硫酸的浓缩制造技术

一种用于分馏具有至少1wt％硫酸的硫酸工艺流的方法，该方法使用包括三个过滤组件的处理系统，每个过滤组件具有适于在标准测试中通过小于10％盐的膜，使得来自第一和第三过滤组件的硫酸的平均通过率小于30％，并且来自第二过滤组件的硫酸的平均通过率大于70％。该系统产生具有在4与10之间的pH的流的馏分，和含有至少20重量百分比硫酸的第二馏分。至少20重量百分比硫酸的第二馏分。至少20重量百分比硫酸的第二馏分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫酸的浓缩
[0001]术语“超滤”涵盖反渗透(RO)和纳米过滤(NF)。RO膜相对几乎不渗透所有溶解的盐并且典型地截留大于约95％的具有一价离子的盐(如氯化钠)。RO膜典型地还截留大于约95％的无机分子以及分子量大于大约100道尔顿的有机分子。NF膜比RO膜具有更好的渗透性并且典型地截留小于约95％的具有一价离子的盐，而取决于二价离子的种类，截留大于约50％(并且通常是大于90％)的具有二价离子的盐。NF膜典型地还截留纳米范围内的颗粒以及分子量大于大约200到500道尔顿的有机分子。
[0002]最常见的超滤膜由界面聚合制成。尽管存在变化，但可以注意到最常见的方法涉及在多孔载体(典型地是具有0.001与0.5μm之间的孔径的聚砜或聚醚砜)上形成薄膜界面聚合层。将水性多官能胺施加在载体表面上，并将含有多官能胺反应性单体的非极性溶液(例如己烷、Isopar
TM
、Freon
TM
)施加在其上。一旦使它们相互接触，多官能胺反应性单体和多官能胺单体在界面处反应形成聚酰胺层或膜。该层通常被称为聚酰胺“鉴别层”或“薄膜层”，为复合膜提供了其从溶剂(例如水性进料)中分离溶质(例如盐)的主要手段。
[0003]各种各样的单体可以在不同的浓度和聚合条件下使用。多官能胺单体具有至少两个伯或仲氨基，并且可以是芳香族的(例如，间苯二胺、对苯二胺、1,3,5
‑
三氨基苯、1,3,4
‑
三氨基苯、3,5
‑
二氨基苯甲酸、2,4
‑
二氨基甲苯和2,4/>‑
二氨基苯甲醚)或脂肪族的(例如，哌嗪、乙二胺、丙二胺和三(2
‑
二氨基乙基)胺)。多官能胺反应性单体包括至少两个并且优选两个至四个选自酰卤、磺酰卤和酸酐的胺反应性部分。这些单体可以是芳香族或脂肪族的(直链或环状)。单独物质可以单独使用或组合使用。芳香族多官能酰卤的非限制性实例包括：均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、联苯二甲酰氯、萘三磺酰氯和萘二甲酰二氯。脂环族多官能酰卤的非限制性实例包括：环丙烷三甲酰氯、环戊烷三甲酰氯、环己烷三甲酰氯、环戊烷二甲酰氯、环丁烷二甲酰氯、环己烷二甲酰氯和四氢呋喃二甲酰氯。脂肪族化合物的非限制性实例包括己二酰氯、丙二酰氯、戊二酰氯和癸二酰氯。
[0004]反应过程中可能存在各种反应性和非反应性添加剂，这些添加剂可能影响性能：表面活性剂和相转移催化剂、共溶剂/溶剂、有机分子、无机盐和纳米粒子。类似地，膜也可以在反应后通过不同的后处理来改性，包括反应性和非反应性聚合物涂层、改性端基的反应、等离子体处理、溶胀剂、表面活性剂和暴露于氯或无机酸(例如热磷酸)。
[0005]RO和NF膜典型地在约pH>5下操作。这种情况的一个重要原因是低pH操作的复杂性，这主要排除了可预测性。界面聚合膜通过电荷和空间相互作用两者截留离子。然而，在pH值等于和低于膜的等电点时，这两种机制都受到显著影响。羧酸和胺典型地是影响截留的重要端基，但它们在低pH下质子化，有效地形成“不同的”膜。膜溶胀和局部电荷随pH变化，影响水和离子扩散。硫酸氢根离子HSO4‑
(在pH<2的水中硫酸的主要形式)也随着浓度(影响尺寸)在水合水上变化。最后，在更浓硫酸下存在的高渗透强度下，进料浓度的小差异可以决定性能。出于这些原因，开发一种适于能够将硫酸富集到高浓度的膜方法一直是个问题。B.C.Ricci等人,Water Science&Technology[水科学与技术],(2016),367
‑
374,第74.2卷，描述了在硫酸的存在下使用超滤膜。然而，该参考文献没有披露能够将硫酸浓缩到本文要求的程度的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术涉及一种用于分馏硫酸工艺流的方法。该方法包括以下步骤：
[0007]提供包含至少1wt％硫酸的工艺流(10)，
[0008]提供处理系统(12)，其包括：
[0009]a)包括至少一个超滤阶段(100)的第一过滤组件(20)，所述第一过滤组件(20)具有第一进料入口(22)、第一截留物出口(24)和至少一个第一渗透物出口(26)，
[0010]b)包括至少一个超滤阶段(100)的第二过滤组件(40)，所述第二过滤组件(40)具有第二进料入口(42)、第二截留物出口(44)和至少一个第二渗透物出口(46)，
[0011]c)包括至少一个超滤(100)阶段的第三过滤组件(60)，所述第三过滤组件(60)具有第三进料入口(62)、第三截留物出口(64)和至少一个第三渗透物出口(66)，
