申请日2015.11.11
公开(公告)日2017.05.17
IPC分类号C01D7/16; C01D7/00; C01B7/03
摘要
本发明涉及煤化工废水处理领域，公开了一种利用含盐废水和CO2生产纯碱的方法，该方法包括：(1)将含盐废水进行分离处理，除去含盐废水中的二价盐，得到富一价盐盐水;(2)在促进剂和CO2存在下，将富一价盐盐水进行碳化处理，得到碳酸氢钠沉淀和碳化母液;(3)将碳酸氢钠沉淀进行煅烧处理，得到纯碱。本发明的方法成功地将煤化工生产排放的CO2利用到含盐废水的处置过程，同时有效解决了含盐废水中低附加值NaCl的处置难题和巨大的碳减排压力，能够产生一定的经济效益，并为煤化工等企业实现含盐废水的近零排放目标提供有效的技术手段。
权利要求书
1.一种利用含盐废水和CO2生产纯碱的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将含盐废水进行分离处理，除去所述含盐废水中的二价盐，以得到富一价盐盐水;
(2)在促进剂和CO2存在下，将所述富一价盐盐水进行碳化处理，得到碳酸氢钠沉淀和碳化母液;
(3)将步骤(2)得到的碳酸氢钠沉淀进行煅烧处理，得到纯碱。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：将步骤(2)得到的碳化母液进行加热处理或电渗析处理，以再生促进剂并得到盐酸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述分离处理的条件使得所述富一价盐盐水中NaCl的浓度为50-360g/L，优选为90-300g/L。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(1)中，对于NaCl浓度不大于10g/L的含盐废水，所述分离处理包括对含盐废水依次进行反渗透处理和纳滤处理;对于NaCl浓度大于10g/L的含盐废水，所述分离处理包括对含盐废水进行纳滤处理;
优选地，所述反渗透处理的条件包括：压力为0-10MPa，温度为10-50℃，膜孔径为0.3-1nm，膜材质选自醋酸纤维素、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种或多种;
优选地，所述纳滤处理的条件包括：压力为0.5-3MPa，温度为10-50℃，膜孔径为1-2nm，膜材质选自醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、聚酰胺和聚乙烯醇一种或多种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：步骤(2)中，在碳化处理之前，对富一价盐盐水进行浓缩处理，提高所述富一价盐盐水中NaCl的浓度以得到富NaCl盐水;优选地，使得所述富NaCl盐水中NaCl的浓度为150-360g/L，进一步优选为200-350g/L。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(2)中，所述浓缩处理的方式为冷冻结晶处理或加热蒸发处理，
优选地，所述冷冻结晶处理的实施方式包括：在制冷介质存在下，将富一价盐盐水在0～-25℃下制冷10-300min，得到冰和富NaCl盐水;
优选地，所述加热蒸发处理的实施方式包括：将富一价盐盐水在80-120℃下加热10-300min，得到富NaCl盐水。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其中，步骤(2)中，所述碳化处理的实施方式包括：将富一价盐盐水或富NaCl盐水与促进剂和CO2进行碳化反应，富一价盐盐水或富NaCl盐水中的NaCl、CO2与促进剂的摩尔比为1-3：1-4：1，反应温度为25-50℃，反应时间为10-300min。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述促进剂为有机胺，优选为脂肪胺类、醇胺类、酰胺类、酯环胺类和芳香胺类中的一种或多种，进一步优选为N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺和2-甲基-2-氨基-1-丙醇中的一种或多种。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(3)中，所述煅烧处理的温度为150-250℃，时间为10-150min。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，加热处理的方式为加热闪蒸处理、反应精馏处理、减压精馏处理或萃取精馏处理，优选为加热闪蒸处理;
