廢酸廢渣的資源化清潔生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)

【摘要】：化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一,化學(xué)工業(yè)在造福人類的同時(shí),也成為僅次于核工業(yè)的第二大污染戶?；で鍧嵣a(chǎn)已成為化學(xué)工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急?；で鍧嵣a(chǎn)技術(shù)就是運(yùn)用綠色化學(xué)的理論與方法,在化學(xué)反應(yīng)過程中以“原子經(jīng)濟(jì)性”為原則,即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子,實(shí)現(xiàn)“零排放”?；で鍧嵣a(chǎn)技術(shù)是化工行業(yè)節(jié)能降耗、減少污染的根本出路,包括使用綠色原料、綠色工藝、生產(chǎn)綠色產(chǎn)品,綜合利用廢棄物的資源化方法及相關(guān)裝備、流程設(shè)計(jì)和集成化技術(shù);循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一種與環(huán)境和諧的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。它要求把經(jīng)濟(jì)活動(dòng)組成一個(gè)“資源—產(chǎn)品—再生資源”的反饋式流程,其特征是低開采、高利用、低排放。清潔生產(chǎn)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)形態(tài)的基礎(chǔ)和技術(shù)手段,循環(huán)經(jīng)濟(jì)則是清潔生產(chǎn)的最終發(fā)展目標(biāo)。本論文主要以磺胺生產(chǎn)過程中排放的含酸廢水和鋼鐵廠酸洗過程產(chǎn)生的酸洗廢液的資源化為具體課題對上述理念進(jìn)行探索和實(shí)踐。 本論文在對磺胺整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行診斷和探索了新的合成方法之后,發(fā)現(xiàn)了磺胺含酸廢水是最大的收率損失環(huán)節(jié)和資源化利用前景最大的環(huán)節(jié),進(jìn)而開發(fā)了用磺胺含酸廢水進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生產(chǎn)鹽酸、硫酸氫銨,回收對氨基苯磺酸的新工藝;并成功地將硫酸氫銨、硫酸銨、磷石膏等工業(yè)副產(chǎn)套用于磷銨的生產(chǎn)中,不但減少了磷銨生產(chǎn)中硫酸和液氨的用量,還實(shí)現(xiàn)了磷銨的清潔生產(chǎn)和磷石膏廢渣的資源化利用。此外,針對鋼鐵廠酸洗工段產(chǎn)生的大量酸洗廢液難處理問題,成功地開發(fā)了酸洗廢酸的資源化與循環(huán)利用新工藝。 磺胺生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含酸廢水,每生產(chǎn)1噸磺胺,就會產(chǎn)生15噸的含酸廢水。廢水中硫酸含量在30%左右,還含有2%左右的對乙酰氨基苯磺酸(約占收率損失的30%)等雜質(zhì)。由于含酸廢水排放量大,污染嚴(yán)重等問題,必須對其進(jìn)行利用或處理。目前磺胺廠采取中和處理或?qū)⑵錆饪s到硫酸含量65%左右低價(jià)處理給附近的磷肥廠部分替代硫酸生產(chǎn)普鈣的利用方式,由于廢酸濃度低及其中雜質(zhì)的影響,受到普鈣生產(chǎn)廠家的距離和銷售的季節(jié)的限制,難以就近消化,常造成大量含酸廢水囤積,影響企業(yè)正常量產(chǎn)。本論文通過在含酸廢水中直接加入氯化銨加熱蒸出HCl,生成硫酸氫銨的復(fù)分解反應(yīng),利用HCl可與水在110℃形成共沸物的性質(zhì),回收鹽酸,殘留液冷卻分離對氨基苯磺酸,副產(chǎn)硫酸氫銨的技術(shù)方案巧妙而簡單地解決了上述難題。