一种用电石渣制备三氯异氰尿酸的系统的制作方法

1.本实用新型属于废渣环保回收利用领域，主要涉及一种电石渣制备三氯异氰尿酸的系统。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.电石渣是电石与水反应制备乙炔过程中产生的固体废弃物，主要成分为ca(oh)2，其他组成成分还有碳酸钙、二氧化硅、碳渣、氧化铁、氧化铝、氧化镁等杂质，聚氯乙烯(pvc)行业每年排放大量电石渣。电石渣中含有丰富的钙资源，具有很大潜在资源再利用价值，其利用途径主要包括建材生产、环境治理、普通钙化工产品。电石渣通常配套水泥生产线，水泥生产对电石渣含有的杂质要求较高，尤其是电石渣内不能含有氯离子，否则影响水泥品质。除用于生产水泥以外，电石渣还可用做二氧化硫吸收剂，如用在电厂烟气脱硫除尘净化过程中；在污水处理方面，电石渣在处理洗煤废水、高氟废水、强酸废水中具有良好的应用效果，但均用量有限，并且出于运输成本的考虑，影响了电石渣的消纳量。
4.三氯异氰尿酸是一种高效、安全、低毒的杀菌剂、漂白剂，具有有效氯含量高、杀菌漂白力强、贮存稳定等特点，广泛应用于饮用水、工业循环水、游泳池、宾馆、医院及公共环境等的杀菌消毒。使用三氯异氰尿酸进行水处理，能够长时间保持循环水系统中的水质，可使水得到重复使用，对节水、节能和保护环境具有相当重要的意义。三氯异氰尿酸对真菌、细菌、病毒芽孢都有很好的杀灭作用，使用安全方便，该产品还可以广泛应用于食品加工业、养殖业、水稻种子处理、水果保鲜、木材防霉等方面。


技术实现要素：

5.为了拓宽电石渣的资源化利用途径，本实用新型的目的在于提供一种电石渣制备三氯异氰尿酸的系统，将电石渣固废资源化利用。本实用新型的系统将pvc生产过程中产生的电石渣进行预处理，用于碳酸钙的制备，同时将得到的碳酸钙直接用于三氯异氰尿酸生产，该系统的优点在于不仅将电石渣环保回收用于制备三氯异氰尿酸，同时利用了氯碱企业副产的氯气作为原料，将储存、运输风险高的氯气转化为附加值高、储存运输安全的产品，减少氯气外运产生的安全、环保问题。
6.为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型的第一个方面，提供了一种用电石渣制备三氯异氰尿酸的系统，包括：预处理装置、浸出装置、碳化装置、过滤装置、第一洗涤/干燥系统、原料配制装置、氯化反应装置、离心分离装置、第二洗涤/干燥系统、静态混合器、母液处理装置、中和反应器、压滤装置、蒸发浓缩装置、煅烧装置；所述预处理装置、浸出装置、碳化装置、过滤装置、第一洗涤/干燥系统、原料配制装置、氯化反应装置、离心分离装置、第二洗涤/干燥系统依次相连，所
述离心分离装置、第二洗涤/干燥系统与静态混合器相连，所述静态混合器、母液处理装置、中和反应器、压滤装置、蒸发浓缩装置、煅烧装置依次相连，所述母液处理装置与原料配制装置、氯化反应装置相连。
8.所述系统的具体运行方法如下：
9.(1)将预处理后的电石渣与浸取剂溶液进行配浆，使其溶解、反应，收集反应液；
10.(2)将所述反应液过滤后，通入二氧化碳，得到碳酸钙沉淀并回收浸取剂溶液，将碳酸钙洗涤、干燥，得到碳酸钙产品；
11.(3)将第(2)步生成的碳酸钙与氰尿酸和水按一定重量比搅拌混合均匀，向混合液中通入氯气，反应生成三氯异氰尿酸、氯化钙、二氧化碳；将反应产物经离心分离、洗涤、干燥后，得到三氯异氰尿酸；
12.(4)将第(3)步所述离心母液及产品洗涤液混合均匀，用盐酸调节其ph值至1～2，反应生成氯气和氰尿酸，收集母液；将反应生成的氯气、氰尿酸分别回用；
13.(5)向第(4)步所述母液中添加石灰浆液，直至混合液的ph值至6～7，混合液经压滤，将滤液蒸发浓缩至氯化钙质量分数为30％-35％，煅烧浓缩液得无水氯化钙；
