專利名稱：一種用于共沉淀生產(chǎn)銅基催化劑的零排放水循環(huán)利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅基催化劑生產(chǎn)過(guò)程中的水循環(huán)利用工藝，屬于銅基催化劑制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)的銅基催化劑的制備已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，經(jīng)過(guò)50年的努力，某些最新型號(hào)的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。銅基催化劑的制備過(guò)程中，無(wú)論是母液的配制還是沉淀濾餅洗滌等多段工藝需要用到大量的去離子水，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸銅基催化劑的生產(chǎn)用水量約為300噸，在造成了水資源的極大浪費(fèi)的同時(shí)，也加劇了廢水處理負(fù)荷。在清潔生產(chǎn)的呼聲愈發(fā)強(qiáng)烈的今天，我國(guó)已經(jīng)把工業(yè)清潔生產(chǎn)納入了可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略高度。《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》明文規(guī)定“工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)采 用能耗物耗小、污染物產(chǎn)生量少的清潔生產(chǎn)工藝，合理利用自然資源，防止環(huán)境污染和生態(tài)破壞”。從清潔生產(chǎn)的角度看，資源、能源指標(biāo)的高低也反映一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的生產(chǎn)過(guò)程在宏觀上對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響程度，因?yàn)樵谕葪l件下，資源能源消耗量越高，則對(duì)環(huán)境的影響越大。清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)資源能源利用指標(biāo)三類中，新水用量指標(biāo)占有非常重要的地位。現(xiàn)階段的廢水處理常常是單一的廢水排放后，獨(dú)立的廢水處理系統(tǒng)，處理達(dá)標(biāo)后外排或者排入工業(yè)園污水處理系統(tǒng)。廢水的處理應(yīng)當(dāng)追求達(dá)到與工藝和諧統(tǒng)一，在大幅度減少新水用量和終端污水排放量的前提下，達(dá)到“零”排放。這就需要對(duì)于生產(chǎn)工藝和廢水處理工藝的雙重改進(jìn)，采用生命周期分析的方法，對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)線、廢水處理站整體做出水平衡，達(dá)到分段處理，物盡其用。目前，銅基共沉淀催化劑廢水處理工藝深入到催化劑生產(chǎn)工藝過(guò)程中，并達(dá)到整個(gè)生產(chǎn)線廢水“零”排放，這種情況在國(guó)內(nèi)是沒(méi)有先例的，相關(guān)的專利和文獻(xiàn)的報(bào)道也處于空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于共沉淀生產(chǎn)銅基催化劑的“零排放”水循環(huán)利用的工藝。對(duì)銅基催化劑生產(chǎn)過(guò)程中的廢水做到分質(zhì)處理、中水回用、終端處理，大幅度降低新水用量的同時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的廢水達(dá)到“零”排放。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種用于共沉淀生產(chǎn)銅基催化劑的“零排放”水循環(huán)利用的工藝，包括如下步驟
1、在打漿工藝中，回收前一周期最后一次洗滌后產(chǎn)生的廢水作為后一周期前一次洗滌的原水；
2、打漿工藝結(jié)束后，回收一次打漿產(chǎn)生濾液進(jìn)入打漿液預(yù)沉淀池，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后泵入打漿液調(diào)節(jié)池；
3、從生產(chǎn)車間排出母液進(jìn)入母液預(yù)調(diào)節(jié)池，處理經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后泵入母液調(diào)節(jié)池；
