CN108914135A

CN108914135A - 一种酸洗液和酸洗方法

Info

Publication number: CN108914135A
Application number: CN201810645621.3A
Authority: CN
Inventors: 潘恬豪; 梁琪; 赵磊; 王伟; 柴云; 陈发源
Original assignee: Beijing Wanbangda Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Wanbangda Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2018-11-30
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: CN108914135B

Abstract

本发明提供了一种酸洗液和酸洗方法，该酸洗液包括硝酸；以及阻垢缓蚀剂，其中，阻垢缓蚀剂包括二乙烯三胺五甲叉磷酸。本发明通过将酸洗液中的硝酸浓度降低至2％‑3％、向酸洗液中添加阻垢缓蚀剂，减小了酸洗液对粉末活性炭湿式氧化再生装置的腐蚀作用，提高了酸洗效率，并且缩短了酸洗时间。

Description

一种酸洗液和酸洗方法

技术领域

本发明涉及酸洗领域，更具体地涉及一种用于粉末活性炭湿式氧化再生装置的酸洗液和酸洗方法。

背景技术

在高浓度、难降解有机废水处理中，粉末活性炭常用于吸附污水中的有机物。为了降低处理成本，有必要对已吸附饱和的粉末活性炭进行湿式氧化再生，从而实现其重复使用。在湿式氧化再生装置提供的高温(约250℃)和高压(约5MPa)条件下，粉末活性炭所吸附的有机物与氧气发生氧化反应，分解成为小分子有机物或无机物，待反应结束后，活性炭完成再生。与此同时，由于物料中的有机物与无机盐会在高温高压条件发生结垢，附着在再生系统的换热器与反应器内，进而引发系统堵塞、处理效果不达标、再生装置无法长周期稳定运转等问题。为了解决上述问题，需要定期对粉末活性炭湿式氧化再生装置进行酸洗清洁。

由于硝酸对水垢(钙类、镁类)、锈垢(Fe₂O₃和Fe₃O₄)具有良好溶解能力，并且不会对不锈钢基体设备产生孔蚀，因此工业上普遍采用硝酸作为酸洗剂。传统的粉末活性炭湿式氧化再生装置酸洗方法通常借鉴于上述工业酸洗方法。具体地，通常以温度80-85℃、浓度5％-10％的硝酸作为酸洗液，将酸洗液注入再生系统(换热系统+反应器)后，进行内部循环，当酸洗液的酸度不再变化时，即认为酸洗结束。

但该酸洗方法有以下不足：

1、浓度5％-10％的硝酸酸洗液对粉末活性炭湿式氧化装置具有腐蚀作用。在使用传统湿式氧化再生装置酸洗方法时，即，以浓度5％-10％的硝酸作为酸洗液，发现再生系统已遭受腐蚀。

2、酸洗液组成成分过于单一，除垢效率低。传统湿式氧化再生装置酸洗液中仅仅包括硝酸，而湿式氧化再生装置中的垢类成分较为复杂，因此该方法工作效率低，其酸洗时间超过70小时。

3、酸洗终点的判断依据不合理。在传统湿式氧化装置酸洗方法中，以酸洗液酸度数值不再波动、恒定时，做为酸洗终止标准。该方法不能准确反映湿式氧化再生装置的酸洗效果，原因是再生装置内的硫酸盐垢类(如CaSO₄)含量变化与酸洗液的酸度无明显数学逻辑关系。

因此，急需对活性炭湿式氧化再生装置提供一种新的酸洗方法。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种酸洗液，包括：

硝酸；以及阻垢缓蚀剂，其中，所述阻垢缓蚀剂包括二乙烯三胺五甲叉磷酸。

在以上酸洗液中，所述硝酸的浓度为2％-3％。

在以上酸洗液中，所述阻垢缓蚀剂的加入量为80ppm-120ppm。

本发明还提供了一种活性炭湿式氧化再生装置的酸洗方法，包括：

将酸洗液加热至温度T；

使所述酸洗液流经换热器，进入反应器；以及

待所述反应器注满所述酸洗液后，使所述反应器中的酸洗液在所述换热器和所述反应器之间循环一定时间H，

其中，所述酸洗液包括硝酸和阻垢缓蚀剂，所述阻垢缓蚀剂包括二乙烯三胺五甲叉磷酸。

在以上酸洗方法中，在使所述反应器中的酸洗液在所述换热器和所述反应器之间循环一定时间H后，测试循环后的酸洗液的钙硬度值。

在以上酸洗方法中，所述一定时间H为5～9小时。

在以上酸洗方法中，当所述循环后的酸洗液的钙硬度值高于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时(即，酸洗液的钙硬度值>钙离子饱和浓度时的钙硬度值*5％)，再次进行酸洗；当所述循环后的酸洗液的钙硬度值低于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时(即，酸洗液的钙硬度值＜钙离子饱和浓度时的钙硬度值*5％)，则完成所述酸洗。

