CN102211992A

CN102211992A - 一种回收己二酸生产废液中二元酸工艺

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Publication number: CN102211992A
Application number: CN2011100960464A
Authority: CN
Inventors: 李文辉; 刘国强; 王军利; 罗绍伟; 王维山
Original assignee: HUNAN BAILI ENGINEERING SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: HUNAN BAILI ENGINEERING SCI-TECH Co Ltd
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: CN102211992B

Abstract

本发明公开了一种用于回收己二酸生产废液中二元酸工艺。采用两效蒸发连续脱水工艺替代现有常用的半连续单效蒸发工艺。通过降低一效的操作压力，提高二效的操作压力，利用两效间的压力差与温度差，将二效的汽液分离蒸汽作为一效蒸发器的热源。与半连续单效废液蒸发工艺相比，采用本工艺节能约40～50%。

Description

一种回收己二酸生产废液中二元酸工艺

技术领域

本发明涉及一种处理工业废液的工艺，尤其是一种处理己二酸废液中精制混合二元酸的工艺。

背景技术

由环己醇或醇酮混合物在铜钒盐催化剂的作用下，经硝酸氧化生产己二酸过程中，会产生大量废液，其中废液中含15～25%的混合二元酸，其余成分主要是水。混合二元酸作为己二酸生产过程中的副产物，其主要有机成分为戊二酸、丁二酸、己二酸。目前，国内生产己二酸的主要生产厂家处理己二酸生产废液采用常规的单效废液蒸发工艺，半连续生产。该工艺首先需要消耗大量的一次蒸汽将己二酸废液中的水分蒸发，存在传热系数低，能耗高，操作不便的不足；另外，在160～180℃温度下，使溶液中的硝酸分解成水和氮氧化物气体蒸发出来，在高温下，产品二元酸挥发或分解损失、焦化、质量差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种回收己二酸生产废液中二元酸工艺，在回收二元酸的同时，降低能耗，改善产品质量，降低运行成本，取得较好的经济效益。

本工艺主要包括一效蒸发、二效蒸发、二级蒸发等浓缩单元及二元酸熔融结片等工序；本工艺流程由一效升膜蒸发器、二效升膜蒸发器、接收罐、一效冷凝器、二级升膜蒸发器和泵等组成。

本发明的技术方案是：

两效蒸发连续脱水工艺是：采用两台配有特殊结构部件的升膜式蒸发器组成一个两效蒸发浓缩系统，并配置相应的接收罐及必要的冷凝器等设备，脱除己二酸生产废液中的水、硝酸及氮氧化物气体等杂质，回收二元酸。其中一效蒸发采用负压升膜蒸发工艺，二效蒸发采用正压升膜蒸发工艺；通过提高二效的压力，二效产生的二次蒸汽，作为热源逆流回一效蒸发器加热室；其一效的操作压力为0.035～0.09MPa（绝压），一效的操作温度为70～100℃；其二效的操作压力为0.105～0.6MPa（绝压），二效的操作温度为105～165℃。

双效蒸发增浓回收系统采用上述技术方案，产生的积极效果是：

利用二效蒸发器与一效蒸发器的压力差，将二效产生的二次蒸汽作为一效的加热介质，这样仅二效需要消耗一次蒸汽，节约了一次蒸汽用量，充分利用了二次蒸汽的潜热，达到了节约能源的目的；另外，一效的蒸发器作为二效二次蒸汽的冷凝器，还节约了冷却水用量。

一效蒸发在减压条件下，蒸发的操作温度全面降低，使硝酸尽可能的在较低的温度下蒸发，从而二效产生的二次蒸汽中少含硝酸及氮氧化物气体。

蒸发过程生产的含硝酸及氮氧化物气体通过真空泵抽取后送回主装置，回收其中NO₂及硝酸等有用成分，在简化了本装置废气处理设施的同时，还可降低主装置的硝酸消耗。

另外，一效蒸发器及二效蒸发器，顶部均配备了旋流板式汽液分离部件，汽液分离不用再配套汽液分离设备，简化了设备，节约了投资。

与间歇式单效废液蒸发工艺相比，采用本两效连续蒸发工艺，节能效果较为显著，工艺装置连续运行。

与罐式蒸发器相比，采用升膜蒸发设备传热效率高，缩短了物料在高温下的停留时间，减少了二元酸焦化，产品质量稳定。

下面按附图1所示，将两效连续蒸发工艺做进一步的详细说明：

回收罐1内的己二酸废液，由回收液泵2送到预热器3，预热后进入一效蒸发器4的加热室，料液受热后不断地汽化蒸发，沿管内壁成膜状向上流动，进入一效蒸发器4上部的汽液分离室，分离室顶部的气相排至一效气体冷凝器6，一效蒸发浓缩的液相由汽液分离室底部排出管进入一效接收罐5，一效接收罐5中未分离的少量气体由顶部排至一效气体冷凝器6，冷凝器6中的液相直接进入冷凝液罐14，而不凝气被抽入真空系统13。

