滲析處理得到的液相物料返回至碳化處理。

　　11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述含鹽廢水中NaCl含量為2-400g/L，Ca2+與Mg2+的總含量為0-200mg/L，COD值為0-1000mg/L。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種利用含鹽廢水和CO2生產(chǎn)純堿的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及煤化工廢水處理領(lǐng)域，具體地，涉及一種利用含鹽廢水和CO2生產(chǎn)純堿的方法。

　　背景技術(shù)

　　近年來(lái)，受水資源和水環(huán)境問(wèn)題的雙重制約，國(guó)內(nèi)煤化工項(xiàng)目紛紛提出廢水零排放方案。廢水零排放是在對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行合理劃分的基礎(chǔ)上，結(jié)合廢水特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最大程度的處理回用，不再以廢水的形式外排至自然水體的設(shè)計(jì)方案。按水質(zhì)和水量，煤化工廢水主要分為煤氣化有機(jī)廢水和含鹽廢水。含鹽廢水包括生化處理達(dá)標(biāo)廢水和清凈廢水，總?cè)芙夤腆w(TDS)含量為1-3g/L。煤化工含鹽廢水組成以無(wú)機(jī)鹽、難溶性難降解有機(jī)物為主。典型的煤化工含鹽廢水零排放流程首先通過(guò)預(yù)處理和膜濃縮工藝獲得TDS為50-80g/L的高濃鹽水，然后通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶等結(jié)晶處理工藝進(jìn)一步提濃獲得結(jié)晶鹽。

　　然而，結(jié)晶器排出的結(jié)晶鹽組成復(fù)雜、有害物質(zhì)濃度高，需作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行處理，不能和鍋爐灰渣、氣化爐渣等一起去渣場(chǎng)混埋。危險(xiǎn)廢物最終處置前一般采用物理、化學(xué)、生物等方法進(jìn)行預(yù)處理，改變其物理、化學(xué)、生物等特性，降低毒性，減小體積，避免此生環(huán)境污染。目前對(duì)于如何通過(guò)預(yù)處理將結(jié)晶鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榉俏ｋU(xiǎn)廢物尚無(wú)具體可行的方案提出。

　　因此，如何合理利用結(jié)晶鹽，實(shí)現(xiàn)真正的廢水近零排放方案是煤化工行業(yè)亟需解決的問(wèn)題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種利用含鹽廢水和CO2生產(chǎn)純堿的方法，該方法能夠合理利用結(jié)晶鹽，實(shí)現(xiàn)真正的廢水近零排放，且成功地將煤化工生產(chǎn)排放的CO2利用到含鹽廢水的處置過(guò)程，同時(shí)有效解決了含鹽廢水中低附加值NaCl的處置難題和巨大的碳減排壓力。

　　本發(fā)明的發(fā)明人在大量研究中發(fā)現(xiàn)，目前煤化工生產(chǎn)排放的含鹽廢水中NaCl的主要處置方法是蒸發(fā)結(jié)晶，但是其產(chǎn)生的NaCl的附加值較低，并沒(méi)有很好的去向，且處置不當(dāng)很容易被歸為危廢，從而大大增加處置的費(fèi)用;相反地，目前工業(yè)上廣泛采用NaCl等原料生產(chǎn)純堿(全世界純堿的市場(chǎng)容量約為5000-6000萬(wàn)噸/年)，而NaCl主要來(lái)自于海水曬鹽等工藝，然而，需要引起重視的是，海水中的NaCl是一種自然存在的組分，本身并不是一種污染源。于此同時(shí)，煤化工由于其工藝特點(diǎn)，每年排放高達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸級(jí)的高純CO2氣體，面臨著巨大的碳減排壓力。因此，綜合前述因素，本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)大量的試驗(yàn)，驚奇的發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將含鹽廢水依次進(jìn)行分離處理和碳化處理，使得含鹽廢水通過(guò)所述分離處理除去二價(jià)鹽以得到富一價(jià)鹽鹽水，在促進(jìn)劑和CO2存在下，將富一價(jià)鹽鹽水通過(guò)所述碳化處理得到碳酸氫鈉沉淀和碳化母液，將碳酸氫鈉沉淀進(jìn)行煅燒處理以得到純堿的方式，能夠利用且首次利用煤化工生產(chǎn)排放的CO2氣體和含鹽廢水中含有的大量的NaCl生產(chǎn)純堿，既同時(shí)有效解決了含鹽廢水中低附加值NaCl的處置難題和巨大的碳減排壓力，又成功地變廢為寶。

　　因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用含鹽廢水和CO2生產(chǎn)純堿的方法，所述方法包括：

　　(1)將含鹽廢水進(jìn)行分離處理，除去所述含鹽廢水中的二價(jià)鹽，以得到富一價(jià)鹽鹽水;

　　(2)在促進(jìn)劑和CO2存在下，將所述富一價(jià)鹽鹽水進(jìn)行碳化處理，得到碳酸氫鈉沉淀和碳化母液;

　　(3)將步驟(2)得到的碳酸氫鈉沉淀進(jìn)行煅燒處理，以得到純堿。

　　本發(fā)明的利用含鹽廢水和CO2生產(chǎn)純堿的方法，不僅能夠有效解決含鹽廢水中低附加值NaCl的處置難題，還能夠產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，為煤化工等企業(yè)實(shí)現(xiàn)含鹽廢水的近零排放目標(biāo)提供有效的技術(shù)手段。同時(shí)，利用富一價(jià)鹽鹽水或富NaCl鹽水、促進(jìn)劑和CO2之間的碳化反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈉，成功地將煤化工生產(chǎn)排放的CO2利用到含鹽廢水的處置過(guò)程，在解決了含鹽廢水中低附加值NaCl的處置難題的同時(shí)，還有效解決了巨大的碳減排壓力。另外，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，通過(guò)對(duì)碳化母液進(jìn)行加熱處理或電滲析處理，不僅能夠再生促進(jìn)劑，使得促進(jìn)劑能夠循環(huán)使用，而且還能夠得到鹽酸，即僅需消耗價(jià)值較低的NaCl與CO2，就能夠生產(chǎn)較高附加值的純堿與鹽酸，可以大大提高過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。

　　本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。