氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺的制作方法

297 编辑：中冶有色技术网来源：唐爱明

2023-10-24 10:39:19

1.本发明涉及废水排放处理技术领域，具体为一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺。

背景技术：

2.氯化聚乙烯是一种新型饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能，韧性良好(在-30℃仍有柔韧性)，与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高。

3.氯化聚乙烯(cpe)是利用hdpe在水相中进行悬浮氯化的粉状产物，随着氯化程度的增加使原来结晶的hdpe逐渐成为非结晶的弹性体，由高密度聚乙烯(hdpe)经氯化取代反应制得的高分子材料。根据结构和用途不同,氯化聚乙烯可分为树脂型氯化聚乙烯(cpe)和弹性体型氯化聚乙烯(cm)两大类。热塑性树脂除了可以单独使用以外，还可以与聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、abs等树脂甚至聚氨酯(pu)共混使用。在橡胶工业中，cpe可作为高性能、高质量的特种橡胶，也可以与乙丙橡胶(epr)、丁基橡胶(iir)、丁腈橡胶(nbr)、氯磺化聚乙烯(csm)等其它橡胶共混，广泛用于塑料、橡胶、建材、机电等领域。

4.目前国内外生产氯化聚乙稀的工艺主要有两种：第一种是水相悬浮法，生产工艺以水为悬浮介质，将高密度聚乙烯pe粉料在分散剂、乳化剂、引发剂辅助作用下悬浮在水相中，在一定温度下与氯气发生取代反应，达到一定氯含量后停止通氯反应，生成氯化聚乙烯，反应过程生成的氯化氢溶解在水中副产(8％)盐酸，通过水洗等工序脱去物料表面酸，内部酸在通过升温加碱中和，经脱水干燥后得氯化聚乙烯树脂，此工艺耗水量大，含酸废水经中和后较难达到环保废水合格排放指标。第二种是酸相法，生产工艺以16％盐酸为悬浮介质，将高密度聚乙烯pe粉料在助剂作用下悬浮在酸相中，在一定温度下与氯气反应，达到所需氯含量后切断氯气，生成氯化聚乙烯，反应过程生成氯化氢溶解在盐酸相中形成25％高浓度盐酸，高浓度盐酸部分循环投料用，部分作为副产品出售继续水洗脱酸后进入间隙式玻璃钢干燥床干燥后得氯化聚乙烯树脂，水洗产生稀酸，部分用来和浓酸配酸作为介质循环投料用，部分中和处理排放。从两种工艺可看出，水相法生产氯化聚乙烯主要存在含稀酸废水排放量大(30～40吨/吨)。而酸相法废水(10吨/吨)处理很难达标，且处理费用高(20～30元/吨)，对环境也造成较大的影响。

5.为此，需要设计相应的技术方案给予解决。

技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题

7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，解决了水相悬浮法工艺耗水量大，含酸废水经中和后较难达到环保废水合格排放指标，酸相法废水处理很难达标，处理费用高，对环境造成较大影响的技术问题。

8.(二)技术方案

9.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，工艺步骤包括如下：

10.s1，配料：pe原料经风送至高位料仓，根据酸浓度配制成16％盐酸，投料悬浮液至配料釜，往配料釜加入专用分散剂、乳化剂和引发剂，开启搅拌，打开放料阀将pe原料加入配料釜充分搅拌，打开蒸汽阀升温至70℃，用输送泵至氯化釜；

11.s2，氯化：氯化釜收料后关闭收料阀开启搅拌，通入一定量液氯进行取代反应，达到要求氯含量后停止通氯，降温至90℃，用压缩风将物料离至待料降温釜，继续降温至60℃；

12.s3，脱酸：降温后物料用输送泵至带式过滤机过滤25％母液浓度盐酸，滤饼加一定量水至中转混料釜，物料再经螺旋过滤锆材离心机脱去部分内部酸经螺旋绞龙给料机至干燥系统；

13.s4，干燥：物料进入螺旋绞龙后添加一定量碳酸轻钙和隔离剂，物料经过闪蒸、沸腾流化床烘干至挥发物≤0.3半成品，经冷却床45℃后经管道风送系统至混料包装；

14.s5，混料包装：风送经除尘下料器将一定量物料至混料机，添加活性碳酸钙和硬脂酸钙，充分混合后至自动包装系统，每包定重25kg小包装，按40包封塑后入库。

15.优选的，步骤s1中，高位料仓的内部加装有称重装置、料位计装置和气动星形下料阀。

16.优选的，步骤s1中，配料采用16mm厚，q345r碳钢板衬胶釜。

17.优选的，步骤s2中，氯化采用高温瓷釉搪瓷反应釜。

18.优选的，步骤s3中，脱酸采用衬塑真空带式过滤机，脱酸离心采用物料结触部位使用锆材螺旋离心机。

19.优选的，步骤s4中，闪蒸、流化床鼓风机、换热器及热风连接管道采用316不锈钢，流化床物料沸腾区采用碳钢衬四氟，布风板、放大室、旋风分离器和布袋除尘采用钛合金，连接管道采用乙烯基树脂玻璃钢，引风机和水冼塔采用乙烯基树脂玻璃钢，冷却床采用304不锈钢。