4、分別用原水泵將步驟2和3得到的液體提升至反滲透系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多級(jí)RO系統(tǒng)濃縮，產(chǎn)生的淡水回至純水箱，產(chǎn)生的濃水進(jìn)入濃水池；5、將步驟4得到的淡水提供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用，濃水進(jìn)入多效蒸發(fā)器中通過(guò)結(jié)晶的方法使鹽析出回收，得到產(chǎn)品晶體和蒸餾水，蒸餾水回用供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用。本發(fā)明的工藝適用范圍很廣，包括但不限于合成甲醇、甲醇裂解制氫、氣相脫氫、氣相加氫、一氧化碳低溫變換等工藝使用的銅基催化劑的工藝過(guò)程中。在本發(fā)明中，生產(chǎn)線對(duì)于催化劑濾餅采用的洗滌稱為打漿，一般工藝采用多次打漿。本發(fā)明中的工藝在生產(chǎn)線上設(shè)定本周期后一次洗滌后產(chǎn)生的廢水作為下一周期前一次的洗漆原水。比如，本周期第三次洗漆后產(chǎn)生的硝酸鈉廢水，稱為三次打衆(zhòng)濾液，作為下一周期打漿的二次打漿液原水進(jìn)入二次打漿工段使用。因此，整個(gè)工藝的用水點(diǎn)主要為原料液配制段與最后一次打漿段，廢水排放點(diǎn)主要為母液和一次打漿廢水排放點(diǎn)。從生產(chǎn)車間排出一次打漿濾液進(jìn)入打漿液預(yù)沉淀池，當(dāng)SS、COD等各項(xiàng)廢水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)泵入一次打漿液調(diào)節(jié)池，使用原水泵將一次打漿濾液提升入反滲透系統(tǒng)，由于一次打漿濾液的鹽濃度較低，可以經(jīng)過(guò)多級(jí)RO系統(tǒng)濃縮，產(chǎn)生的淡水回至純水箱；產(chǎn) 生的濃水進(jìn)入濃水池。從生產(chǎn)車間排出的母液首先進(jìn)入母液預(yù)調(diào)節(jié)池，當(dāng)SS、COD等各項(xiàng)廢水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)泵入母液調(diào)節(jié)池，使用原水泵將母液提升至反滲透系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多級(jí)RO系統(tǒng)濃縮，產(chǎn)生的淡水回至純水箱；產(chǎn)生的濃水進(jìn)入濃水池。兩條膜濃縮系統(tǒng)的所產(chǎn)生的淡水匯入淡水箱，提供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用。濃水池收集兩條反滲透線出來(lái)的濃水，進(jìn)入多效蒸發(fā)器中通過(guò)結(jié)晶的方法使鹽析出回收，得到產(chǎn)品硝酸鈉晶體和蒸餾水，蒸餾水回用供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用。本發(fā)明的核心在于將通過(guò)硝酸銅、硝酸鋅、硝酸鋁與碳酸鈉共沉淀方法制備的銅基催化劑沉淀后過(guò)濾得到的硝酸鈉水溶液，以及濾餅的洗滌過(guò)程得到的硝酸鈉水溶液，進(jìn)入反滲透處理系統(tǒng)。反滲透膜將硝酸鈉溶液高度濃縮，濃縮后的硝酸鈉水溶液經(jīng)多效蒸發(fā)獲得硝酸鈉晶體，反滲透膜得到的淡水及多效蒸發(fā)冷凝水循環(huán)利用。本發(fā)明中，可以根據(jù)水中硝酸鹽的含量及性質(zhì)，采用復(fù)合反滲透膜濃縮的方式；并且根據(jù)水中污染物的濃度以及濃縮比確定濃縮工藝采用一級(jí)或者多級(jí)濃縮；此外還可以根據(jù)廢水溫度以及后段的多效蒸發(fā)計(jì)算多種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比確定是否采用高溫膜元件。作為優(yōu)選，首先對(duì)催化劑生產(chǎn)線產(chǎn)生廢水經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾等預(yù)處理工段，控制廢水水質(zhì)ss ( 20ppm,然后將濃度為O. 4% O. 8%(以硝酸鈉重量計(jì))的硝酸鈉水溶液經(jīng)過(guò)一級(jí)或多級(jí)反滲透膜循環(huán)濃縮，操作壓力為I. 5 6. 5Mpa，溶液濃度達(dá)到6. 0%-8. 0%(以硝酸鈉重量計(jì))后進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)，得到的蒸餾水回用至生產(chǎn)線，硝酸鈉晶體作為催化劑工藝副廣品。在本發(fā)明中，選擇的反滲透膜要求對(duì)NaCl的截留率> 97%，反滲透工藝為一級(jí)或多級(jí)濃縮。此外，選擇的反滲透膜要求硝酸鈉水溶液的PH值為5. 5 7. 5，溫度為常溫或者70-80。。。本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有銅基催化劑廢水回收利用技術(shù)的特征及優(yōu)點(diǎn)在于