[0012]d)第一泵(80)，其具有与所述工艺流(10)或接收所述工艺流(10)的接合点(18)流体连接的第一泵入口(82)以及与所述第一进料入口(22)流体连接的第一泵出口(84)；
[0013]e)第二泵(86)，其具有与所述至少一个第一渗透物出口(26)流体连接的第二泵入口(88)和与所述第三进料入口(62)流体连接的第二泵出口(90)，并且
[0014]其中所述第一、第二和第三过滤组件(20，40，60)中的每一个包括具有膜的模块，所述膜适于在标准测试(2000ppm NaCl，pH8，30gfd(51.02lmh)，15％回收率)中通过小于10％的盐，并且其中所述处理系统被布置成使得
[0015]f)进入所述第一进料入口(22)的第一进料流(28)包含所述工艺流(10)、源自至少一个第二渗透物出口(46)的第二渗透物流(52)和源自所述第三截留物出口(64)的第三截留物流(70)，
[0016]g)进入所述第二进料入口(42)的第二进料流(48)流体连接到所述第一截留物出口(24)，
[0017]h)进入所述第三进料入口(62)的第三进料流(68)流体连接到至少一个第一渗透物出口(26)；并且
[0018]启动所述第一和第二泵(80，86)以加压所述第一、第二和第三进料流(22，42，62)并从所述第一、第二和第三过滤组件(20，40，60)中的每一个产生渗透物，使得来自所述第一和第三过滤组件(20，60)的硫酸的平均通过率小于30％并且来自第二过滤组件(40)的硫酸的平均通过率大于70％；并且
[0019]产生所述工艺流(10)的第一馏分(14)和所述工艺流(10)的第二馏分(16)，所述第一馏分与所述第三渗透物出口(66)流体连通并且具有在4与10之间的pH，所述第二馏分与所述第二截留物出口(44)流体连通并且含有至少20重量百分比的硫酸。
附图说明
[0020]图1描绘了典型的螺旋缠绕模块。
[0021]图2描绘了包括超滤阶段的过滤组件。
[0022]图3描绘了多个过滤组件的配置。
[0023]图4描绘了结合了第一、第二和第三过滤组件的处理系统。
[0024]图5描绘了处理系统的替代配置。
[0025]图6描述了具有有利于浓缩硫酸的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分馏硫酸工艺流的方法，所述方法包括：提供包含至少1wt％硫酸的工艺流(10)，提供处理系统(12)，其包括：i)包括至少一个超滤阶段(100)的第一过滤组件(20)，所述第一过滤组件(20)具有第一进料入口(22)、第一截留物出口(24)和至少一个第一渗透物出口(26)，j)包括至少一个超滤阶段(100)的第二过滤组件(40)，所述第二过滤组件(40)具有第二进料入口(42)、第二截留物出口(44)和至少一个第二渗透物出口(46)，k)包括至少一个超滤(100)阶段的第三过滤组件(60)，所述第三过滤组件(60)具有第三进料入口(62)、第三截留物出口(64)和至少一个第三渗透物出口(66)，l)第一泵(80)，其具有与所述工艺流(10)或接收所述工艺流(10)的接合点(18)流体连接的第一泵入口(82)以及与所述第一进料入口(22)流体连接的第一泵出口(84)；m)第二泵(86)，其具有与所述至少一个第一渗透物出口(26)流体连接的第二泵入口(88)和与所述第三进料入口(62)流体连接的第二泵出口(90)，并且其中所述第一、第二和第三过滤组件(20，40，60)中的每一个包括具有膜的模块，所述膜适于在标准测试(2000ppm NaCl，pH 8，30gfd(51.02lmh)，15％回收率)中通过小于10％的盐，并且其中所述处理系统被布置成使得n)进入所述第一进料入口(22)的第一进料流(28)包含所述工艺流(10)、源自至少一个第二渗透物出口(46)的第二渗透物流(52)和源自所述第三截留物出口(64)的第三截留物流(70)，o)进入所述第二进料入口(42)的第二进料流(48)流体连接到所述第一截留物出口(24)，p)进入所述第三进料入口(62)的第三进料流(68)流体连接到至少一个第一渗透物出口(26)；并且启动所述第一和第二泵(80，86)以加压所述第一、第二和第三进料流(22，42，62)并从所述第一、第二和第三过滤组件(20，40，60)中的每一个产生渗透物，使得来自所述第一和第三过滤组件(20，60)的硫酸的平均通过率小于30％并且来自第二过滤组件(40)的硫酸的平均通过率大于70％；并且产生所述工艺流(10)的第一馏分(14)和所述工艺流(10)的第二馏分(16)，所述第一馏分与所述第三渗透物出口(66)流体连通并且具有在4与10之间的pH，所述第二馏分与所述第二截留物出口(44)流体连通并且含有至少20重量百分比的硫酸。2.如权利要求1所述的方法，其中，来...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：杜邦安全与建筑公司，
类型：发明
国别省市：