20.优选的，步骤s5中，风送系统和混料系统物料接触部位采用304不锈钢，其余碳钢材质。

21.(三)有益效果

22.该氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，全面解决了单一水相悬浮法或酸相悬浮法生产过程相关废水工艺技术难题，实现了生产废水零排放，解决了酸相法和水相法的处理难题，减少了工艺过程耗水量，反应过程压力低温度低，产品质量优，延长了反应釜使用寿命，优化工艺流程，节约制造成本，通过酸相和水相结合法生产工艺实行了生产废水零排放，酸相法氯化投料是用16％盐酸作为悬浮介质，氯化反应结束经过过滤机过滤后得25％盐酸，物料再加水洗经过脱酸离心后得2％弱酸，此酸无法利用，需要处理后排放，(在10吨/吨)，水相法氯化投料是纯水作为悬浮介质，氯化反应结束后是直接通过水洗脱酸的，耗水量较大需要处理后排放吨(30～40吨/吨)。此工艺是氯化投料是用16％浓度盐酸作为悬浮介质，氯化反应结束后经过过滤机过滤后得25％浓度盐酸，物料再加水经水洗后脱酸离心机脱得2％弱酸，弱酸用酸相+水相结合法氯化反应工艺，氯化投料是少量高浓酸和

弱酸配成6～8％弱酸作悬浮介质，氯化反应结束后，经过带式过滤机过后滤得16％浓度盐酸，16％盐酸可直接用于氯化投料，是通过氯化反应来提高弱酸浓度，无需处理排放，实行了弱酸循环利用，得25％浓度盐酸可用于生产聚合氯化铝等产品，也可通过解折装置提高盐酸浓度至31％商品酸出售，增加了附加值。

附图说明

23.图1为本发明的工艺流程示意图；

24.图2为本发明的氯化釜控制流程图；

25.图3为本发明的沸腾流化干燥系统控制流程图。

具体实施方式

26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

27.请参阅图1-图3，本发明实施例提供一种技术方案：一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，工艺步骤包括如下：

28.s1，配料：pe原料经风送至高位料仓，根据酸浓度配制成16％盐酸，投料悬浮液至配料釜，往配料釜加入专用分散剂、乳化剂和引发剂，开启搅拌，打开放料阀将pe原料加入配料釜充分搅拌，打开蒸汽阀升温至70℃，用输送泵至氯化釜；

29.s2，氯化：氯化釜收料后关闭收料阀开启搅拌，通入一定量液氯进行取代反应，达到要求氯含量后停止通氯，降温至90℃，用压缩风将物料离至待料降温釜，继续降温至60℃；

30.s3，脱酸：降温后物料用输送泵至带式过滤机过滤25％母液浓度盐酸，滤饼加一定量水至中转混料釜，物料再经螺旋过滤锆材离心机脱去部分内部酸经螺旋绞龙给料机至干燥系统；

31.s4，干燥：物料进入螺旋绞龙后添加一定量碳酸轻钙和隔离剂，物料经过闪蒸、沸腾流化床烘干至挥发物≤0.3半成品，经冷却床45℃后经管道风送系统至混料包装；

32.s5，混料包装：风送经除尘下料器将一定量物料至混料机，添加活性碳酸钙和硬脂酸钙，充分混合后至自动包装系统，每包定重25kg小包装，按40包封塑后入库。

33.进一步改进地，步骤s1中，高位料仓的内部加装有称重装置、料位计装置和气动星形下料阀，满足工艺自动加料。

34.进一步改进地，步骤s1中，配料采用16mm厚，q345r碳钢板衬胶釜。

35.进一步改进地，步骤s2中，氯化采用高温瓷釉搪瓷反应釜。

36.进一步改进地，步骤s3中，脱酸采用衬塑真空带式过滤机，脱酸离心采用物料结触部位使用锆材螺旋离心机。

37.进一步改进地，步骤s4中，闪蒸、流化床鼓风机、换热器及热风连接管道采用316不锈钢，流化床物料沸腾区采用碳钢衬四氟，布风板、放大室、旋风分离器和布袋除尘采用钛合金，连接管道采用乙烯基树脂玻璃钢，引风机和水冼塔采用乙烯基树脂玻璃钢，冷却床采