這一資源化新工藝路線可以得到對氨基苯磺酸、鹽酸和硫酸氫銨三個(gè)產(chǎn)品,對氨基苯磺酸的一次回收率在70%以上(通過母液循環(huán)套用,回收率可以達(dá)到95%以上),鹽酸的回收率達(dá)到95%左右,整個(gè)工藝基本實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)利零排放。已申請國家專利(申請?zhí)?200610165827.3)。 為了更好的拓展硫酸銨和硫酸氫銨的用途,我們還成功開發(fā)了用硫酸銨部分替代硫酸和氨用于以磷礦粉為原料的磷銨生產(chǎn)的新工藝。通過對磷礦粉的二次酸解處理、母液套用和水洗后,釋磷率能夠達(dá)到90%以上。不但較好的解決了磷的有效提取問題,而且提出了用硫酸銨部分替代硫酸和液氨的新工藝路線,這對于硫酸用量的減少,硫酸銨的高附加值利用,實(shí)現(xiàn)氨源的固態(tài)化和更清潔環(huán)保的磷銨生產(chǎn),經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益顯著;而磷石膏通過與氨和二氧化碳的復(fù)分解反應(yīng)可以生產(chǎn)硫酸銨和碳酸鈣,硫酸銨可以套用于磷銨生產(chǎn),碳酸鈣可以作為水泥、涂料等建筑材料的原料使用,實(shí)現(xiàn)了磷礦資源的清潔生產(chǎn)和循環(huán)利用,開發(fā)了磷礦資源,特別是磷石膏的高附加值低成本清潔生產(chǎn)新工藝。新工藝可以降低生產(chǎn)成本20%以上,同時(shí)還能夠大量的消化磷石膏廢渣,大量消耗和減排二氧化碳。已申請國家專利(申請?zhí)?200810117744.6)。 鋼廠酸洗廢液的資源化是本論文的另一個(gè)亮點(diǎn),我們在往酸洗廢液中通入HCl氣體后發(fā)現(xiàn):HCl用酸洗液吸收形成的鹽酸的氯離子具有顯著的同離子效應(yīng),能夠析出2/3以上的氯化亞鐵,而經(jīng)分離的濾液鹽酸濃度能達(dá)到31%左右,可直接作為酸洗工段的酸洗酸進(jìn)行循環(huán)套用;析出的氯化亞鐵晶體可以直接作為商品銷售或通過亞硝酸鈉的空氣催化氧化法生產(chǎn)凈水劑聚合氯化鐵。該處理工藝不但解決了含酸廢液的資源化問題,而且可以利用殘余鹽酸,避免了“三廢”的產(chǎn)生,并生產(chǎn)聚合氯化鐵產(chǎn)品,具有很好的節(jié)能降耗和推廣價(jià)值。已申請國家專利(申請?zhí)?200910084495.x/200910084496.4)。 本論文從磺胺含酸廢水的處理入手,根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀和社會需求,逐步深入和拓展了研究領(lǐng)域,通過關(guān)鍵資源化清潔生產(chǎn)技術(shù)研發(fā),已初步描繪了一幅有價(jià)值的“三廢”資源化產(chǎn)業(yè)鏈藍(lán)圖(見附錄一),為化工及相關(guān)制造業(yè)深入貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供了具體案例。本論文成果廢酸廢渣的資源化清潔生產(chǎn)技術(shù),不但解決了困擾行業(yè)多年的廢硫酸、氯化銨、廢鹽酸、硫酸銨和磷石膏等工業(yè)廢產(chǎn)附加值不高、利用率低、污染嚴(yán)重的諸多問題,而且通過資源化關(guān)鍵技術(shù)拉長了產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)了“三廢”資源化,提高了其循環(huán)利用價(jià)值。本研究成果對相關(guān)行業(yè)普遍存在的“三廢”污染問題提供了新的解決思路,開發(fā)了有價(jià)值的回收利用途徑,是對清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的重要貢獻(xiàn),將具有廣闊的推廣應(yīng)用前景和顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會效益。 【關(guān)鍵詞】：磺胺含酸廢水 磷銨 磷石膏 鋼廠酸洗廢液 資源化清潔生產(chǎn)技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及課題意義10
• 1.2 文獻(xiàn)綜述10-15
• 1.2.1 化學(xué)工業(yè)污染10-12
• 1.2.2 清潔生產(chǎn)12-14
• 1.2.3 循環(huán)經(jīng)濟(jì)14-15
