[发明专利]一种螯合型沉淀剂的合成方法与使用方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种方便、高效、快速、安全、低掺入量的重金属离子沉淀剂的合成方法与使用方法，特别适用于焦炉煤气脱硫废液中重金属离子的沉淀与去除，属于焦炉煤气脱硫废液无害化治理技术领域。

背景技术

我国是世界第一大焦炭生产国与出口国，焦炭产能近乎世界的一半，炼焦过程中产生的焦炉煤气必须经过系统净化后才能投入实际应用。脱硫脱氰是焦炉煤气净化过程中必不可少的环节，用以脱除在炼焦过程中产生的硫化氢、氰化氢等有害物质。HPF氨法是目前国内焦化企业普遍采用的脱硫脱氰工艺，它很好地满足了焦炉煤气脱硫净化的要求。从焦炉煤气中脱除的硫化氢和氰化氢在HPF系统中转化为相应的无机铵盐类物质，包括硫酸铵、硫氰酸铵、硫代硫酸铵等，当这些无机铵盐类积累到一定程度，通常是总含量达到25-30%，就必须从脱硫系统中排出，形成脱硫废液，否则将对脱硫系统设备造成严重腐蚀。

脱硫废液是炼焦过程中的主要污染源，严重制约了焦化企业的健康发展，必须加以治理。由于极高的无机盐含量，通常的废液治理手段，如曝气氧化、生物处理等，并不能治理这样的废液。因此，有必要开发一套针对这样高盐废水的特殊治理工艺。

提盐是近年来重点发展的脱硫废液治理工艺，它是通过一系列物理和化学手段，将废液中的各种无机盐类，提纯成纯净的工业产品，以达到消除污染、回收资源的目的。国内专利201110240780.3中提供了一种合适的脱硫废液提盐治理工艺。但在实际操作中，由于未能去除废液中的重金属离子污染，提盐治理不能得到预期效果，提盐产品中重金属离子含量过高。

重金属离子是脱硫废液中的微量杂质，主要成分是铁，此外还有钴、锰、镍等离子。重金属离子在脱硫废液中的总含量为10-500ppm，主要来源于脱硫液中的含过渡金属的催化剂，以及因设备腐蚀而进入脱硫液中的金属成分。在进行脱硫废液提盐的过程中，必须首先将这些过渡金属离子除去，以保障后续提盐工艺的稳定进行，并确保最终提盐产品的质量。因此，重金属离子的脱除是焦炉煤气脱硫废液资源化治理必不可少的环节。

由于脱硫废液中所含的硫氰酸铵、硫代硫酸铵等物质本身具有非常良好的络合性能，普通的沉淀剂，如碳酸盐、磷酸盐等不能使脱硫废液中的微量重金属离子完全沉淀出来，因而有必要选择效果更佳的沉淀试剂。

国内专利200910081755.8中提出在脱硫废液的提盐过程中，在高温下加入螯合剂与硫化铵沉淀剂来去除重金属离子污染，其用量为100～500ppm。但在实际操作过程中，高温下硫化铵会分解释放出剧毒的硫化氢气体，既形成了一定的安全隐患，还影响了沉淀剂的使用效率，必须增加额外的气体吸收装置，使用非常不便。此外，过多的沉淀剂组分也对脱硫废液引入了新的杂质，给提盐治理造成新的困难。因此，有必要引入一种新的适用于焦炉煤气HPF法脱硫废液的重金属离子沉淀剂，组分单一，使用方便，去除重金属离子效率高，安全性好。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种螯合型沉淀剂的合成方法与使用方法，它可以用于去除HPF法焦炉煤气脱硫废液中重金属离子，具有成分单一，使用方便、高效、快速、安全、掺入量低的特点。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种螯合型沉淀剂的合成方法：

1） 将2-卤代吡啶在催化剂存在的条件下与双氧水按照1：1～2的摩尔比在80℃下反应12～16小时，制得2-卤代吡啶-Ｎ-氧化物水溶液；

2） 将2-卤代吡啶-Ｎ-氧化物水溶液与巯基化试剂按照摩尔比1：1～2进行反应，用强碱调节体系pH大于10，制得2.巯基吡啶-Ｎ-氧化物碱金属盐水溶液；

3） 在0～40℃下，使用无机酸将2-巯基吡啶-Ｎ-氧化物碱金属盐水溶液调节至pH＝1～3，析出吡啶硫酮白色晶体，过滤后得到纯品；

4） 将吡啶硫酮与氨水在惰性气体保护下反应制得目标产物吡啶硫酮铵。

本发明中，所述的2-卤代吡啶为2-氯吡啶或者2-溴吡啶。

本发明中，所述的2-卤代吡啶与双氧水反应的催化剂为：五氧化二钒、钨酸、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐中的一种或几种的混合物。

本发明中，所述的巯基化试剂为：硫化钠、硫化铵、硫脲、硫氢化钠中的一种或几种的混合物。

本发明中，提供强碱性反应条件的物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、四丁基氢氧化铵、碳酸钠中的一种或几种的混合物。

本发明中，所述的无机酸为盐酸或稀硫酸。

本发明中，所述的惰性气体为氮气、氩气中的一种或几种的混合物。