14.(6)将第(3)步生成的二氧化碳(含少量氯气)经吸收脱除氯气后，用于第(2)步制备碳酸钙。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.(1)本技术的系统解决了氯碱企业中电石渣出路难的问题，不但减少及治理了废渣造成的环境污染，而且使其资源化，合成高附加值的化工产品，具有突出的社会和经济效益。同时，本技术的系统利用了氯碱企业副产的氯气作为原料，将储存、运输风险高的氯气转化为附加值高、储存运输安全的产品，减少氯气外运产生的安全、环保问题，可实现氯气就地消耗，符合化工园区发展方向，有利于助推产业转型升级。
17.(2)本技术的系统实现了资源的循环利用，主要体现在：1、电石渣制备碳酸钙过程中产生的滤液经回收处理后重新作为浸取剂反复利用；2、三氯异氰尿酸制备过程中产生的二氧化碳经吸收脱除氯气后，作为制备碳酸钙的碳源；3、三氯异氰尿酸制备过程中产生的废液用盐酸酸化脱氯生成氯气和氰尿酸，氯气和氰尿酸返回生产。多余盐酸用石灰浆液处理生成氯化钙，此时废水中的氯化钙可生产无水氯化钙，蒸发凝液用于配置氰尿酸和碳酸钙混合液，实现循环利用。
18.(3)采用本技术的系统制备三氯异氰尿酸时，由于整个反应中没有使用氢氧化钠等强碱性物质，反应体系呈中性或弱碱性，这样就避免了氯气与氰尿酸发生破环衍生物反应生成三氯化氮的风险，生产工艺的安全性大大提高，而且本工艺中使用的碳酸钙成本较低，对碳酸钙的粒径也没有任何要求，所以本技术的工艺成本显著降低。
19.(4)本技术的系统结构简单、操作方便、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1为反应装置的连接关系图；
22.其中，1.预处理装置、2.浸出装置、3.碳化装置、4.过滤装置、5.第一洗涤/干燥系统、6.原料配置装置、7.氯化反应装置、8.离心分离装置、9.第二洗涤/干燥系统、10.静态混合器、11.母液处理装置、12.中和反应器、13.压滤装置、14.蒸发浓缩装置、15煅烧装置；
23.a.电石渣、b.浸取剂、c.滤液、d.二氧化碳、e.碳酸钙、f.氰尿酸、g.氯化尾气、h.氯气、i.三氯异氰尿酸、j.盐酸、k.水、l.蒸汽凝液、m.无水氯化钙。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.本实用新型提供一种利用电石渣制备三氯异氰尿酸的系统，装置结构简单、运行方便，不仅将氯碱企业中产生的电石渣环保回收用于制备三氯异氰尿酸，同时利用了氯碱企业副产的氯气作为原料，实现氯气就地消耗，对生产过程产生的废水废气进行处理，实现了三氯异氰尿酸的清洁生产。
26.在一些实施例中，所述母液处理装置的气体出口与氯化反应装置的气体进口相连。
27.在一些实施例中，所述母液处理装置的出料口与原料配制装置的进料口相连。
28.在一些实施例中，所述氯化反应装置的气体出口与原料配制装置的气体入口相连。
29.在一些实施例中，所述过滤装置的出液口与浸出装置的进液口相连。
30.下面结合具体的实施例，对本实用新型做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本实用新型的解释而不是限定。
31.以下实施例中，各装置皆为市售装置，各化学试剂皆为市售原料，本领域技术人员可根据生产情况进行选择。
32.实施例1
33.一种用电石渣制备三氯异氰尿酸的系统，包括：预处理装置1、浸出装置2、碳化装置3、过滤装置4、第一洗涤/干燥系统5、原料配制装置6、氯化反应装置7、离心分离装置8、第二洗涤/干燥系统9、静态混合器10、母液处理装置11、中和反应器12、压滤装置13、蒸发浓缩装置14、煅烧装置15；所述预处理装置1、浸出装置2、碳化装置3、过滤装置4、第一洗涤/干燥系统5、原料配制装置6、氯化反应装置7、离心分离装置8、第二洗涤/干燥系统9依次相连，所述离心分离装置8、第二洗涤/干燥系统9与静态混合器10相连，所述静态混合器10、母液处理装置11、中和反应器12、压滤装置13、蒸发浓缩装置14、煅烧装置15依次相连，所述母液处理装置11与原料配制装置6、氯化反应装置7相连。