进一步优选地，加热闪蒸处理的条件包括：温度为80-300℃，时间为20-300min，压力为0.05-0.15MPa;
更进一步优选地，该方法还包括将加热处理或电渗析处理得到的液相物料返回至碳化处理。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其中，所述含盐废水中NaCl含量为2-400g/L，Ca2+与Mg2+的总含量为0-200mg/L，COD值为0-1000mg/L。
说明书
一种利用含盐废水和CO2生产纯碱的方法
技术领域
本发明涉及煤化工废水处理领域，具体地，涉及一种利用含盐废水和CO2生产纯碱的方法。
背景技术
近年来，受水资源和水环境问题的双重制约，国内煤化工项目纷纷提出废水零排放方案。废水零排放是在对水系统进行合理划分的基础上，结合废水特点，实现最大程度的处理回用，不再以废水的形式外排至自然水体的设计方案。按水质和水量，煤化工废水主要分为煤气化有机废水和含盐废水。含盐废水包括生化处理达标废水和清净废水，总溶解固体(TDS)含量为1-3g/L。煤化工含盐废水组成以无机盐、难溶性难降解有机物为主。典型的煤化工含盐废水零排放流程首先通过预处理和膜浓缩工艺获得TDS为50-80g/L的高浓盐水，然后通过蒸发结晶等结晶处理工艺进一步提浓获得结晶盐。
然而，结晶器排出的结晶盐组成复杂、有害物质浓度高，需作为危险废物进行处理，不能和锅炉灰渣、气化炉渣等一起去渣场混埋。危险废物最终处置前一般采用物理、化学、生物等方法进行预处理，改变其物理、化学、生物等特性，降低毒性，减小体积，避免此生环境污染。目前对于如何通过预处理将结晶盐转变为非危险废物尚无具体可行的方案提出。
因此，如何合理利用结晶盐，实现真正的废水近零排放方案是煤化工行业亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种利用含盐废水和CO2生产纯碱的方法，该方法能够合理利用结晶盐，实现真正的废水近零排放，且成功地将煤化工生产排放的CO2利用到含盐废水的处置过程，同时有效解决了含盐废水中低附加值NaCl的处置难题和巨大的碳减排压力。
本发明的发明人在大量研究中发现，目前煤化工生产排放的含盐废水中NaCl的主要处置方法是蒸发结晶，但是其产生的NaCl的附加值较低，并没有很好的去向，且处置不当很容易被归为危废，从而大大增加处置的费用;相反地，目前工业上广泛采用NaCl等原料生产纯碱(全世界纯碱的市场容量约为5000-6000万吨/年)，而NaCl主要来自于海水晒盐等工艺，然而，需要引起重视的是，海水中的NaCl是一种自然存在的组分，本身并不是一种污染源。于此同时，煤化工由于其工艺特点，每年排放高达数百万吨级的高纯CO2气体，面临着巨大的碳减排压力。因此，综合前述因素，本发明的发明人通过大量的试验，惊奇的发现，通过将含盐废水依次进行分离处理和碳化处理，使得含盐废水通过所述分离处理除去二价盐以得到富一价盐盐水，在促进剂和CO2存在下，将富一价盐盐水通过所述碳化处理得到碳酸氢钠沉淀和碳化母液，将碳酸氢钠沉淀进行煅烧处理以得到纯碱的方式，能够利用且首次利用煤化工生产排放的CO2气体和含盐废水中含有的大量的NaCl生产纯碱，既同时有效解决了含盐废水中低附加值NaCl的处置难题和巨大的碳减排压力，又成功地变废为宝。
因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种利用含盐废水和CO2生产纯碱的方法，所述方法包括：
(1)将含盐废水进行分离处理，除去所述含盐废水中的二价盐，以得到富一价盐盐水;
(2)在促进剂和CO2存在下，将所述富一价盐盐水进行碳化处理，得到碳酸氢钠沉淀和碳化母液;
(3)将步骤(2)得到的碳酸氢钠沉淀进行煅烧处理，以得到纯碱。
本发明的利用含盐废水和CO2生产纯碱的方法，不仅能够有效解决含盐废水中低附加值NaCl的处置难题，还能够产生一定的经济效益，为煤化工等企业实现含盐废水的近零排放目标提供有效的技术手段。同时，利用富一价盐盐水或富NaCl盐水、促进剂和CO2之间的碳化反应生产碳酸钠，成功地将煤化工生产排放的CO2利用到含盐废水的处置过程，在解决了含盐废水中低附加值NaCl的处置难题的同时，还有效解决了巨大的碳减排压力。另外，根据本发明的一种优选的实施方式，通过对碳化母液进行加热处理或电渗析处理，不仅能够再生促进剂，使得促进剂能够循环使用，而且还能够得到盐酸，即仅需消耗价值较低的NaCl与CO2，就能够生产较高附加值的纯碱与盐酸，可以大大提高过程的经济性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。