用304不锈钢。

38.具体改进地，步骤s5中，风送系统和混料系统物料接触部位采用304不锈钢，其余碳钢材质。

39.实例1

40.本发明是一种酸相法以16％盐酸为悬浮介质，将氯化聚乙烯专用pe粉料悬浮在酸相中、在助剂作用下通入氯气进行氯化取代反应，反应结束后用带式过滤机固液分离得母液25％盐酸和物料，将物料水洗后经脱酸离心机脱水进连续沸腾流化床烘干得氯化聚乙烯，经离心机脱出废水盐酸浓度仅为2％，无法循环利用。

41.实例2

42.本发明为解决纯酸相法2％弱酸无法利用难题，此工艺氯化投料是用一定量2％盐酸和少量25％浓盐配成6～8％盐酸作悬浮介质，将氯化聚乙烯专用pe粉料悬浮在酸相中、在助剂作用下通入氯气进行氯化取代反应，待氯化反应结束后，经过带式过滤机过后得16％浓度盐酸，16％盐酸可再次用于氯化投料，是通过氯化反应来提高弱酸浓度，无需处理排放，实行了弱酸循环利用，得25％浓度盐酸可用于生产聚合氯化铝等产品，也可通过解折装置提高盐酸浓度至31％商品酸出售，增加了附加值。

43.本发明同时解决了酸相法2％弱酸(10m3/吨)和水相法3-5％盐酸废水(30～40m3/吨)的处理难题，减少了工艺过程耗水量、实现了废水零排放，反应过程压力低、反应温度低，产品质量优、延长了搪瓷反应釜使用寿命，优化工艺流程和设施采用连续出料干燥系统、风送系统、混料包装系统、在配料、氯化、脱酸、干燥、风送、混料包装等岗位全面实现重点监管工艺全流程自动化控制，适应国家重点监管工艺全流程自动化控制及机械化生产，最大限度的减少现场人员的法令要求，产品质量稳定，粒度均匀且更细、无需研磨、易干燥节约了能耗，电耗300度/吨(纯酸相是800度/吨)、蒸汽2吨/吨(纯酸相是3吨/吨)，每吨节约制造成本500多元。

44.生产工艺全过程匀采用远程dcs控制，配料采用风送定重给料，氯化增加满足dcs操作导航系统所有仪表阀门，配备冷热水交换器及恒压供水系统，实现上下游配套工艺全自动化；干燥采用远程dcs自动控温、连续进料、出料沸腾流化床，尾气采用三级除尘(旋风分离器、布袋除坐、弱碱加水洗塔)，尾气符合国家排放达标。

45.将hdpe悬浮在16％浓度的稀盐酸溶液中，加入专用分散剂、乳化剂、引发剂按工艺要求进行通氯反应，氯化过程结束后通过带式过滤机脱酸、脱出25％浓度的盐酸，物料加水后再经过脱酸离心机脱去部分内部酸，进入沸腾干燥床烘干，得到水份≤0.3的合格产品，经脱酸离心机脱出来2％弱酸一部分用来和浓酸配酸用于投料，多余部分采用酸相、水相结合通氯工艺将浓酸和弱酸配成6～8％盐酸用于投料，氯化出来母液酸经过带式过滤机过滤后酸浓度15～16％盐酸单独存放，沉淀过滤后再用于氯化工序循环投料。

46.相对于酸相法工艺无中和过程、2％弱酸无法使用，本工艺则采用酸相、水相结合彻底解决了2％弱酸处理排放问题。

47.酸相、水相结合废水零排放工艺沿伸部分水相法通氯反应工艺，cpe湿料可连续进入镐材螺旋过滤离心机进行脱酸处理，脱酸后的cpe物料含水率10～15％呈微弱酸性(1～2％)，干燥设备物料接触部位采用碳钢板衬四氟材质、布风板和放大室为钛合金材质，脱酸后的cpe物料通过进料绞龙添加轻质碳酸钙(5％)充分混合后进入干燥闪蒸系统，与物料在

升温干燥过程中释放出来氯化氢进行中和。

48.干燥系统采用闪蒸、沸腾流化床、冷却床组合，可实现连续进料、连续出料，排放口采用布袋除尘加水洗，达到国家排放标准，布袋除尘收集钙粉尘和cpe细料经风送系统送回干燥系统再利用。

49.此工艺最大限度的降低对设备腐蚀程度，延长干燥离心机等后续处理设备使用寿命，亦可适当降低设备耐腐材质等级，相对于酸相法各工序对设备的耐腐等级要求高，设备价格昂贵，维护费用高，酸相、水相结合废水零排放工艺将有效降低设备的投入维护成本。