• 1.2.4 構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會15
• 1.3 論文的提出及主要內(nèi)容15-18
• 第二章 磺胺新工藝探索及其含酸廢水的資源化研究18-34
• 2.1 項(xiàng)目背景18-23
• 2.1.1 企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀18-20
• 2.1.2 文獻(xiàn)綜述20-23
• 2.1.3 市場調(diào)研23
• 2.2 磺胺新工藝研發(fā)的研究思路23
• 2.3 磺胺新工藝試驗(yàn)研究23-26
• 2.3.1 試驗(yàn)原料和儀器23-24
• 2.3.2 反應(yīng)原理24
• 2.3.3 結(jié)果與討論24-26
• 2.3.4 磺胺新工藝探索小結(jié)26
• 2.4 磺胺含酸廢水資源化工藝研究思路26-27
• 2.5 磺胺含酸廢水資源化工藝實(shí)驗(yàn)研究27-32
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器27
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)原理27
• 2.5.3 結(jié)果與討論27-32
• 2.5.4 工藝流程32
• 2.5.5 經(jīng)濟(jì)效益分析32
• 2.6 結(jié)論32-34
• 第三章 磷銨生產(chǎn)新工藝探索34-46
• 3.1 項(xiàng)目背景34-36
• 3.1.1 企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀34-35
• 3.1.2 文獻(xiàn)綜述35-36
• 3.2 研究思路36-37
• 3.3 試驗(yàn)研究37-43
• 3.3.1 試驗(yàn)原料和儀器37
• 3.3.2 試驗(yàn)原理37-38
• 3.3.3 分析方法38-40
• 3.3.4 結(jié)果與討論40-43
• 3.3.5 工藝流程43
• 3.3.6 經(jīng)濟(jì)效益分析43
• 3.4 結(jié)論43-46
• 第四章 磷石膏廢渣資源化利用工藝初探46-52
• 4.1 項(xiàng)目背景46-47
• 4.1.1 企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀46
• 4.1.2 文獻(xiàn)綜述46-47
• 4.2 研究思路47-48
• 4.3 試驗(yàn)研究48-50
• 4.3.1 試驗(yàn)原料和儀器48
• 4.3.2 試驗(yàn)原理48
• 4.3.3 分析方法48-49
• 4.3.4 結(jié)果與討論49-50
• 4.3.5 經(jīng)濟(jì)效益分析50
• 4.4 碳酸鈣應(yīng)用研究50-51
• 4.5 結(jié)論51-52
• 第五章 酸洗廢液的資源化處理工藝研發(fā)52-62
• 5.1 項(xiàng)目背景52-54
• 5.1.1 企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀52
• 5.1.2 文獻(xiàn)綜述52-54
• 5.2 研究思路54-55
• 5.3 試驗(yàn)研究55-60
• 5.3.1 試驗(yàn)原料和儀器55
• 5.3.2 試驗(yàn)原理和步驟55-56
• 5.3.3 分析方法56
• 5.3.4 亞硝酸鈉催化氧化法生產(chǎn)PFC的實(shí)驗(yàn)原理56
• 5.3.5 亞硝酸鈉催化氧化法制取PFC的實(shí)驗(yàn)裝置56-57
• 5.3.6 結(jié)果與討論57-60
• 5.4 工藝流程60
• 5.5 結(jié)論60-62
• 第六章 結(jié)論和建議62-64
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 建議62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 附錄68-80
• 致謝80-82
• 在讀期間主要工作82

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