專利名稱：生產(chǎn)蘇打化學(xué)品的組合固體廢物、二氧化碳生石灰噴射、鹽水和反滲透/離子交換法的制作方法
生產(chǎn)蘇打化學(xué)品的組合固體廢物、二氧化碳生石灰噴射、鹽水和反滲透/離子交換法MM本擬議的發(fā)明利用了傳統(tǒng)的化學(xué)方程式，其中二氧化碳(X)2與生石灰Ca (OH) 2反應(yīng)生成小蘇打NaHCO3，并利用高級(jí)膜和樹(shù)脂技術(shù)將其濃縮至6%。本發(fā)明需要三種化學(xué)品C02、 Ca(OH)2和氯化鈉NaCl以生產(chǎn)NaHCO3。許多工業(yè)方法的輸出缺乏廢物熱量，和在許多種情況下缺乏CO2，而本發(fā)明將固體廢物處理裝置與允許固體產(chǎn)物或高％溶液產(chǎn)生的上述方法組合。廢物熱源的利用可導(dǎo)致高效生產(chǎn)NaHC03、Na2CO3和妝0扎該方法不是氯堿電化學(xué)法或蘇爾柱氨處理技術(shù)。高級(jí)膜利用反滲透和納濾系統(tǒng)的技術(shù)，而樹(shù)脂技術(shù)利用離子交換系統(tǒng)。因此，我們簡(jiǎn)便地稱其為固體廢物-生石灰膜(solid waste-quicklimemembrane) SffQM 法。技術(shù)領(lǐng)域和背景信息在固體廢物處理和小蘇打(soda carb) NaHCO3的生產(chǎn)中利用鹽水和高級(jí)膜 (advanced membrane)禾口樹(shù)月旨技術(shù)。本發(fā)明利用傳統(tǒng)的方程式，其中CO2與生石灰Ca(OH)2反應(yīng)生成碳酸氫鈣 Ca (HCO3)2清澈溶液，如Ca (OH) 2+2C02 — Ca (HCO3) 2然后通過(guò)陽(yáng)離子交換系統(tǒng)處理碳酸氫鈣(500至IOOOppm)，生成小蘇打(500至 IOOOppm)，如Ca (HCO3) 2+2R_Na+ — 2NaHC03+R_Ca++鹽度8至12%的鹽水的存在至關(guān)重要，因?yàn)槠溆糜谑龟?yáng)離子交換劑再生，如R-Ca+++2NaCl — 2R_Na++CaCl2 產(chǎn)生的小蘇打溶液為低百分率，即0. 05至0. 1 %，并且需要被濃縮至 6 %。濃縮過(guò)程利用反滲透系統(tǒng)進(jìn)行，其中小蘇打溶液經(jīng)過(guò)多級(jí)傳遞，直到最終濃度輸出在6%上下。工、丨k卜射農(nóng)ItX寸干經(jīng)濟(jì)地,提取固體來(lái)i射艮低,，^^草摶^的主要瓶SitJ草至I丨汰6%以卜.的閑_在干化的高m。應(yīng)用再壓.縮蒸發(fā)，構(gòu),需要產(chǎn)一噸固體產(chǎn)物。在本發(fā)明中，最顯著的熱源是由固體廢物焚化散發(fā)的熱量。本發(fā)明如何解決技術(shù)問(wèn)題的說(shuō)明固體廢物、廢鹽水和廢(X)2是全世界人類社會(huì)面臨的主要問(wèn)題。本擬議的發(fā)明試圖將這三種廢物問(wèn)題引入一種工業(yè)方法，形成綠色的解決方案，同時(shí)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利益。綠色的解決方案通過(guò)上述多種廢物的大量消除而實(shí)現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)利益來(lái)自出售蘇打日用化學(xué)品，作為組合方法的副產(chǎn)物。某種意義上，SWQM法可作為全球用于生產(chǎn)小蘇打NaHCO3和蘇打灰 Na2C03的傳統(tǒng)蘇爾(Solvay)法的替代選擇。