一效接收罐5中蒸发浓缩的液相由底部经二效进料泵7送入二效蒸发器8进一步蒸发浓缩，蒸发浓缩的液相由二效蒸发器8分离室底部排出管流入二效接收罐9；气相由二效蒸发器8分离室顶部排出。

二效蒸发器8分离室顶部排出的蒸汽利用二效和一效间的压差送至一效蒸发器4的加热室壳程，为一效蒸发提供热量，经换热后，二次蒸汽被冷凝后直接进入冷凝液罐14，而不凝气被抽入真空系统13。二效蒸发器的热源为低压蒸汽，并通过其量来控制二效蒸发的温度和压力。

二效接收罐9中的浓缩二元酸由二级蒸发加料泵10输送到二级升膜蒸发器11，气相进入二级蒸发冷凝罐12，脱除残余水份的熔融二元酸产品靠位差流入熔融二元酸罐15，然后进入结片和包装工序，而不凝气被抽入真空系统13。

进入真空系统13的不凝气（包括蒸发过程中产生的硝酸蒸汽和氮氧化物气体）送回主装置，以回收利用。

附图说明

图1为两效蒸发及二级蒸发脱废液流程图。

图中：1、回收罐，2、回收液泵，3、预热器，4、一效蒸发器，5、一效接收罐，6、一效气体冷凝器，7、二效进料泵，8、二效蒸发器，9、二效接收罐，11、二级升膜蒸发器，12、二级蒸发冷凝罐，13、真空系统，14、冷凝液罐， 15、熔融二元酸罐。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

下述实施例中均为两效逆流蒸发单元与单效蒸发的比较。两效逆流蒸发单元包括一效升膜蒸发器、一效缓冲罐、一效冷凝器、二效进料泵、二效升膜蒸发器和二效缓冲罐；单效蒸发装置由升膜蒸发器、分离罐和冷凝器组成。

若己二酸生产装置产能为16万吨/年，则产生混二元酸约9600吨/年；现以年处理量为含二元酸9600吨不同浓度的己二酸废液为例进行说明，以下各实施例，年处理量均为该规模。

实施例1：

两效蒸发连续脱废液工艺流程，如图1所示。两效蒸发装置的主要操作条件为：一效升膜蒸发器和一效接收罐的操作压力为40kPa（绝压），温度为77℃；二效单元的操作压力为105kPa（绝压），温度为105℃。以年开工8000小时计，进料量为8000千克/小时，温度为60℃，常压，其中两效蒸发单元进出物料组成如表1所示。

表1 两效蒸发单元进出物料组成

组分	进料	一效蒸发出料	二效蒸发出料
				W（二元酸）%	15.0	24.0	78.2
W（硝酸）%	1.0	1ppm	0
				W（水）%	83.8	76.0	21.8

单效蒸发进料量、进料状态及组成均与两效蒸发相同。单效蒸发与两效蒸发单元一次蒸汽能耗和二次蒸汽冷却需放出的热量对比列于表2

表2 双效蒸发与单效蒸发对比

项目	供热量/ kw/t	冷却量/ kw/t
			单效蒸发	554.0	-561.9
两效蒸发	284.4	-293.8

两效蒸发系统中，二效的二次蒸汽作为一效的加热介质，仅二效需要消耗一次蒸汽，由表2可见，每处理1吨相同浓度的己二酸废液，采用两效蒸发比单效蒸发，节能约48.7%，可节约蒸汽用量一半左右；由于一效蒸发器为二效二次蒸汽的冷凝器，两效蒸发比单效蒸发可节约冷却水用量47.7%。另外，由表1可见，采用两效蒸发，废液中的硝酸通过一效已在较低的温度下几乎蒸发完全，减少了硝酸在后续蒸发中的分解。

实施例2：

两效蒸发连续脱废液工艺流程，如图1所示。两效蒸发装置的主要操作条件为：一效升膜蒸发器和一效接收罐的操作压力为70kPa（绝压），温度为91℃；二效单元的操作压力为200kPa（绝压），温度为135℃。以年开工8000小时计，进料量为6000千克/小时，温度为60℃，常压进料，其中两效蒸发单元进出物料组成如表3所示。

