本實用新型涉及一種直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)。

背景技術：

直接染料的傳統(tǒng)生產工藝一般都包括酸析、鹽析、過濾等環(huán)節(jié)，其目的是為了除雜(包括鹽分、未反應的原料、副產物等)和脫水，以便得到所需染料或中間體。

例如，生產染料直接耐曬黑G時，通常采用圖1所示的工藝。直接耐曬黑G的傳統(tǒng)生產工藝是：將對硝基苯胺經第一次重氮化，制成對硝基苯胺重氮鹽，再在H酸氨基的鄰位上進行第一次偶合，然后加入碳酸氫鈉，調節(jié)溶液至pH為7.0，使對硝基苯胺重氮鹽在H酸羥基的鄰位上進行第二次偶合，便得到雙偶氮染料。之后用硫化堿使硝基還原成氨基，酸析過濾，濾餅溶解在液堿溶液中，再加入亞硝酸鈉，隨即加到鹽酸冰水溶液中去，用反加法進行第二次重氮化，生成重氮鹽，再與間苯二胺進行第三次偶合，最后入噴塔干燥可得到直接耐曬黑G原粉。

直接耐曬黑G的傳統(tǒng)生產工藝采用酸(鹽)析-過濾法分離染料中間體(黑色基)，之后濾餅需堿溶后再進行后續(xù)反應。在此過程中，不僅需要耗用大量酸、堿、鹽，而且排出的廢水中含有較多原料、中間體等有機物，也產生了處理難度極大的高濃(鹽、有機物濃度均高)廢水，其COD可高達30000mg/L。此外，隨廢水排出的原料、中間體等有用物質，不僅會造成嚴重的環(huán)境污染，更是一種資源浪費，降低了染料產品的產率。因此，既能提高產品的產量和品質又能減少污染、降低廢水處理難度的清潔生產工藝對染料生產企業(yè)而言無疑是具有很大吸引力的。

技術實現要素：

本實用新型提供一種直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)，以解決現有技術中的上述缺陷。

本實用新型的技術方案如下：

本實用新型還提供一種直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)，所述系統(tǒng)依次包括重氮化單元、偶合單元、還原單元、分離單元、離子電遷移系統(tǒng)、管網式反滲透膜過濾系統(tǒng)、第二次重氮化單元、再次偶合單元、干燥單元，其中，所述離子電遷移系統(tǒng)是在直流電場的作用下，利用離子電遷移膜的選擇透過性，實現溶液中無機鹽與染料中間體的分離，獲得濃鹽水和脫鹽提純后的染料中間體溶液；所述管網式反滲透膜過濾系統(tǒng)對經過離子電遷移系統(tǒng)脫鹽提純后的染料中間體溶液進行濃縮，使溶液體積減少，同時染料中間體濃度升高。

所述干燥單元為噴塔干燥單元。

本實用新型采用離子電遷移系統(tǒng)替代原工藝中的酸(鹽)析-過濾設備，使分離效率大大提高，有價值的染料中間體物質流失率大幅下降，可使最終染料產品的產量提高15％～20％，經濟效益顯著。并且，本實用新型采用離子電遷移系統(tǒng)替代原工藝中的酸(鹽)析-過濾設備，不僅使耗酸(鹽)量大幅下降，還回收了原工藝中隨廢水排出的有價值的染料中間體物質，致使?jié)恹}水的COD大幅下降，由原先30000mg/L降至1500mg/L以下，使?jié)恹}水的后續(xù)處理難度大大降低，只需進行簡單物化處理即可滿足排放要求。

由于原傳統(tǒng)工藝中的酸洗-過濾-堿溶工藝得到的是中間體的飽和溶液，而若僅采用離子電遷移系統(tǒng)的電滲析工藝替代酸析-過濾-堿溶工藝的話，雖然能降低染料中間體的流失率，但電滲析得到的溶液量大且濃度低，這意味著后續(xù)生產設備規(guī)模需大幅提高，噴霧干燥工序的能耗也將大大增加。本實用新型的實用新型人意識到了這一問題，并首次通過濃縮的方式解決上述問題。因此，本實用新型的生產工藝中，經離子電遷移步驟分離得到的黑色基染料中間體溶液通過管網式反滲透膜過濾系統(tǒng)進行濃縮后再進入后續(xù)染料生產環(huán)節(jié)，這樣不僅可大幅減小后續(xù)生產系統(tǒng)的建設規(guī)模，大幅降低噴霧干燥工序的能耗，還可達到與已有系統(tǒng)無縫銜接的目的。

