[發明專利]一種用于精餾塔內件阻垢的改性碳納米涂層

有效

• 申請號: 201210164306.1
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN103421361A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 孟華;黃玲華;劉晨明;林曉
• 申請（專利權）人: 北京賽科康侖環保科技有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C23C16/44;B01D3/14;B01D3/32;B01J19/02;B01J19/30
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發明領域

本發明涉及一種精餾塔填料和塔板表面的涂層材料，特別是涉及一種能夠在高鹽、高堿、高鈣鎂和含有重金屬的廢水處理中使用的精餾塔填料和塔板的防結垢涂層材料。

背景技術

在冶金、化工、化肥、食品加工、電鍍等行業的生產過程中，常產生大量高濃度氨氮廢水，由于這種廢水氨氮濃度能夠達到3000～80000mg/L而且無機鹽濃度較高，難以使用一般的生物方法處理，因此常采用物化方法進行處理。專利200710099139.6公開了一種處理有色金屬加工含氨和硫酸根廢水的方法，提出了使用精餾塔來進行氨的脫除并實現氨水資源化回收；專利200410064524.3也公開了一種用于脫氨的塔設備，成功實現了高濃度氨氮廢水的處理。但由于工業廢水中固體顆粒物、鈣、鎂和重金屬等物質含量較高，且精餾脫氨時需要把廢水pH調節到堿性，更容易導致鈣鎂的沉淀結垢，因此在塔設備運行過程中容易造成塔內件堵塞的問題，從而導致精餾塔需要頻繁停車清理，難以長期穩定運行。

為了防止沉淀堵塞精餾塔，常采用的方法有添加阻垢劑(201010203902.7，95121858.1，98115511.1)、增加除垢設備(200920136546.4)、增加塔板開孔大小等。這些方法在一定程度上改善了塔內件結垢的問題，但都存在各自的問題，例如：添加阻垢劑會引入其他物質，造成脫氨后的廢水水質不達標，而且增加運行成本；增加除垢設備能夠將沉淀處理為微小的結晶從而使其難以在塔內件上富集，從而起到防止結垢的作用，但這種方法需新增專用設備，增加了設備投資和工程占地面積；增加塔板開孔大小可以減緩結垢堵塞，但容易造成漏液和穿透，造成處理后的水被污染，其應用受到較大限制。通過精餾塔內件材料的改性而減少結垢是較為可行的方法，專利98118092.2公開了一種能夠緩解管道結垢的涂料，能夠降低沉淀物在管壁上的沉積，但該涂料使用后具有一定的厚度，對精餾塔的通量和流體力學性質會造成明顯的影響，且耐熱能力難以滿足精餾脫氨過程的需要。

因此，開發一種厚度很小，且能夠長期耐受160℃以上工作穩定的抗結垢涂層，對于解決精餾脫氨過程的設備結垢、堵塞問題具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的高氨氮、易結垢的高鹽廢水處理過程中設備結構的問題；從而提供一種用于精餾塔內件表面改性碳納米涂層材料，該材料能夠阻止碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鈣、氫氧化鎂、硫酸鈣、磷酸鈣和重金屬氫氧化物等在精餾塔內件上的沉積，具有厚度很小，耐高溫的特點。

本發明提供的用于精餾塔內件表面磷、硫改性碳納米涂層材料的制備方法，包括如下步驟：

1)原料配制：在冰水浴條件下，取雙二苯基膦甲烷，二巰基甲烷按照一定比例混合均勻，并保存在冰水浴中；

2)改性碳納米材料制備：取一定質量的步驟1)得到的混合液，使用計量泵以0.1～200g/min的速度注入氬氣氛管式爐中，迅速加熱至1000～1300℃，此時原料液完全氣化，保持該氣化物在此步驟管式爐中的停留時間大于2秒，其目的是使其充分原子化；

3)化學氣相原位沉積：將需要涂層的塔內件放置于氫氣或氬氣氛管式爐內，溫度控制在500～1300℃，將步驟2)得到的氣化物通入此步驟管式爐中，保溫10～60分鐘；

4)改性碳納米涂層生成：將步驟3)處理后的塔內件轉移至0～90℃的恒溫器內，使其溫度迅速降低，最終在表面生成巰基和磷接枝的三維碳納米結構，該結構能夠有效抑制鈣鹽和鎂鹽在表面沉積，且耐溫不低于160℃、不易脫落。

前述精餾塔內件指安裝于精餾塔內部的零件，包括：塔板、填料、蒸汽噴布管、液體分布器，及這些零件的配套零部件。

上述步驟1)中所述的雙二苯基膦甲烷的分子式為C₂₅H₂₂P₂、二巰基甲烷的分子式為CH₄S₂。所述的一定比例指雙二苯基膦甲烷，二巰基甲烷的質量比為40∶1～1∶10。

上述步驟2)中所述的取一定質量，是指按照需涂層處理的塔內件表面積計算，每平方米加入0.1g。所述的氬氣氛，其中含氧量應小于0.1％。所述的停留時間指原料液進入管式爐到氣化物離開管式爐的時間。

上述步驟3)中所述的氫氣或氬氣氛，其中含氧量應小于0.1％，含氮量應小于0.2％。

上述步驟4)中所述的恒溫器，其性能要求是在物料放置到其中時，保持溫度波動小于20℃。

與現有技術相比，本發明所述的優點在于：