1、最大限度的減少催化劑生產(chǎn)工藝中的新水用量；
2、廢水處理貫穿整個(gè)催化劑的生產(chǎn)線，大幅度提高水的重復(fù)使用率，每噸產(chǎn)品的耗水量由傳統(tǒng)的300噸/噸，降至2噸/噸以內(nèi)；
3、生產(chǎn)線對(duì)于不同工段產(chǎn)生的廢水分開(kāi)收集，為后續(xù)廢水分質(zhì)處理提供了必要的保證；
4、廢水處理技術(shù)做到經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性的統(tǒng)一；
5、廢水處理除了非正常工況排放基本沒(méi)有廢水排放，達(dá)到“零”排放。


圖I為本發(fā)明的工藝示意圖。圖2為實(shí)施例I的工藝示意圖。圖3為實(shí)施例I的水平衡圖。圖4為實(shí)施例2的水平衡圖。 圖5為實(shí)施例3的工藝示意圖。圖6為實(shí)施例3的水平衡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
合成甲醇催化劑工藝采用三次打漿工藝，整個(gè)工藝有四個(gè)集中用水點(diǎn)和四個(gè)廢水集中排放點(diǎn)，各段水質(zhì)如下
表I三次打漿工藝各工段用水、排水水質(zhì)
Λ水水質(zhì)排水水廣
工段名稱用水水fr/(m3A)排水水
(以41酸鈉計(jì))(以鎖■鈉計(jì))
原料'液
3w(NaN03)<0,01%IW(NaNO3)=I J%
配置工段 一次
6w(NaN03)<0.2%6W(NaNO3)=O
打漿工段
V
βw(NaN05)<0.05%ftW(NaNO3)-O
打漿工段
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三次
6w(NaNO )<0.01%6W(NaNO3)-O J2%
打漿i段
O注進(jìn)出水水溫均為75°C，pH=6. 5-7. O。由表I可以看出，三次打漿工段的排水水質(zhì)可以達(dá)到二次打漿工段的用水水質(zhì)、水量，采用儲(chǔ)存池儲(chǔ)存后可直接進(jìn)入下一生產(chǎn)周期的生產(chǎn)線。二次打漿工段的排水與一次打漿工段的用水也是相同的情況。因此，整體生產(chǎn)線的用水點(diǎn)可以歸結(jié)為原料液配制工段和三次打漿工段；排水點(diǎn)為原料液配制工段和一次打漿工段。廢水水質(zhì)參見(jiàn)表I。
廢水處理工藝母液段廢水與打漿段廢水分段收集，母液采用一次反滲透濃縮，打漿液采用三級(jí)反滲透濃縮。生產(chǎn)線進(jìn)出口設(shè)置換熱裝置，廢水處理后回用的淡水與生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢水換熱。膜的工作溫度設(shè)計(jì)為室溫，濃縮的終點(diǎn)設(shè)計(jì)為w(NaNO3) =6. 0%。兩處換熱點(diǎn)排出的兩種廢水與回用水換熱。工藝簡(jiǎn)述
從生產(chǎn)車間排出一次打漿濾液經(jīng)過(guò)換熱后進(jìn)入打漿液預(yù)沉淀池，經(jīng)過(guò)預(yù)處理工序后，SS、COD等各項(xiàng)廢水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)泵入一次打漿液調(diào)節(jié)池，使用原水泵將一次打漿濾液提升入三級(jí)RO系統(tǒng)循環(huán)濃縮，運(yùn)行溫度為室溫，運(yùn)行壓力分別為I. 5MPa、3. 0MPa、6. OMpa0達(dá)到濃縮比后，產(chǎn)生的淡水回至純水箱；產(chǎn)生的濃水進(jìn)入濃水池。從生產(chǎn)車間排出的母液換熱后首先進(jìn)入母液預(yù)調(diào)節(jié)池，經(jīng)過(guò)預(yù)處理工序后，SS、COD等各項(xiàng)廢水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)泵入母液調(diào)節(jié)池，使用原水泵將母液提升至一級(jí)RO系··統(tǒng)循環(huán)濃縮，運(yùn)行壓力為6. OMpa，運(yùn)行溫度為室溫。產(chǎn)生的淡水回至純水箱；產(chǎn)生的濃水進(jìn)入濃水池。
兩條膜濃縮系統(tǒng)的所產(chǎn)生的淡水匯入淡水箱，提供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用之前，先進(jìn)入換熱裝置，與生產(chǎn)車間產(chǎn)生的廢水換熱。濃水池收集兩條反滲透線出來(lái)的濃水W(NaNO3) ^ 6.0%。，進(jìn)入多效蒸發(fā)器中通過(guò)結(jié)晶的方法使鹽析出回收，得到產(chǎn)品硝酸鈉晶體和蒸餾水，蒸餾水回用供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用。水平衡(以小時(shí)消耗計(jì))見(jiàn)圖3。水平衡圖中代碼及水量