所述離子電遷移系統(tǒng)設置合金膜。本實用新型針對本系統(tǒng)中離子電遷移處理對象中所含鹽重要為硫代硫酸鈉的特點，選用合金膜作為離子電遷移膜。該合金膜電阻極低，具有合適的孔隙結構和特定離子選擇透過性。選用合金膜替代常規(guī)的均相膜或半均相膜，使電力成本下降，脫鹽速度大大提高，脫鹽工序完成時間可由13.5h縮短至6h，有效解決了長時間脫鹽過程中存在的染料收率下降(下降約5％～8％)、脫鹽室局部酸化等問題，同時，使用合金膜使離子電遷移系統(tǒng)規(guī)模可縮小50％，大幅節(jié)約占地。

所述管網式反滲透膜過濾系統(tǒng)為兩級STRO系統(tǒng)。

所述分離單元包括壓濾或離心分離單元和保安過濾器。由于還原工藝后的溶液中存在較多懸浮顆粒物和/或膠體物質，在進行離子電遷移處理之前進行分離工序，所述分離是經過壓濾或離心分離的方式除去所述懸浮顆粒物和/或膠體物質，并且，還經過保安過濾器進行精密過濾。

離子電遷移步驟出來的所述濃鹽水只含少量有機物(COD由原工藝產生的廢水的30000mg/L降至1500mg/L以下)，通過催化還原-曝氣氧化-沉淀-催化臭氧氧化工序進行處理，之后和含極少污染物的反滲透產水一起與企業(yè)污水站出水混合排放。因此，所述直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)還包括濃鹽水處理子系統(tǒng)，所述濃鹽水處理子系統(tǒng)由催化還原單元、曝氣氧化單元、沉淀單元、催化臭氧氧化單元組成。

催化還原工序是在催化劑的作用下，利用活性填料將濃鹽水中殘留的溶解性大分子物質轉化為不溶物質，并在后續(xù)工藝中通過投加絮凝劑使之沉淀去除，此過程中不僅可以大幅削減COD，還具有良好的脫色作用，同時還可去除廢水中的硫代硫酸鈉。曝氣氧化工序采用了專利曝氣技術，具有高效、節(jié)能、抗污堵的技術優(yōu)勢，其通過曝氣(同時投加絮凝劑、脫色劑、催化劑)強化混凝、脫色效果，進一步去除殘留的硫代硫酸鈉，以便保證后續(xù)臭氧工序中的臭氧主要用于氧化溶解性難降解有機物，從而減少成本高的臭氧的用量。沉淀工序進行水中不溶物的沉淀，其出水進入單級或兩級催化臭氧氧化單元。其中如采用兩級催化臭氧氧化，則第二級臭氧單元只作為保障設施，即如果第一級臭氧單元出水已達到要求，則第二級臭氧單元不啟動。

所述直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)還包括換熱系統(tǒng)，用于對進入離子電遷移系統(tǒng)的進水進行溫度控制。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果如下：

本實用新型提供的直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)回收了原工藝中流失的有價值的染料中間體物質，使得最終染料產品的產量提高了15％～20％，且產生的濃鹽水廢水處理難度和成本大幅下降，故整體經濟效益顯著，投資成本在短期內即可收回。