蘇爾法利用有毒的氨氣和復(fù)合柱系統(tǒng)提取所述產(chǎn)物。在蘇爾法中，將開(kāi)采的碳酸鈣在烘干爐(kiln)中以1200°C加熱，以轉(zhuǎn)化為石灰石 CaO和C02。從石灰石CaO生成生石灰Ca(OH)2,而(X)2用于小蘇打NaHCO3的生產(chǎn)。SWQM法非常不同，在于其不使用氨氣，并且用生石灰RONFIE系統(tǒng)(單獨(dú)的專利)替代復(fù)合柱系統(tǒng)。 在蘇爾法中，CO2必須經(jīng)純化，和從CaCO3烘干爐釋放，從而在蘇爾柱的精確條件下與氨氣和鹽水溶液反應(yīng)。SWQM法需要噴射反應(yīng)器使含有0)2、來(lái)自附近工業(yè)或固體廢物工廠的廢氣 (flue gas)形成氣泡。這并不是說(shuō)如果焚化爐的熱量可用于將CaCO3轉(zhuǎn)化為CaO就不能使用&0)3烘干爐。從焚化爐釋放的熱量大小取決于垃圾場(chǎng)存在的碳基材料CBM(即，紙、紙板、木材、塑料、橡膠、...等)的數(shù)量。CBM的可用性越大，則可執(zhí)行越多種化學(xué)或物理方法以使SWQM成為自足的方法。發(fā)明詳述固體廢物蒸汽生產(chǎn)裝置的一般示意圖如下所示
權(quán)利要求
1.應(yīng)用傳統(tǒng)化學(xué)方程式的方法，其中二氧化碳(X)2與生石灰Ca(OH)2反應(yīng)產(chǎn)生小蘇打 NaHCO3，并利用高級(jí)膜和樹(shù)脂技術(shù)將其濃縮至6%。本發(fā)明需要三種化學(xué)品C02、Ca(0H)2* 氯化鈉NaCl以產(chǎn)生NaHC03。許多工業(yè)方法的輸出缺乏廢物熱量，和在許多情況下缺乏CO2, 而本發(fā)明將固體廢物處理裝置與允許固體產(chǎn)物或高％溶液產(chǎn)生的上述方法組合。廢物熱源的利用可導(dǎo)致高效產(chǎn)生NaHC03、Na2CO3和NaOH。該方法不是氯堿電化學(xué)法或蘇爾柱氨處理技術(shù)。高級(jí)膜利用反滲透和納濾系統(tǒng)的技術(shù)，而樹(shù)脂技術(shù)利用離子交換系統(tǒng)。因此，我們簡(jiǎn)便地稱其為固體廢物-生石灰膜SWQM法。
2.所述SWQM法，其不使用氨氣，并用生石灰RONFIE系統(tǒng)替代復(fù)合柱系統(tǒng)。所述SWQM法需要噴射反應(yīng)器以使廢氣生成氣泡，所述廢氣含有CO2,來(lái)自附近的工業(yè)或固體廢物工廠。
3.鹽水和高級(jí)膜和樹(shù)脂技術(shù)在固體廢物處理中的應(yīng)用以及小蘇打NaHCO3的產(chǎn)生。
4.所述方法，通過(guò)其本發(fā)明試圖將固體廢物、廢鹽水和廢(X)2問(wèn)題引入一種工業(yè)方法， 形成通過(guò)上述多種廢物的大量消除而實(shí)現(xiàn)的綠色解決方案，同時(shí)從出售蘇打日用化學(xué)品作為組合方法的副產(chǎn)物產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利益。
5.所述方法，其本質(zhì)上取決于高級(jí)膜技術(shù)系統(tǒng)，從而產(chǎn)生碳酸氫鈉NaHCO3,我們要求保護(hù)所述方法的以下階段反應(yīng)器設(shè)計(jì)使二氧化碳?xì)鈬娚浯┻^(guò)反應(yīng)器中的牛石灰水Ca(OH)2,形成碳酸氫鈣 Ca(HCO3)2溶液。然后使后者經(jīng)過(guò)進(jìn)一步過(guò)濾以去除雜質(zhì)微粒，然后送至復(fù)合膜系統(tǒng)。復(fù)合膜系統(tǒng)低％溶液得到轉(zhuǎn)化，并濃縮至7%碳酸氫鈉溶液。