表3 两效蒸发单元进出物料组成

组分	进料	一效蒸发出料	二效蒸发出料
				W（二元酸）%	19.5	30.9	78.2
W（硝酸）%	1.0	1ppm	0
				W（水）%	79.4	69.0	21.8

单效蒸发进料量、进料状态及组成均与两效蒸发相同。单效蒸发与两效蒸发单元一次蒸汽能耗和二次蒸汽冷却需放出的热量对比列于表4。

表4 双效蒸发与单效蒸发对比

项目	供热量/ kw/t	冷却量/ kw/t
			单效蒸发	385.0	-388.5
两效蒸发	200.8	-213.3

两效蒸发系统中，二效的二次蒸汽作为一效的加热介质，仅二效需要消耗一次蒸汽。由表4可见，每处理1吨相同浓度的己二酸废液，采用两效蒸发比单效蒸发，节能约47.8%，可节约蒸汽用量一半左右；一效蒸发器为二效的冷凝器，两效蒸发比单效蒸发可节约冷却水用量45.1%。另外，由表3可见，采用两效蒸发，废液中的硝酸通过一效已在较低的温度下几乎蒸发完全，减少了硝酸在后续蒸发中的分解。

实施例3：

两效蒸发连续脱废液工艺流程，如图1所示。两效蒸发装置的主要操作条件为：一效升膜蒸发器和一效接收罐的操作压力为60kPa（绝压），温度为87℃；二效单元的操作压力为150kPa（绝压），温度为125℃。以年开工8000小时计，进料量为6667千克/小时，温度为60℃，常压进料，其中两效蒸发单元进出物料组成如表5所示。

表5 两效蒸发单元进出物料组成

组分	进料	一效蒸发出料	二效蒸发出料
				W（二元酸）%	18.0	28.8	79.5
W（硝酸）%	1.0	1ppm	0
				W（水）%	81.0	71.2	20.5

单效蒸发进料量、进料状态及组成均与两效蒸发相同。单效蒸发与两效蒸发单元一次蒸汽能耗和二次蒸汽冷却需放出的热量对比列于表6。

表6 双效蒸发与单效蒸发对比

项目	供热量/ kw/t	冷却量/ kw/t
			单效蒸发	508.7	-513.7
两效蒸发	269.7	-277.1

两效蒸发系统中，二效的二次蒸汽作为一效的加热介质，仅二效需要消耗一次蒸汽，由表6可见，每处理1吨相同浓度的己二酸废液，采用两效蒸发比单效蒸发，节能约47.0%，可节约蒸汽用量一半左右；由于一效蒸发器为二效二次蒸汽的冷凝器，两效蒸发比单效蒸发可节约冷却水用量46.1%。另外，由表5可见，采用两效蒸发，废液中的硝酸通过一效已在较低的温度下几乎蒸发完全，减少了硝酸在后续蒸发中的分解。

实施例4：

两效蒸发连续脱废液工艺流程，如图1所示。两效蒸发装置的主要操作条件为：一效升膜蒸发器和一效接收罐的操作压力为88kPa（绝压），温度为97℃；二效单元的操作压力为350kPa（绝压），温度为155℃。以年开工8000小时计，进料量为5455千克/小时，温度为60℃，常压进料，其中两效蒸发单元进出物料组成如表7所示。

表7 两效蒸发单元进出物料组成

组分	进料	一效蒸发出料	二效蒸发出料
				W（二元酸）%	22.0	33.1	79.5
W（硝酸）%	1.0	1ppm	0
				W（水）%	77.0	66.9	20.5

单效蒸发进料量、进料状态及组成均与两效蒸发相同。单效蒸发与两效蒸发单元一次蒸汽能耗和二次蒸汽冷却需放出的热量对比列于表8。

表8 双效蒸发与单效蒸发对比

项目	供热量/ kw/t	冷却量/ kw/t
			单效蒸发	477.2	-480.0
两效蒸发	245.1	-255.3

两效蒸发系统中，二效的二次蒸汽作为一效的加热介质，仅二效需要消耗一次蒸汽，由表8可见，每处理1吨相同浓度的己二酸废液，采用两效蒸发比单效蒸发，节能约48.6%，可节约蒸汽用量一半左右；由于两效蒸发比单效蒸发可节约冷却水用量46.8%。另外，由表7可见，采用两效蒸发，废液中的硝酸通过一效已在较低的温度下几乎蒸发完全，减少了硝酸在后续蒸发中的分解。