權(quán)利要求
1.一種用于共沉淀生產(chǎn)銅基催化劑的“零排放”水循環(huán)利用的工藝，包括如下步驟 1)在打漿工藝中，回收前一周期最后一次洗滌后產(chǎn)生的廢水作為后一周期前一次洗滌的原水； 2)打漿工藝結(jié)束后，回收一次打漿產(chǎn)生濾液進(jìn)入打漿液預(yù)沉淀池，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后泵入打漿液調(diào)節(jié)池； 3)從生產(chǎn)車間排出母液進(jìn)入母液預(yù)調(diào)節(jié)池，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后泵入母液調(diào)節(jié)池； 4)分別用原水泵將步驟2和3得到的液體提升至反滲透系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多級(jí)RO系統(tǒng)濃縮，產(chǎn)生的淡水回至純水箱，產(chǎn)生的濃水進(jìn)入濃水池； 5)將步驟4得到的淡水提供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用，濃水進(jìn)入多效蒸發(fā)器中通過(guò)結(jié)晶的方法使鹽析出回收，得到產(chǎn)品晶體和蒸餾水，蒸餾水回用供給生產(chǎn)線上循環(huán)使用。
2.如權(quán)利要求I所述的工藝，其中所述銅基催化劑是指合成甲醇、甲醇裂解制氫、氣相脫氫、氣相加氫、一氧化碳低溫變換等工藝使用的銅基催化劑。
3.如權(quán)利要求I或2所述的工藝，其中步驟2或3所述的處理達(dá)標(biāo)是指對(duì)催化劑生產(chǎn)線產(chǎn)生廢水經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾等預(yù)處理工段，控制廢水水質(zhì)ss ( 20ppm。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的工藝，其中步驟4所述的反滲透系統(tǒng)采用的反滲透膜要求對(duì)NaCl的截留率> 97%，反滲透工藝為一級(jí)或多級(jí)濃縮；選擇的反滲透膜要求硝酸鈉水溶液的PH值為5. 5 7. 5，溫度為常溫或者70-80°C，操作壓力為I. 5 6. 5Mpa。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的工藝，其中步驟2和3得到的廢水為O.4% O. 8%(以硝酸鈉重量計(jì))的硝酸鈉水溶液。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的工藝，其中步驟4得到的濃水為濃度6.0%-8. 0%(以硝酸鈉重量計(jì))的硝酸鈉水溶液。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的工藝，其中步驟5得到的蒸餾水回用至生產(chǎn)線，產(chǎn)品晶體為硝酸鈉晶體作為催化劑工藝副產(chǎn)品。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的工藝在共沉淀生產(chǎn)銅基催化劑的工藝中的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銅基催化劑生產(chǎn)過(guò)程中的水循環(huán)利用工藝，屬于銅基催化劑制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。銅基催化劑沉淀后過(guò)濾得到的硝酸鈉水溶液，以及濾餅的洗滌過(guò)程得到的硝酸鈉水溶液，經(jīng)過(guò)以反滲透為核心處理方式的水處理系統(tǒng)處理后，淡水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)后回用于生產(chǎn)線，濃縮后的硝酸鈉水溶液經(jīng)多效蒸發(fā)獲得硝酸鈉產(chǎn)品。技術(shù)適用于合成甲醇、甲醇裂解制氫、氣相脫氫、氣相加氫、一氧化碳低溫變換等銅基催化劑的生產(chǎn)工藝。
文檔編號(hào)C02F9/10GK102897962SQ20121030169
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者張曉陽(yáng), 鄒鑫, 胡志彪, 胡高榮, 徐曉峰, 李倩, 黃宏 申請(qǐng)人:西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司