CN102381794B - 一种醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺及装置，该工艺将醇酸树脂废水中的苯甲酸、苯酐等原料萃取到二甲苯中，然后通过蒸馏实现原料的浓缩和二甲苯的分离，分离后的二甲苯作为萃取溶剂循环使用，由于二甲苯也用作酯化反应的溶剂，因此经蒸馏浓缩后的原料液无需进一步的纯化，便可直接回用于醇酸树脂酯化反应釜。本发明同时根据该工艺设计了醇酸树脂废水资源化综合处理的装置。本发明装置及工艺一方面实现废水资源化，回收废水中95％以上的苯甲酸和苯酐，同时显著降低废水COD值，大大降低后续处理的难度，并且降低了运行成本。

Description

一种醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺及装置

技术领域

本发明属于精细化工清洁生产领域，具体涉及一种醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺及装置。

背景技术

树脂生产废水是指在树脂生产过程中，由原料发生聚合反应后生成的缩合水。醇酸树脂废水中的主要成分为溶解性的反应原料和小分子聚合物半成品，这些小分子聚合物由多元酸与多元醇聚合而成，由于分子中含有羟基和羧基而易溶于水中，此外，在生产过程中会加入一定量改性助剂以及挥发性有机溶剂。树脂厂主要的生产原料、助剂及溶剂包括苯酐(邻苯二甲酸酐)、季戊四醇、二甲苯、1，4二氧六环、苯酚、于丁醇等，它们的理化性质如表1。其中邻苯二甲酸是苯酐的水解物，跟季戊四醇都有较大的溶解度，两者作为合成醇酸树脂的反应原料，是构成废水中高浓度COD的主要成分。醇酸树脂废水具有以下特点：

1.pH较低，这意味着废水中含有树脂合成原料苯甲酸和苯酐；

2.氯化物含量低，水中无机盐含量低，水的pH缓冲性能较低；

3.COD含量较高，有机物类应该以酸洗有机物为主；

4.总固体含量较高，总固体多为高沸点、低饱和蒸汽压的有机物；

5.从废水产生的过程来看，缺乏生物处理需要的氮、磷、甚至缺乏生物体所需的基本电解质(无机盐)。

醇酸树脂生产废水是树脂行业公认的一种处理难度很大的废水。目前一般采用焚烧的方法处理，不仅费用昂贵，消耗大量能源，而且造成资源浪费，产生二次污染。除此之外，还有蒸发法回收废水中的原料，实现废水资源化的技术。将醇酸树脂废水投入蒸馏釜，加热升温，蒸馏釜内导热油温度控制在130-150℃，同时打开蒸馏釜中的竖冷夹套冷却水，使反应釜内的气温控制在125-135℃进行蒸馏脱水，当蒸馏釜的竖冷顶部气温升至135℃时，蒸馏釜开冷油及冷却水降温，温度降至50℃时，蒸馏釜内余料为醇酸树脂酯化废水的回收提取物。蒸馏法一方面对酯化废水中有用物质进行有效回收利用制造醇酸树脂，降低树脂配方成本，另一方面由于酯化原废水经本制备方法处理后，蒸馏出的废水其COD由原废水的＞20万下降到＜3000，BOD由原废水的＞5万下降到＜1000，从而可提高生化污水的处理量及降低处理费用。但由于水的比热大，蒸馏法同样消耗大量热能，除非生产企业有多余的热能(如废蒸汽)可利用，否则，单独上一套蒸馏装置从效废比角度考虑是不合理的，难以推广使用。

发明内容

本发明的目的是针对醇酸树脂废水目前缺乏高效、经济的处理方法，而蒸馏法难以推广使用的局面，提供一种醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺及装置，该工艺通过溶剂萃取及蒸馏回收醇酸树脂废水中的苯甲酸和苯酐原料，实现废水资源化和清洁生产的目的。

本发明的目的具体是通过以下方式实现的：

一种醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺，该工艺包括以下步骤：

将醇酸树脂废水加酸调节pH1.5～2.5后，依次通过萃取及蒸馏回收得到含苯甲酸和苯酐的混合物；其中，萃取采用的萃取剂为二甲苯，蒸馏温度控制在80～120℃，蒸馏速率在0.4～0.8m³/h，优选为0.4～0.6m³/h。

废水和萃取剂的混合体积比为1∶1～2∶1，废水和萃取剂进入萃取塔进行萃取的流量为0.5～1.5m³/h，优选1m³/h。

本发明根据上述工艺设计了一种醇酸树脂废水资源化综合处理的装置，该装置包括调节池、酸化池、萃取塔和蒸馏塔，酸化池的入口通过管路连接调节池，酸化池的出口通过管路连接萃取塔的入口，蒸馏塔与萃取塔通过管路连接形成循环回路。在蒸馏塔与萃取塔之间还可以通过管路连接萃取剂储罐。调节池的设置可以获得均匀的水量，考虑来水的间断特性，调节池总容积优选为24h的存储水量。由于苯甲酸为酸性化合物，在酸性条件下溶解度降低，考虑采用酸价量降低溶解度，酸化池优选有效容积0.5m³的压力式酸化池。蒸馏塔可以采用导热油加热蒸馏回收萃取剂，实现萃取剂与溶质的分离，优选温度控制在80～120℃，处理量1m³/h。

