【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用溴盐废水制备溴甲烷的装置及方法，属于高溴盐废水的资源化利用。
技术介绍
1、溴作为一种活泼的非金属元素，能够与多种物质进行反应，生成的溴化物被广泛应用于医药、农药、阻燃剂、感光材料、石油制品等领域。自然界中的溴主要以无机溴化物形式存在于海水、盐湖水、地下卤水、油气田水等资源中。我国的溴资源主要集中在环渤海湾一带，溴素产量占国内总产量的70％以上。随着地下卤水的持续开采，国内溴产量严重不足，每年进口溴素约4-6万吨。
2、很多化工企业都会用到含溴原料或试剂，比如溴甲烷、溴乙烷、溴化苄、n-溴代琥珀酰亚胺(nbs)、二溴海因、氢溴酸等，会产生含溴的副产物，如溴盐固废或液废等。溴在一些反应过程中仅仅起到了搭桥、定位等作用，并没有进入到目标产品中，最终以溴盐固废或液废的形式呈现。早些年，很多企业都不重视从溴盐中回收利用溴素资源，主要原因有：(1)产生的溴盐量较小，溴素价格低，回收利用价值不高；(2)利用溴盐提取溴素工艺较复杂，溴素易挥发、腐蚀性强，安全隐患多、环境污染风险高，安环评不易通过。近些年，随着全球产业链竞争的加剧，溴素价格的大幅波动，溴资源的重要性越来越明显，已成为影响企业生产、效益的主要因素之一。因此，溴资源的回收和重复利用越来越受到业界的重视。
3、溴甲烷又称甲基溴或溴代甲烷，是一种典型的有机溴化物，常温常压下为无臭气体，沸点3.6℃。溴甲烷具有强烈的熏蒸作用，能高效、广谱地杀灭各种有害生物。另外，溴甲烷还是很多医药、农药等精细化工产品制备过程的关键原料，在化工领域有着广泛的应
4、工业生产中溴盐废液通常采用三效蒸发、重结晶等处理方式获得固体溴盐，然后利用溴盐提取溴素，制备溴下游化合物，实现溴的再利用。然而，通过溴盐废水提取溴，然后采用上述(3)的方法制备溴甲烷，工艺路线长，能耗高，经济性差。
技术实现思路
1、根据以上现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用溴盐废水制备溴甲烷的装置及方法。该工艺方法可实现溴离子的转化率达到98％以上，溴甲烷的纯度达到99％以上。有效实现了含溴废水中溴离子的高效资源化利用。
2、为实现以上目的，所采用的技术方案是：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种利用溴盐废水制备溴甲烷的装置，包括反应容器，所述反应容器设有气相出口，所述气相出口通过一级冷凝器与中和容器的气相进口相连，所述中和容器的气相出口通过一级干燥塔与二级冷凝器的物料进口相连，所述二级冷凝器的物料出口连接有低温储液罐，所述低温储液罐的气相出口依次通过三级冷凝器和二级干燥塔与排空口相连，所述低温储液罐设有溴甲烷液体出口，所述反应容器还设有至少一个物料进口，所述中和容器还设有碱液进口。
4、采取上述技术方案的有益效果包括：三级冷凝器的主要作用在于将来自低温储液罐内的微量溴甲烷气体在三级冷凝器的作用下回流至低温储液罐内，二级干燥塔的作用是将通过排空口进入的微量空气进行干燥，防止空气中的水分影响溴甲烷产品的纯度。
5、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下的改进：
6、进一步，所述反应容器的底部设有反应液出口。
7、进一步，所述反应容器内设有搅拌器。
8、进一步，低温储液罐设有制冷组件。
9、更进一步，所述制冷组件为制冷器。
10、进一步，所述反应容器上设有通气口。
11、采取上述进一步技术方案的有益效果在于：加料过程中需要打开通气口释放内部压力，方便加料。
12、进一步，所述物料进口连接有进料泵。
13、进一步，所述一级冷凝器通过缓冲器与中和容器相连通。
14、进一步，中和容器的气相进口的端部插入所述中和容器的液面以下。
15、采取上述两步进一步技术方案的有益效果在于：缓冲器能够起到平稳压力波动、调节流量、隔离和减少冲击以及提高系统效率的作用，防止倒吸，中和容器的气相进口的端部插入所述中和容器的液面以下，能够使得溴甲烷中的酸性成分充分与中和容器中的稀碱溶液发生中和反应。
16、进一步，所述中和容器设有中和液出口。
17、进一步，所述一级冷凝器与中和容器之间、中和容器与一级干燥塔之间、一级干燥塔与二级冷凝器之间设有压力表。
18、进一步，所述二级干燥塔与排空口之间设有尾气吸收装置。
19、再进一步，所述低温储液罐上连接有压力表。
20、本专利技术的目的之二在于提供一种利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，包括以下步骤：
21、(1)将溴盐废水通过物料进口加入反应容器中，并启动一级冷凝器，将稀碱溶液通过碱液进口加入中和容器中，在搅拌器的搅拌下，将浓硫酸通过物料进口加入反应容器，根据反应容器中反应液的温度，控制浓硫酸加入速度，调节反应温度，进行保温反应；
22、(2)启动二级冷凝器、三级冷凝器和低温储液罐的制冷组件，使二级冷凝器、三级冷凝器、低温储液罐达到冷却温度，向反应容器中缓慢加入甲醇，逐渐升温，并控制温度，以保证体系中的原料得以反应完全，反应容器生成的气体依次经过一级冷凝器、中和容器、一级干燥塔，然后经过二级冷凝器形成溴甲烷液体进入低温储液罐内。
23、采取上述技术方案的有益效果在于：反应容器生成的溴甲烷气体先经过一级冷凝器，一级冷凝器可以将溴甲烷气体中夹带的甲醇回流入反应容器中，而后经过缓冲器进入中和容器，中和容器中有稀碱溶液，其作用是除去溴甲烷气体中的溴化氢等酸性气体，然后经过干燥塔除水干燥，进入二级冷凝器，溴甲烷气体在二级冷凝器中冷凝成溴甲烷液体，进入低温储液罐。