实施例5：

两效蒸发连续脱废液工艺流程，如图1所示。两效蒸发装置的主要操作条件为：一效升膜蒸发器和一效接收罐的操作压力为83kPa（绝压），温度为95℃；二效单元的操作压力为260kPa（绝压），温度为130℃。以年开工8000小时计，进料量为4800千克/小时，温度为80℃，常压进料，其中两效蒸发单元进出物料组成如表9所示。

表9 两效蒸发单元进出物料组成

组分	进料	一效蒸发出料	二效蒸发出料
				W（二元酸）%	24.6	37.2	78.2
W（硝酸）%	1.0	1ppm	0
				W（水）%	74.4	62.8	21.8

单效蒸发进料量、进料状态及组成均与两效蒸发相同。单效蒸发与两效蒸发单元一次蒸汽能耗和二次蒸汽冷却需放出的热量对比列于表10。

表10 双效蒸发与单效蒸发对比

项目	供热量/ kw/t	冷却量/ kw/t
			单效蒸发	464.1	-463.9
两效蒸发	240.3	-252.6

两效蒸发系统中，二效的二次蒸汽作为一效的加热介质，仅二效需要消耗一次蒸汽，由表10可见，每处理1吨相同浓度的己二酸废液，采用两效蒸发比单效蒸发，节能约48.2%，可节约蒸汽用量一半左右；由于一效蒸发器为二效二次蒸汽的冷凝器，由表10可见，两效蒸发比单效蒸发可节约冷却水用量45.5%。另外，由表9可见，采用两效蒸发，废液中的硝酸通过一效已在较低的温度下几乎蒸发完全，减少了硝酸在后续蒸发的分解。

由上例可知，与间歇式单效废液蒸发工艺相比，采用两效连续蒸发工艺节能显著，尽早将硝酸在低温下脱除，减少硝酸在后续蒸发过程中的分解，降低了氮氧化物气体的尾气处理成本，取得了较好的环境效益与经济效益。

Claims

1.一种回收己二酸生产废液中二元酸工艺，其特征在于：采用两台升膜式蒸发器组成一个两效蒸发浓缩系统，并配置相应的接收罐及冷凝器，脱除己二酸生产废液中的水、硝酸及氮氧化物气体，回收二元酸；其中一效蒸发采用负压升膜蒸发工艺，二效蒸发采用正压升膜蒸发工艺；通过提高二效的压力，二效产生的二次蒸汽，作为热源逆流回一效蒸发器加热室；其一效的操作压力为0.035～0.09MPa（绝压），一效的操作温度为70～100℃；其二效的操作压力为0.105～0.6MPa（绝压），二效的操作温度为105～165℃。

2.根据权利要求1所述的回收己二酸生产废液中二元酸工艺，其特征在于：两效蒸发连续脱水工艺是：回收罐（1）内的己二酸废液，由回收液泵（2）送到预热器（3），预热后进入一效蒸发器（4）的加热室，受热后进入一效蒸发器（4）上部的汽液分离室，分离室顶部的气相排至一效气体冷凝器（6），一效蒸发浓缩的液相由汽液分离室底部排出管进入一效接收罐（5），一效接收罐（5）中未分离的少量蒸汽由顶部排至一效气体冷凝器（6），冷凝器（6）中的液相直接进入冷凝液罐（14），而不凝气被抽入真空系统（13）；一效接收罐（5）中蒸发浓缩的二元酸由底部经二效进料泵（7）送入二效蒸发器（8）进一步浓缩，蒸发浓缩的液相由二效蒸发器（8）分离室底部排出管流入二效接收罐（9），气相由二效蒸发器（8）分离室顶部排出；二效蒸发器（8）分离室顶部排出的蒸汽利用二效和一效的压差逆流送至一效蒸发器（4）的加热室壳程，为一效蒸发提供热量，经换热后，二次蒸汽被冷凝后直接进入冷凝液罐（14），而不凝气被抽入真空系统（13），二效蒸发器的热源为低压蒸汽，并通过它来控制二效单元的温度和压力；二效接收罐（9）中的浓缩的二元酸由二级蒸发加料泵（10）输送到二级升膜蒸发器（11），气相进入二级蒸发冷凝罐（12），底部熔融二元酸产品靠位差流入熔融二元酸罐（15），然后进入结片和包装工序。

3.根据权利要求2所述的回收己二酸生产废液中二元酸工艺，其特征在于：一效蒸发器为顶部带旋流板式汽液分离部件的升膜式蒸发器。

4.根据权利要求2所述的回收己二酸生产废液中二元酸工艺，其特征在于：二效蒸发器为顶部带旋流板式汽液分离部件的升膜式蒸发器。