34.利用上述电石渣制备三氯异氰尿酸系统的运行方法包括如下步骤：
35.1、电石渣在预处理装置1进行预处理后，进入浸出装置2，向电石渣加入一定浓度和过量程度的浸取剂溶液进行配浆使其溶解、反应，所述浸取剂可采用氯化铵、甘氨酸等。
36.其中，预处理的具体步骤为：电石渣在100-110℃下干燥，使电石渣内的有机物和挥发性杂质分解，减小碳酸钙成品中杂质的含量。
37.氯化铵浓度4％～30％(质量分数)，过量0-30％，碳酸钙回收率达92-99％；
38.甘氨酸纯度》98％(工业级)，过量0-100％，碳酸钙回收率达93％。
39.2、将浸出装置2流出的反应液过滤，除去杂质，然后进入碳化装置3，通入二氧化碳得到碳酸钙沉淀，将碳化的产物在过滤装置4进行过滤后，收集碳酸钙沉淀，进入第一洗涤/干燥系统5进行洗涤干燥后得到碳酸钙产品。
40.二氧化碳的通入量会影响碳酸钙产品的晶型，由于本工艺对碳酸钙颗粒无要求，二氧化碳加入量满足反应用量即可。反应液ph＝7～8时为反应终点。
41.3、反应后的浸取剂溶液经回收处理后循环使用。
42.过滤装置4在分离出碳酸钙沉淀的同时，还对浸取剂进行回收，并将回收的浸取剂回用到浸出装置2。
43.4、在原料配置装置6中，将氰尿酸、碳酸钙和水按一定重量比混合均匀。将混合均匀的氰尿酸、碳酸钙混合液倒入氯化反应装置7，并通入氯气，反应生成三氯异氰尿酸、氯化钙、二氧化碳。反应产物经离心分离装置8进行固液分离、再经过第二洗涤/干燥系统9，进行洗涤、干燥后，得到三氯异氰尿酸。
44.其中，氰尿酸、碳酸钙和水重量比优选为1:1-1.3:10-20，
45.该实验采用连续进料，按上述物料配比(氰尿酸、碳酸钙和水重量比优选为1:1-1.3:10-20)配置的反应液理论氯气用量34标方/方反应液，实际氯气过量5～20％。
46.产品三氯异氰尿酸收率85-90％，氯化钙收率接近100％，二氧化碳作为循环介质循环使用。
47.5、将上步中的离心分离装置8产生的离心母液及产品洗涤液置于静态混合器10中，用盐酸调节其ph值至1～2，然后送入母液处理装置11进行反应，反应生成氯气和氰尿酸，将反应生成的氯气与原料氯气混合后返回氯化反应装置7再次进行生产。
48.其中，母液与洗涤液体积比约(1～3):1。若产品洗涤用的脱盐水越多，产品纯度越高，但产品溶解也多，造成产品收率低；若产品洗涤用脱盐水越少，可能会造成产品中含有氯化钙，影响产品质量。
49.本技术中通入过量的盐酸，使母液中溶解的三氯异氰尿酸完全转化为氯气和氰尿酸。
50.6、将上步处理后的母液加入中和反应器12，并向其中添加石灰浆液，直至混合液的ph值至6～7，混合液经压滤装置13压滤，将滤液倒入蒸发浓缩装置14进行蒸发浓缩至氯化钙质量分数为30％-35％，得到浓缩液送入煅烧装置进行煅烧得无水氯化钙。
51.蒸发浓缩得到蒸汽凝液可以与补水混合后，送入原料配置装置6用于配料。
52.7、第4步所述的氯化反应生成的氯化尾气主要是二氧化碳，其中含有少量氯气，将该氯化尾气通入第4步所述的氰尿酸和碳酸钙混合液(原料配置装置6)中吸收氯气后，用于制备碳酸钙。
53.在一些实施例中，所述第一洗涤/干燥系统5包括：洗涤装置和干燥装置。
54.在一些实施例中，所述第二洗涤/干燥系统9包括：洗涤装置和干燥装置。
55.在一些实施例中，所述预处理装置1、浸出装置2、碳化装置3、原料配置装置6皆可以采用反应釜；
56.在一些实施例中，所述压滤装置为板框式压滤机。
57.在一些实施例中，所述煅烧装置为高温煅烧炉。
58.在一些实施例中，所述蒸发浓缩装置多效蒸发器或mvr蒸发器。
59.最后应该说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。