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雷尼镍催化剂活化废液无害化处置探讨及实践

[日期:2015-10-20] 来源:《氮肥信息》2015年第9期  作者: [字体: ]

Raney-Ni是有海绵状孔结构的金属镍催化剂,自1925年发明至今已发展成一类用途广泛的催化剂。近二三十年以来,随着现代技术的不断发展,促进了对其物性、制备机理和使用处置的了解。但在其使用前的活化(浸取)过程中产生的废液处理方面,目前仍然采用传统的混合污水处理模式。因此,探索一种经济、便利的处置利用方法,缓解使用单位的环保压力,是一个重要的课题。

1.活化废液的产生及传统处理方案

Raney-Ni加氢催化剂是含铝58%和镍42%的合金,在使用前需用NaOH溶液除去约25%的铝,以释放镍催化剂用于催化加氢反应,该过程即为活化(浸取)。催化剂活化前用清水清洗管道,然后用0.5%NaOH溶液进行清洗,碱液在反应器内循环,直至达到预期的去除效果。催化剂活化期间,从反应器出口取样分析确定铝的去除度,达到预期去除度后,用水循环冲洗催化剂床层,以除去残留碱液。活化反应式为:2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 。当碱浓度较低时,生成溶解度较小的AlOH3,进一步老化为水合氧化铝沉淀。

活化废液包括活化过程及活化前后冲洗、清洗产生的废液,传统的处理方案是作为无机废水进入污水处理后端进行混合后排放。但因为该废液中存在溶解度小的NaAlO2 AlOH3和水合氧化铝,其中铝酸钠是不稳定的,在废液中处于介稳状态,混合排放过程中极易引发污水浊度变化,形成乳白色不透明状物质,从而难以达到《污水综合排放标准》的要求。

2.理论分析、试验及方案设计

活化废液中的主要成分是溶解度小的NaAlO2 AlOH3和水合氧化铝,当酸性和碱性环境下互相转化,处置的首要任务便是进行稳定固化,以便后期处置。为此,从经济、便利性出发先后设计了3套处置方案并进行运行成本试验。

方案一 自然沉降。废液进行720 h的自然沉降,自然分层形成清净液体及乳白色沉淀,但分层极不稳定,实际操作中难以分离,采用低流量溢流抽取清净液体后,在酸碱环境变化时仍然继续产生沉淀物,不能达到处理要求。

方案二 卧式螺旋离心机分离。采用高速卧式螺旋离心机对废液进行处理,能够满足固液分离的目的,但试验操作中仍然存在清净液体不稳定的问题,在酸碱环境变化时产生新的沉淀物,不能达到处理要求。

方案三 中和+絮凝+离心分离。针对以上2种方案的不足,试验的首要前提确定为转化废液中的铝化合物的结构,使其形成不受酸碱环境变化的形态,最终确定添加低成本的硫酸将废液中的铝化合物转化为水合硫酸铝[AlSO43·18H2O]。水合硫酸铝具有的絮凝作用能将水中的胶体微粒子粘结聚集,使处理后的液体澄清。经试验,该方案处理后的废液能够达到直接排放要求,分离后的固相不含其他有害性物质,可直接予以处置。

3.工业设计及运行实践

根据生产运行的需要,工业设计需要考虑后期运行成本的控制及操作便利性,中和所需的硫酸变更为乙炔净化系统的废弃产物——废硫酸。经优化,设计处理流程为:混合活化废液连续进入反应器,与废硫酸混合反应,硫酸的加入量由反应产物pH反馈控制,确保反应完全;反应后的气相产物放空,液体反应产物添加高分子絮凝剂后进入常速过滤式离心机分离;分离后的固相与污水处理系统的污泥混合处置,液相直接混入外排污水。

采用“中和+絮凝+离心分离”的处置方案在某BDO生产厂家建设处理装置(设计处理能力为100 m3/d),用于处理该厂加氢Raney-Ni催化剂活化废液,同时消化部分乙炔净化废硫酸。实际工业运行情况显示,该BDO生产厂家加氢Raney-Ni催化剂每次活化产生废液约3500 m3,废液处置装置运行后,基本解决了废液处理难题,运行中不再产生二次污染,达到了低成本处理的预期效果,是活化废液处置的有效方案。

                                                                 (陕化煤化工  刘水峰  王静)
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