50.此工艺流程配料可采用自动上料机、自动定量配酸装置，配好浆料可通过液位差自动阀门控制顺流至氯化釜。

51.氯化采用采用远程dcs操作、可全面实现重点监管化工工艺上下游装置全流程自动化，通氯反应工艺采用此酸相、水相结合法，氯化反应效果好反应温度低(最高温度128℃水相法最温度138℃)、反应压力低(最高釜压0.25mpa水相法最高压力0.5mpa)、无大粒径粗粒产生，产品粒度更加均匀，质量指标更稳定、白度更高、无需研磨节约能耗。

52.干燥过程采用连续进、出料沸腾流化床组合。物料输送采用风送系统，混料包装实现自动包装系统。

53.本发明的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本发明解决的问题是水相悬浮法工艺耗水量大，含酸废水经中和后较难达到环保废水合格排放指标，酸相法废水处理很难达标，处理费用高，对环境造成较大影响，本发明通过上述部件的互相组合，全面解决了单一水相悬浮法或酸相悬浮法生产过程相关废水工艺技术难题，实现了生产废水零排放，解决了酸相法和水相法的处理难题，减少了工艺过程耗水量，反应过程压力低温度低，产品质量优，延长了反应釜使用寿命，优化工艺流程，节约制造成本。

54.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

55.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。技术特征：

1.一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，其特征在于，工艺步骤包括如下：s1，配料：pe原料经风送至高位料仓，根据酸浓度配制成16％盐酸，投料悬浮液至配料釜，往配料釜加入专用分散剂、乳化剂和引发剂，开启搅拌，打开放料阀将pe原料加入配料釜充分搅拌，打开蒸汽阀升温至70℃，用输送泵至氯化釜；s2，氯化：氯化釜收料后关闭收料阀开启搅拌，通入一定量液氯进行取代反应，达到要求氯含量后停止通氯，降温至90℃，用压缩风将物料离至待料降温釜，继续降温至60℃；s3，脱酸：降温后物料用输送泵至带式过滤机过滤25％母液浓度盐酸，滤饼加一定量水至中转混料釜，物料再经螺旋过滤锆材离心机脱去部分内部酸经螺旋绞龙给料机至干燥系统；s4，干燥：物料进入螺旋绞龙后添加一定量碳酸轻钙和隔离剂，物料经过闪蒸、沸腾流化床烘干至挥发物≤0.3半成品，经冷却床45℃后经管道风送系统至混料包装；s5，混料包装：风送经除尘下料器将一定量物料至混料机，添加活性碳酸钙和硬脂酸钙，充分混合后至自动包装系统，每包定重25kg小包装，按40包封塑后入库。2.根据权利要求1所述的一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，其特征在于：步骤s1中，高位料仓的内部加装有称重装置、料位计装置和气动星形下料阀。3.根据权利要求1所述的一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，其特征在于：步骤s1中，配料采用16mm厚，q345r碳钢板衬胶釜。4.根据权利要求1所述的一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，其特征在于：步骤s2中，氯化采用高温瓷釉搪瓷反应釜。5.根据权利要求1所述的一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，其特征在于：步骤s3中，脱酸采用衬塑真空带式过滤机，脱酸离心采用物料结触部位使用锆材螺旋离心机。6.根据权利要求1所述的一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，其特征在于：步骤s4中，闪蒸、流化床鼓风机、换热器及热风连接管道采用316不锈钢，流化床物料沸腾区采用碳钢衬四氟，布风板、放大室、旋风分离器和布袋除尘采用钛合金，连接管道采用乙烯基树脂玻璃钢，引风机和水冼塔采用乙烯基树脂玻璃钢，冷却床采用304不锈钢。7.根据权利要求1所述的一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，其特征在于：步骤s5中，风送系统和混料系统物料接触部位采用304不锈钢，其余碳钢材质。

技术总结

本发明公开了一种氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺，工艺步骤包括如下：PE原料经风送至高位料仓，配制盐酸投料至配料釜，往配料釜加入专用分散剂、乳化剂和引发剂，加入配料釜充分搅拌，用输送泵至氯化釜；氯化釜收料后关闭收料阀开启搅拌，通入一定量液氯进行取代反应，达到要求氯含量后停止通氯，用压缩风将物料离至待料降温釜；降温后物料用输送泵至带式过滤机过滤25％母液浓度盐酸，滤饼加一定量水至中转混料釜，物料再经螺旋过滤锆材离心机脱去部分内部酸经螺旋绞龙给料机至干燥系统；物料进入螺旋绞龙后添加一定量碳酸轻钙和隔离剂，全面解决了单一水相悬浮法或酸相悬浮法生产过程相关废水工艺技术难题，实现了生产废水零排放。了生产废水零排放。了生产废水零排放。

技术研发人员：唐爱明

受保护的技术使用者：唐爱明

技术研发日：2023.03.17

技术公布日：2023/6/12

声明：

“氯化聚乙烯酸相与水相结合的废水零排放工艺的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)