專利名稱：電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法
混凝劑，又稱絮凝劑，俗稱凈水劑。它是熱力發(fā)電廠水處理、石油、化工、輕工、冶金、礦山等部門生產(chǎn)中，環(huán)保廢水處理中不可缺少的一種重要水處理藥劑。混凝劑種類繁多，但目前應(yīng)用最廣泛，效果最好的是聚合硫酸鐵。1974年日本鐵礦業(yè)株式會社發(fā)明以硫酸亞鐵和硫酸為原料，亞硝酸鈉(NaNO3)為催化劑，進(jìn)行17小時的空氣氧化，制得液體的聚合硫酸鐵其生產(chǎn)方法取得專利權(quán)(日本特開昭49-53195)之后。我國的科研人員，也研發(fā)了以多種原料、多種工藝、生產(chǎn)多種用途的聚合硫酸鐵。
我國火力發(fā)電廠的水質(zhì)予處理中對聚合硫酸鐵混凝劑的需求量很大。目前，市場上銷售的普通聚合硫酸鐵混凝劑都不能完全滿足熱力發(fā)電廠水質(zhì)予處理的需要。其溶解雜質(zhì)較多，會增加了離子交換除鹽時的酸、堿耗，增加了制水成本；其除去有機(jī)物和膠體砬能力有限，還會引起強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的有機(jī)物污染，使補(bǔ)給水水質(zhì)劣化，引起機(jī)、爐內(nèi)部腐蝕、結(jié)垢，威脅火力發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運行。
因此，研制和生產(chǎn)能滿足熱力發(fā)電廠水質(zhì)予處理要求，且生產(chǎn)工藝簡便、成本低、純度高，適應(yīng)范圍廣的電力用聚合硫酸鐵混凝劑，有非常重要的意義。
最初，我們采用的生產(chǎn)工藝為用2000L的搪瓷反應(yīng)釜，以“工業(yè)FeSO4·7H2O(Kg)工業(yè)H2SO4(95％)(Kg)為1100Kg135Kg”為比例配料，加熱(80---120℃)，加壓(0.10-0.25MPa)，攪拌，加入催化劑30千克(少量多次)，并加入適量的助催化劑，純氧6瓶。反應(yīng)6小時后，測定Fe2+幾乎全部轉(zhuǎn)化為Fe3+，每釜生成3噸的液體聚合硫酸鐵，再經(jīng)復(fù)合穩(wěn)定等過程，即成為電力用聚合硫酸鐵混凝劑。其工藝流程圖(附

圖1)這種工藝存在如下缺點1.催化劑加入量大，純氧用量多，反應(yīng)時間長。
2.需加熱、加壓、攪拌，易損耗搪瓷反應(yīng)釜，生產(chǎn)成本較高。
3.產(chǎn)品溶解雜質(zhì)多、除去有機(jī)物和膠體硅能力差，不能滿足熱力發(fā)電廠水質(zhì)予處理的要求。
我們發(fā)明了生產(chǎn)電力用聚合硫酸鐵混凝劑的新工藝增加了硫酸亞鐵予氧化系統(tǒng)將搪瓷反應(yīng)釜更換為不需加熱的2000L不銹鋼反應(yīng)釜，增加了“催化氧化裝置”在濃硫酸溶解熱溫度下(不加熱)，在氧氣瓶的自然壓力下(不加壓)，攪拌，以“工業(yè)FeSO4·7H2O(Kg)工業(yè)H2SO4(95％(kg)為1100kg135Kg”為比例配料，催化劑的用量為12Kg/釜(不需要加助催化劑)，純氧氣用量為每4.5瓶/釜，反應(yīng)2.5小時生成3噸液體聚合硫酸鐵，再經(jīng)復(fù)合穩(wěn)定等過程，即成為電力用聚合硫酸鐵混凝劑。其新工藝流程圖(附圖2)在硫酸亞鐵溶液進(jìn)入反應(yīng)釜之前，用空氣進(jìn)行予先氧化，可以縮短反應(yīng)時間，降低催化劑和純氧的用量?？諝馀c氧化系統(tǒng)示意圖(附圖3)從理論上講，由于硫酸亞鐵和二氧化氮的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)中還需要硫酸亞鐵以離子狀態(tài)存在于溶液之中，因此反應(yīng)溫度越高對反應(yīng)越有利。但在我們的生產(chǎn)工藝中，把濃硫酸加入到硫酸亞鐵溶液中時，放出大量的熱，使溫度升高較多；再之，在70℃時硫酸亞鐵的溶解度最大。因此，在催化氧化、聚合過程中并不需要加熱。純氧經(jīng)催化氧化器，從反應(yīng)釜下部進(jìn)入，溶解度較大，不需要加壓溶解。既不需要加熱也不需要加壓，故用普通的不銹鋼反應(yīng)釜就能滿足生產(chǎn)需要。