在以上酸洗方法中，加热的加热速率小于等于2℃/min。

在以上酸洗方法中，所述温度T为80-85℃。

本发明相对于现有技术，具有以下优势：

1、通过将酸洗液中的硝酸浓度从5％-10％降低至2％-3％、向酸洗液中添加阻垢缓蚀剂，减小了酸洗液对活性炭湿式氧化再生装置的腐蚀作用；

2、通过改变酸洗液的组成，即在以硝酸为酸洗剂的基础上添加阻垢缓蚀剂，利用两者的协同作用，提高无机盐垢类的溶解度，提高酸洗液的酸洗效率。

3、本发明将钙离子(无机盐垢类)在酸洗液中的钙硬度值作为酸洗的判定依据，提高了酸洗终点判断的准确性；即，将酸洗液的钙硬度值(以碳酸钙计)与钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％进行比较，当前者低于后者时，即判定达到酸洗终点。

附图说明

图1是粉末活性炭湿式氧化再生装置的酸洗示意图(其中，1-反应器；2-换热器2；3-换热器1；4-酸洗泵；5-酸洗罐；6-采样口；7-低压蒸汽；8-酸洗液；9-壳程；10-管程；11-反应器出口；12-反应器入口)。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明提供了一种酸洗剂，该酸洗剂由浓度为2％-3％的硝酸和80ppm-120ppm的阻垢缓蚀剂(包括二乙烯三胺五甲叉磷酸)制成，

其中，硝酸的浓度为2％-3％，这是由于阻垢缓蚀剂可以与硝酸产生协同作用，提高无机盐垢类的溶解度，因此，可以降低硝酸的浓度，进而减小了酸洗液对活性炭湿式氧化再生装置的腐蚀作用。

阻垢缓蚀剂的投加量为80ppm-120ppm，这是由于阻垢缓蚀剂的投加量过多(即，大于120ppm)时，硝酸的含量较低，不利于酸洗；当阻垢缓蚀剂的投加量过少(即，小于80ppm)，不利于无机盐垢类的溶解，因此，当阻垢缓蚀剂的投加量为80ppm-120ppm时，可以较好的进行酸洗。

将酸洗液加热至温度T；使酸洗液流经换热器，进入反应器；以及待反应器注满酸洗液后，使反应器中的酸洗液在换热器和反应器之间循环5～9小时，

其中，酸洗液包括硝酸和阻垢缓蚀剂，阻垢缓蚀剂包括二乙烯三胺五甲叉磷酸。

在该酸洗方法中，在使反应器中的酸洗液在换热器和反应器之间循环5～9小时后，测试循环后的酸洗液的钙硬度值，并将其与钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％进行比较，以此来检测是否达到酸洗终点；

当循环后的酸洗液的钙硬度值(钙硬度值以CaCO₃计)高于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时，将酸洗废液排空，重新配制酸洗液，再次对活性炭湿式氧化再生装置进行酸洗，

当循环后的酸洗液的钙硬度值低于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时，则完成酸洗；

以上判断方法能够准确判断对活性炭湿式氧化再生装置的酸洗是否达到终点，提高了判断的准确性。

在该酸洗方法中，该酸洗液的加热速率不超过2℃/min，这是由于当该酸洗液的加热速率太高时，不易控制酸洗液的温度，并且容易使硝酸和阻垢缓蚀剂的混合不均匀。

在该酸洗方法中，酸洗液的酸洗温度为80-85℃，在该温度下，硝酸和阻垢缓蚀剂(包括二乙烯三胺五甲叉磷酸)的活性较强，可有效的对活性炭湿式氧化再生装置进行酸洗。

在该酸洗方法中，通过改变酸洗液组成，即在以硝酸为酸洗剂的基础上添加阻垢缓蚀剂，利用两者的协同作用，提高无机盐垢类物质溶解分散性，提高酸洗液的酸洗效率，将对活性炭湿式氧化再生装置的酸洗时间由大于70h降至50h以内，本发明中的酸洗时间是指配置好酸洗液并对该酸洗液开始进行加热时至经过判断到达酸洗终点(即，完成酸洗)时的持续时间。

在该酸洗方法中，使反应器中的酸洗液在换热器和反应器之间循环5～9小时，保证酸洗进行充分。

实施例1

参照图1，图1示出了粉末活性炭湿式氧化再生装置的酸洗示意图；在图1中，粉末活性炭湿式氧化再生装置由换热器1、热换器2、反应器构成，其中，换热器用于将待再生物料的温度由室温提高至约250℃(换热介质为低压蒸汽和来自于反应器出口的已再生物料)，反应器则是粉末活性炭与氧气发生氧化反应的主场所。