當然，實施本實用新型的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

圖1為現有技術中直接耐曬黑G的工藝流程圖；

圖2為本實用新型實施例中的直接耐曬黑G的清潔生產工藝的流程示意圖。

具體實施方式

本實用新型提供一種染料的生產系統(tǒng)，特別提供一種直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)。本實用新型針對直接染料(尤其是直接耐曬黑G)生產過程中酸(鹽)析-過濾-堿溶工藝環(huán)節(jié)存在的耗酸(堿、鹽)量大、產生廢水處理難度大、有價物質流失量大等問題，提出一種清潔生產系統(tǒng)。該系統(tǒng)取消了酸(鹽)析-過濾-堿溶設備，并首先采用壓濾或離心分離技術除去雜質；之后利用離子電遷移系統(tǒng)替換原有工藝的酸(鹽)析-過濾設備，實現染料中間體的提純和鹽分的排放，得到染料中間體溶液；而后經過兩級STRO系統(tǒng)進行濃縮，以便減少溶液體積，提高染料中間體濃度，達到減小后續(xù)生產設備規(guī)模，降低能耗，或與已有設備無縫銜接的目的；離子電遷移系統(tǒng)中產生的濃鹽水廢水經過催化還原—曝氣氧化—沉淀—催化臭氧氧化處理后排放。該系統(tǒng)使用后，直接耐曬黑G工藝的耗酸(堿、鹽)量大幅下降；分離效率大幅提升，有價物質流失率大大降低，致使最終染料產品的產量可在原來的基礎上提高15％～20％；離子電遷移步驟產生的廢水COD可由30000mg/L降至1500mg/L以下，處理難度大大降低，只需進行簡單物化處理即可滿足排放要求；整體經濟效益顯著，其投資成本在短期內即可收回。

下方結合具體實施例對本實用新型做進一步的描述。

實施例

請參見圖2，本實施例提供一種直接耐曬黑G清潔生產系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)的工藝流程描述如下：

本實施例中的清潔生產工藝主要針對的是原傳統(tǒng)工藝中酸(鹽)析-過濾-堿溶環(huán)節(jié)的替代，故該環(huán)節(jié)前后的工藝單元與原傳統(tǒng)工藝保持一致。

由于硫化堿還原反應后的溶液中存在較多懸浮顆粒物或膠體物質，因此在本實施例的生產工藝中，溶液在進入離子電遷移系統(tǒng)之前經過壓濾或離心分離的方式除雜，并經過保安過濾器進行精密過濾。此外，還經過換熱系統(tǒng)以便控制溶液溫度在一定的范圍內。

離子電遷移系統(tǒng)是在直流電場的作用下，利用離子電遷移膜的選擇透過性，實現溶液中無機鹽與染料中間體的分離，獲得濃鹽水和提純后的染料中間體溶液。此過程加酸以調節(jié)pH值。此過程分離效率高，只有極少量有價物質(染料中間體、原料)會隨著濃鹽水排入廢水處理系統(tǒng)。因此，離子電遷移系統(tǒng)產生的濃鹽水有機物含量低，COD可由原工藝廢水的30000mg/L降至1500mg/L以下，處理難度大大降低。

此外，離子電遷移系統(tǒng)的關鍵是離子電遷移膜的選擇。本實用新型針對處理對象中所含鹽主要為硫代硫酸鈉的特點，經過多次試驗，最終選用合金膜替代常規(guī)使用的均相膜或半均相膜。該合金膜膜電阻極低，具有合適的孔隙結構和特定離子選擇透過性，該合金膜的特定離子選擇透過性的設置是為了平衡陰、陽離子的遷移速度，避免由于離子遷移速度差異大而導致局部酸化或堿化，影響脫鹽效率。使用合金膜替換均相膜或半均相膜后，電力成本下降，脫鹽速度大大提高，脫鹽工序完成時間可由13.5h縮短至6h，有效解決了長時間脫鹽過程中存在的收率下降(下降約5％～8％)、脫鹽室局部酸化等問題，同時，離子電遷移系統(tǒng)規(guī)?？煽s小50％，大幅節(jié)約占地。