在舊的生產(chǎn)工藝中，亞硝酸鈉和氧氣是從反應(yīng)釜上部加入，當(dāng)加入的亞硝酸鈉遇到溫度較高的反應(yīng)液時，立即分解放出一氧化氮，一氧化氮遇氧氣立即生成二氧化氮，這些氣體集中在反應(yīng)釜上部，很難溶解到反應(yīng)液中參加反應(yīng)，所以，催化劑、氧氣用最大，反應(yīng)速度慢。而新工藝中，催化劑靠自動化加藥系統(tǒng)均勻地，進(jìn)入催化氧化器裝置(附圖4)的細(xì)管，通過上部圓環(huán)中均勻分布的小孔溶入反應(yīng)液的下部；同樣純氧靠氧氣瓶的壓力，以同樣的方法溶入反應(yīng)液?？朔伺f方法的不足。
生成的聚合硫酸鐵，用適量的硫化鈉，除去Hg2+、As5+、pb2+等重金屬離子；用氫氧化鎂調(diào)節(jié)鹽基度和復(fù)合，這樣即可以提高鹽基度，又可使產(chǎn)品具有鎂劑除硅的作用；加入0.1％的六偏磷酸或0.1％的草酸穩(wěn)定。就是電力用混凝劑聚合硫酸鐵。
在某以黃河水為水源的熱力發(fā)電廠水處理中已應(yīng)用八年，從實際效果看，按新工藝生產(chǎn)的電力用混凝劑聚合硫酸鐵與其它普通的混凝劑比較，具有以下優(yōu)點①在混凝過程中幾乎不應(yīng)帶入溶解性陰、陽離子，這樣就不會增加除鹽過程中的酸、堿耗，保證了除鹽系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
②電力用聚合硫酸鐵混凝劑，不但可以去除水中的懸浮物而且可以除去水中大部分的有機(jī)物和二氧化硅膠體，有效地防止了強(qiáng)堿陰樹脂的污染。
⑧電力用聚合硫酸鐵混凝劑，還可以除去水中的碳酸鹽堿度和部分硬度，提高了給水質(zhì)量，降低了制水成本。
④在有石灰予處理的熱力發(fā)電廠，用電力混凝劑聚合硫酸鐵可省去石灰處理，降低了工人勞動強(qiáng)度，簡化了操作程序。
⑤該混凝劑，絮凝體形成快，沉淀速度高，處理水的濁度、色度均優(yōu)于普通無機(jī)低分子混凝劑。制水成本比其它混凝劑低。
權(quán)利要求
1.電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法，以鈦白粉廠副產(chǎn)品硫酸亞鐵為主要原料，硫酸亞鐵和硫酸的重量配比為0.128，先用空氣予氧化硫酸亞鐵溶液，再從催化氧化器加入亞硝酸鈉和純氧，氧化硫酸亞鐵和硫酸混合溶液，不需加熱加壓。使反應(yīng)時間縮短了50％，催化劑用量減少廠40％，再經(jīng)復(fù)合、穩(wěn)定等過程，生產(chǎn)出效果良好的電力用混凝劑聚合硫酸鐵。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的生產(chǎn)電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于予先用空氣氧化硫酸亞鐵溶液；
3.根據(jù)權(quán)利1所述的生產(chǎn)電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于從“催化氧化器”這個特殊裝置，加入亞硝酸鈉和純氧，使反應(yīng)時間縮短了50％，催化劑用量減少了40％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電力用混凝劑聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法，解決了現(xiàn)有方法中存在的催化劑用量大，反應(yīng)時間長，對環(huán)境污染大，成本高及在熱力發(fā)電廠水處理應(yīng)用中存在不足等問題。本發(fā)明采用空氣予氧化硫酸亞鐵溶液，再從催化氧化器加入亞硝酸鈉和純氧，氧化硫酸亞鐵和硫酸混合溶液，不需加熱加壓。使反應(yīng)時間縮短了50％，催化劑用量減少了40％，再經(jīng)復(fù)合，穩(wěn)定等過程，生產(chǎn)出效果良好的電力用混凝聚合硫酸鐵。
文檔編號C02F1/52GK1621353SQ20031010596
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者穆順勇 申請人:穆順勇