復(fù)合膜系統(tǒng)如下運(yùn)行1-離子交換(IE)/反滲透(RO)系統(tǒng)其中離子交換裝置將Ca(HCO3)2溶液轉(zhuǎn)換為 NaHCO3溶液。多個(gè)RO柱被級(jí)聯(lián)，從而將碳酸氫鈉溶液從 0. 濃縮至 7%。提供了給出整個(gè)過(guò)程詳細(xì)質(zhì)量平衡分析的Excel工作表，參見(jiàn)第6和7頁(yè)。2-反滲透(RO)裝置，其中三個(gè)RO柱被級(jí)聯(lián)，從而將碳酸氫鈣溶液從 0.25%濃縮至 8 0Z0 0 RO裝置后是反應(yīng)器混合器，其中 8% Ca(HCO3)2與8至10% NaCl混合，開(kāi)始 NaHCO3沉淀，其中部分溶液被煮沸以濃縮所述溶液。提供了給出整個(gè)過(guò)程詳細(xì)質(zhì)量平衡分析的Excel工作表，參見(jiàn)參見(jiàn)第6和7頁(yè)。固體廢物處理裝置提供的廢物熱量可將水轉(zhuǎn)化為120至150°C的蒸汽，在固體廢物焚化爐上具有蒸發(fā)器。蒸汽可用于通過(guò)蒸發(fā)一半體積將7%的碳酸氫鈉溶液轉(zhuǎn)化為干碳酸氫鈉。如果廢物熱量高于220°C，那么7%的碳酸氫鈉溶液可被干燥，并轉(zhuǎn)化為蘇打灰Na2C03。所述方法所用的離子交換劑從處理過(guò)的海水或所產(chǎn)生的鹽水中得到再生。在上述示意圖中，如果鹽水濃度C> 10%鹽度，那么不需要復(fù)合膜和熱量交換系統(tǒng)。如果鹽水濃度6% < C < 9%鹽度，那么不需要復(fù)合膜，并且可利用熱量交換系統(tǒng)使其濃度提高至10%，或者如果更加廉價(jià)的話，添加NaCl使C達(dá)10%。如果僅海水可用，那么利用復(fù)合膜和熱量交換系統(tǒng)分離和使?jié)舛葟?. 5%增加至10%鹽NaCl。關(guān)于所述方法的一個(gè)重要方面是循環(huán)RO滲透物，其節(jié)省了純水的生產(chǎn)和化學(xué)品的供應(yīng)。可用所述純水稀釋的廢產(chǎn)物——如氯化鈣和氯化鎂——從所述復(fù)合膜和熱量交換系統(tǒng)中產(chǎn)生，并且回到海中，而不破壞海洋環(huán)境。在此階段飲用水的凈產(chǎn)量難以估計(jì)，并且取決于稀釋后Ca++、Mg++鹽的政府容許水平。
全文摘要
本擬議的發(fā)明利用了傳統(tǒng)的化學(xué)方程式，其中二氧化碳CO2與生石灰Ca(OH)2反應(yīng)生成小蘇打NaHCO3，并利用高級(jí)膜和樹(shù)脂技術(shù)將其濃縮至6％。本發(fā)明需要三種化學(xué)品CO2、Ca(OH)2和氯化鈉NaCl以生產(chǎn)NaHCO3。許多工業(yè)方法的輸出缺乏廢物熱量，和在許多種情況下缺乏CO2，而本發(fā)明將固體廢物處理裝置與允許固體產(chǎn)物或高％溶液產(chǎn)生的上述方法組合。廢物熱源的利用可導(dǎo)致高效生產(chǎn)NaHCO3、Na2CO3和NaOH。該方法不是氯堿電化學(xué)法或蘇爾柱氨處理技術(shù)。高級(jí)膜利用反滲透和納濾系統(tǒng)的技術(shù)，而樹(shù)脂技術(shù)利用離子交換系統(tǒng)。因此，我們簡(jiǎn)便地稱其為固體廢物-生石灰膜SWQM法。
文檔編號(hào)C01F11/18GK102171149SQ200880131258
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者F·恩斯, T·R·費(fèi)爾哈特 申請(qǐng)人:F·恩斯, T·R·費(fèi)爾哈特