酸洗过程具体为：

将浓度为2％-3％硝酸溶液注入酸洗罐中，并投加阻垢缓蚀剂，该阻垢缓蚀剂的投加量为80ppm-120ppm，并且包括二乙烯三胺五甲叉磷酸，其中，酸洗液体积为换热器、反应器总容积的1.5倍，并且使用低压蒸汽对酸洗液加热，加热速率不超过2℃/min；

当酸洗液温度达到80-85℃时，启动酸洗泵，进行循环酸洗，如附图1所示，酸洗液首先以管程形式(内管)依次经过换热器1、换热器2；之后，酸洗液由底部进入反应器内，并逐渐注满反应器，待反应器内的酸洗液液位高于反应器出口时(即，注满反应器时)，酸洗液以壳程形式(外管)再次依次流经换热器2、换热器1，在换热器1和2以及反应器之间循环5～9小时，最终，酸洗液携带垢类物质返回酸洗罐；

每间隔8h从酸洗罐取样口取样，测试酸洗溶液中的钙硬度值(以CaCO₃计)，当酸洗溶液的钙硬度值大于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时(经过分析，本试验中钙离子饱和浓度时的钙硬度值为8000mg/L，故钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％为400mg/L)，将酸洗废液排空，重新配制酸洗液，再次进行粉末活性炭湿式氧化再生装置循环酸洗；经过数次重复取样分析、排空废液、重新配置酸洗液的步骤后，酸洗液中的钙硬度值会逐渐降低，当酸洗液钙硬度值低于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时(即酸洗溶液钙硬度值＜400mg/L时)，且相隔二次测量数值不变时，则表明达到酸洗终点。

当达到酸洗终点后，将酸洗废液排空，使用工业水冲洗换热器1、换热器2、反应器，将残留酸洗废液、残渣排出后，粉末活性炭湿式氧化再生装置的酸洗过程完毕，整个酸洗过程的酸洗时间约为48h；

其中，在整个酸洗过程中，酸洗液温度都应保持在80-85℃。

在该实施例中，粉末活性炭湿式氧化再生装置酸洗过程中的酸洗液钙硬度值变化、以及酸洗消耗时间如下表1所示：

表1

本发明的优势在于：

1、减小了酸洗液对活性炭湿式氧化再生装置的腐蚀作用；将酸洗液中的硝酸浓度从5％-10％降低至2％-3％、并且向酸洗液中添加阻垢缓蚀剂，从而减小了酸洗液对活性炭湿式氧化再生装置的腐蚀作用；

2、提高酸洗液的酸洗效率；通过改变酸洗液的组成，即在以硝酸为酸洗剂的基础上添加阻垢缓蚀剂，利用两者的协同作用，提高无机盐垢类的溶解度，提高酸洗液的酸洗效率，将粉末活性炭湿式氧化再生装置的酸洗时间由大于70h降至50h以内。

3、提高了酸洗终点判断的准确性；本发明将钙离子(无机盐垢类)在酸洗液中的钙硬度值作为酸洗的判定依据，提高了酸洗终点判断的准确性；即，将酸洗液的钙硬度值(以碳酸钙计)与钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％进行比较，当前者低于后者，即判定达到酸洗终点。

本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims

1.一种酸洗液，包括：

硝酸；以及

阻垢缓蚀剂，

其中，所述阻垢缓蚀剂包括二乙烯三胺五甲叉磷酸。

2.根据权利要求1所述的酸洗液，其中，所述硝酸的浓度为2％-3％。

3.根据权利要求1所述的酸洗液，其中，所述阻垢缓蚀剂的加入量为80ppm-120ppm。

4.一种活性炭湿式氧化再生装置的酸洗方法，包括：

将酸洗液加热至温度T；

使所述酸洗液流经换热器，进入反应器；以及

5.根据权利要求4所述的酸洗方法，其中，在使所述反应器中的酸洗液在所述换热器和所述反应器之间循环一定时间H后，测试循环后的酸洗液的钙硬度值。

6.根据权利要求5所述的酸洗方法，其中，所述一定时间H为5～9小时。

7.根据权利要求5所述的酸洗方法，其中，当所述循环后的酸洗液的钙硬度值高于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时，再次进行酸洗；当所述循环后的酸洗液的钙硬度值低于钙离子饱和浓度时的钙硬度值的5％时，则完成所述酸洗。

8.根据权利要求4所述的酸洗方法，其中，加热的加热速率小于等于2℃/min。

9.根据权利要求4所述的酸洗方法，其中，所述温度T为80-85℃。