利用本发明装置进行废水处理的步骤及原理：本发明根据醇酸树脂废水的特点，基于液-液萃取原理，利用二甲苯为溶剂，将废水中的苯甲酸、苯酐等原料萃取到有机溶剂中；萃取可在萃取塔中进行，废水从萃取塔顶部输入，萃取剂从萃取塔底部加入。有机溶剂和水在萃取塔中充分混合，由于二甲苯和水互不相溶，而且二甲苯重比水轻，最终两者形成分层，二甲苯停留在萃取塔上层，废水在下层。经萃取后废水从塔底排出，而含有原料的有机溶剂从塔顶排出，进入蒸馏塔。蒸馏塔用导热油加热，萃取液通过蒸馏，实现原料的浓缩和二甲苯的分离，分离后的二甲苯作为萃取溶剂循环使用。由于二甲苯也用作酯化反应的溶剂，因此经蒸馏浓缩后的原料无需进一步的纯化，便可直接回用于酯化反应釜。

为提高原料苯甲酸和苯酐的回收利用率，本工艺的关键一方面是如何提高萃取效率：首先需要选择合适的萃取剂，本发明通过大量的实验，筛选出二甲苯作为萃取剂，其与水不相容，对苯甲酸和苯酐都有很好的亲和力，且可作为溶剂用于树脂生产，避免了萃取物经浓缩后的纯化工作；其次，由于苯甲酸是弱酸，其萃取效率受废水pH值的影响也很大，因此，通过大量实验筛选出废水需要调节pH至合适的范围，使得废水中苯甲酸以中性分子形态存在；再次，需要调节萃取剂与废水的体积比，三者参数的结合使得苯甲酸和苯酐获得95％以上的萃取效率。另一方面，控制蒸馏的温度及蒸馏速度，使得苯甲酸和苯酐保证高回收率的同时能耗降至最低，本发明蒸馏工艺与常规蒸馏法比较能耗降低50％以上。

与现有技术比较本发明的有益效果：本发明工艺一方面实现废水资源化，回收废水中95％以上的苯甲酸和苯酐，并直接回用于生产，同时去除废水95％以上的COD，显著降低废水COD值，大大降低后续废水处理的难度。另一方面，二甲苯热容低，容易蒸发，因此，运行成本低，并且苯甲酸和苯酐回收收益可完全抵消萃取-蒸馏的运行成本。

附图说明

图1为本发明醇酸树脂废水资源化综合处理的装置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的实施例以及说明用来解释本发明内容，但并不作为对本发明的限定。

使用的醇酸树脂废水为醇酸树脂在生产过程中产生的废水，是在酯化过程中由酸和醇的酯化反应产生工艺副产物，是经二甲苯等有机物共沸蒸发-冷凝-油水分离后排污废水。废水总量约占树脂生产投加原料总重量的5％，废水中COD约10万mg/L，主要成分是苯甲酸以及苯酐。

实施例1

一种醇酸树脂废水资源化综合处理的装置，包括调节池、酸化池、萃取塔和蒸馏塔，酸化池的入口通过管路连接调节池，酸化池的出口通过管路连接萃取塔的入口，蒸馏塔与萃取塔通过管路连接形成循环回路，在蒸馏塔与萃取塔之间还可以通过管路连接萃取剂储罐。调节池总容积为24h的存储水量，酸化池为有效容积0.5m³的压力式酸化池，蒸馏塔用导热油加热，处理量1m³/h。

实施例2

收集醇酸树脂废水，置于总容积为24h的存储水量的调节池中，加盐酸，调节pH1.5～2.5，用输液泵将废水输入萃取塔。废水从萃取塔顶部输入，流量为0.5～1m³/h，废水和萃取剂的混合体积比例在1∶1～2∶1之间。同时萃取剂从萃取塔底部加入，流量为0.5～1m³/h。经萃取后废水从塔底排出，经重铬酸钾法检测，排出的废水COD低于5000mg/L；而含有苯甲酸和苯酐的二甲苯萃取液从塔顶排出，经气相色谱方法检测，萃取液中主要成分是苯甲酸和苯酐，其中苯甲酸约5g/L，苯酐0.6g/L。萃取液进入蒸馏塔，蒸馏塔用导热油加热，温度控制在80～120℃，使得蒸馏速率在0.4～0.8m³/h。装置运行4小时后回收蒸馏浓缩液，其主要成分是苯甲酸和苯酐混合物，直接回用于树脂生产，二甲苯蒸汽用冷却水降温后流入萃取液储罐，回用于萃取。蒸馏后所得蒸馏浓缩液中10％为二甲苯，85％左右为苯甲酸，其余为苯酐。醇酸树脂废水经过本发明工艺处理，苯甲酸的回收率为95％，苯酐的回收率为98％。

Claims (4)

1.一种醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：

将醇酸树脂废水加酸调节pH1.5～2.5后，依次通过萃取及蒸馏回收得到含苯甲酸和苯酐的混合物；其中，萃取采用的萃取剂为二甲苯，蒸馏温度为80～120℃，蒸馏速率为0.4～0.8m³/h，废水和萃取剂的混合体积比是1:1～2:1。

2.根据权利要求1所述的醇酸树脂废水资源化综合处理的工艺，其特征在于废水和萃取剂进入萃取塔进行萃取的流量为0.5～1.5 m³/h。

3.一种用于权利要求1所述的醇酸树脂废水资源化综合处理方法的装置，该装置包括蒸馏塔，其特征在于酸化池的入口通过管路连接调节池，酸化池的出口通过管路连接萃取塔的入口，蒸馏塔与萃取塔通过管路连接形成循环回路。

4.根据权利要求3所述的醇酸树脂废水资源化综合处理的装置，其特征在于在蒸馏塔与萃取塔之间通过管路连接萃取剂储罐。

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