24、进一步，所述利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，还包括以下步骤：反应结束，使用压缩设备将溴甲烷液体转移至储气瓶中。
25、进一步，所述利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，还包括以下步骤：将反应容器中的反应液通过反应液出口排出，进行中和、析盐等处理。
26、进一步，所述溴盐废水含有溴化钠、溴化钾、溴化镁、溴化锌中的至少一种；所述溴盐废水中溴离子质量浓度为28％～39％，其他卤素离子的总质量浓度＜0.01％，所述溴盐废水的ph为1～12；化学耗氧量cod＜2000mg/l。
27、进一步，所述浓硫酸质量浓度为95％～98％，h2so4与溴离子的物质的量之比为：1.3～2.0:1，甲醇与溴离子的物质的量之比为1.5～2.0:1。
28、进一步，所述一级冷凝器的冷却温度为5～15℃，二级冷凝器的冷却温度为-25～-35℃，三级冷凝器的冷却温度为-20～-30℃，低温储液罐的冷却温度为-20～-25℃。
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【技术保护点】
1.一种利用溴盐废水制备溴甲烷的装置，包括反应容器，其特征在于，所述反应容器设有气相出口，所述气相出口通过一级冷凝器与中和容器的气相进口相连，所述中和容器的气相出口通过一级干燥塔与二级冷凝器的物料进口相连，所述二级冷凝器的物料出口连接有低温储液罐，所述低温储液罐的气相出口依次通过三级冷凝器和二级干燥塔与排空口相连，所述低温储液罐设有溴甲烷液体出口，所述反应容器还设有至少一个物料进口，所述中和容器还设有碱液进口。
2.根据权利要求1所述利用溴盐废水制备溴甲烷的装置，其特征在于，所述反应容器的底部设有反应液出口，所述反应容器内设有搅拌器。
3.根据权利要求1所述利用溴盐废水制备溴甲烷的装置，其特征在于，低温储液罐设有制冷组件。
4.一种利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，所述溴盐废水含有溴化钠、溴化钾、溴化镁、溴化锌中的至少一种；所述溴盐废水中溴离子质量浓度为28％～39％，其他卤素离子的总质量浓度＜0.01％，所述溴盐废水的pH为1～12；化学耗氧
6.根据权利要求4所述的利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，所述浓硫酸质量浓度为95％～98％，H2SO4与溴离子的物质的量之比为：1.3～2.0:1，甲醇与溴离子的物质的量之比为1.5～2.0:1。
7.根据权利要求4所述的利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，所述一级冷凝器的冷却温度为5～15℃，二级冷凝器的冷却温度为-25～-35℃，三级冷凝器的冷却温度为-20～-30℃，低温储液罐的冷却温度为-20～-25℃。
8.根据权利要求4所述的利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，步骤(1)所述浓硫酸加入时反应容器的内温≤40℃，浓硫酸加入完毕，升温至45～55℃，并保温反应0.5～1小时。
9.根据权利要求4所述的利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，步骤(2)所述甲醇加入时反应容器的内温为45～55℃，甲醇加入完毕，缓慢升温至70～80℃，并保温反应3～4小时。
10.根据权利要求4～9任一项所述的利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，所述稀碱溶液为质量浓度1％～3％的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
...【技术特征摘要】
1.一种利用溴盐废水制备溴甲烷的装置，包括反应容器，其特征在于，所述反应容器设有气相出口，所述气相出口通过一级冷凝器与中和容器的气相进口相连，所述中和容器的气相出口通过一级干燥塔与二级冷凝器的物料进口相连，所述二级冷凝器的物料出口连接有低温储液罐，所述低温储液罐的气相出口依次通过三级冷凝器和二级干燥塔与排空口相连，所述低温储液罐设有溴甲烷液体出口，所述反应容器还设有至少一个物料进口，所述中和容器还设有碱液进口。
2.根据权利要求1所述利用溴盐废水制备溴甲烷的装置，其特征在于，所述反应容器的底部设有反应液出口，所述反应容器内设有搅拌器。
3.根据权利要求1所述利用溴盐废水制备溴甲烷的装置，其特征在于，低温储液罐设有制冷组件。
4.一种利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的利用溴盐废水制备溴甲烷的方法，其特征在于，所述溴盐废水含有溴化钠、溴化钾、溴化镁、溴化锌中的至少一种；所述溴盐废水中溴离子质量浓度为28％～39％，其他卤素离子的总质量浓度＜0.01％，所述溴盐废水的ph为1～12；化学耗氧量cod＜2000...
【专利技术属性】
技术研发人员：张成新，唐星三，李善清，
申请(专利权)人：山东省海洋化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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