由于經過離子電遷移系統(tǒng)的電滲析除鹽后得到的溶液中染料中間體濃度低(大約為10％)，含水量大，若直接用于后續(xù)生產環(huán)節(jié)，不僅設備規(guī)模需大幅增加，還需大量消耗酸、堿、鹽等后續(xù)工藝的原料及噴霧干燥工序的能耗，太大的反應溶液體積對于控制反應溫度也非常不利。為了解決這些問題，本實施例采用兩級管網式反滲透膜過濾系統(tǒng)(STRO)對經離子電遷移系統(tǒng)脫鹽提純后的染料中間體溶液進行濃縮，溶液回收率可達50％，即溶液體積可縮減至原來的1/2，染料中間體的濃度提高約一倍。這意味著生產設備的規(guī)模可縮小至未經STRO濃縮時的1/2，噴霧干燥工序的能耗(后續(xù)環(huán)節(jié)生產成本的主要組成部分)也可降低50％左右。此外，對于實際生產中的改建工程而言，前、后工藝段的生產設備已定，若以新工藝替代酸析-過濾-堿溶工藝，則勢必要求新工藝與前、后工藝段進行無縫銜接，而僅僅依靠電滲析除鹽系統(tǒng)無法達到要求(酸洗-過濾-堿溶工藝得到的是中間體的飽和溶液，而電滲析除鹽系統(tǒng)得到的溶液量大且濃度低)，必須進一步提高目標物質濃度才能滿足現有設備已設定的反應條件。因此，本實施例采用兩級STRO系統(tǒng)進行濃縮，不僅可大幅減小后續(xù)系統(tǒng)的建設規(guī)模，大幅降低噴霧干燥工序的能耗，還可達到與已有生產系統(tǒng)無縫銜接的目的。此外，STRO系統(tǒng)的產水還可回用至離子電遷移系統(tǒng)，這樣可減少自來水的用量，降低成本。

離子電遷移系統(tǒng)排出的濃鹽水因只含少量有機物(COD由原工藝產生的廢水的30000mg/L降至1500mg/L以下)，處理難度大大降低，通過“催化還原-曝氣氧化-沉淀-催化臭氧氧化”這樣的物化手段處理可達到排放要求，并和含極少污染物的STRO系統(tǒng)的反滲透產水一起與企業(yè)污水站出水混合排放。其中，催化還原單元是在催化劑的作用下，利用活性填料將濃鹽水中殘留的溶解性大分子物質轉化為不溶物質，并在后續(xù)曝氣氧化單元通過投加絮凝劑使之沉淀去除，此過程中不僅可以大幅削減COD，還具有良好的脫色作用，同時還可去除廢水中的硫代硫酸鈉。曝氣氧化單元采用了專利曝氣技術，具有高效、節(jié)能、抗污堵的技術優(yōu)勢，其設計目的是通過曝氣(同時投加絮凝劑、脫色劑、催化劑)強化混凝、脫色效果，進一步去除殘留的硫代硫酸鈉，以便保證后續(xù)臭氧主要用于氧化溶解性難降解有機物，從而減少臭氧用量，降低處理成本。沉淀單元用于將不溶物分離，其出水進入單級或兩級催化臭氧氧化單元，其中兩級催化臭氧氧化單元的第二級臭氧單元只作為保障設施，即第一級臭氧單元出水已達到要求的話，則第二級臭氧單元不啟動。

就整個清潔生產工藝而言，由于回收了原來流失的有價物質，使得最終產品的產量提高了15％～20％，且產生的廢水處理難度大幅下降，故整體經濟效益顯著，投資成本在短期內即可收回。

本實施例利用離子電遷移技術替代原工藝的酸(鹽)析-過濾技術，具有四大技術優(yōu)勢：耗酸(鹽)量少、脫鹽效率高、產生廢水處理難度小、有價物質流失率低；

本實施例利用兩級STRO系統(tǒng)實現脫鹽中間體溶液的濃縮，不僅可大幅減小后續(xù)生產系統(tǒng)的建設規(guī)模，大幅降低噴霧干燥工序的能耗，還可達到與已有系統(tǒng)無縫銜接的目的；

本實用新型提供的濃鹽水廢水處理子系統(tǒng)：催化還原—曝氣氧化—沉淀—催化臭氧氧化，工藝流程簡單，處理效率高，運行成本低，管理維護方便。

以上公開的本實用新型優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本實用新型。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本實用新型。本實用新型僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。