萃取法减排PTA废水COD
技术领域
本发明涉及一种减少PTA废水COD排放的方法,该废水来自于对苯二甲酸生产过程中排放的废水。
背景技术
精对苯二甲酸(Purified Terephthalic Acid,简称PTA)是生产聚酯纤维和树脂的主要原料,目前主要采用对二甲苯(p-Xylene,简称PX)空气氧化法生产。PTA生产过程中要排放大量的废水,每生产一吨PTA排放2~3吨废水。PTA废水是一个COD浓度达2500~8000mg/L的酸性废水,废水中含有醋酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醇、对羧基苯甲醛、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、偏苯三酸、芴酮二羧酸等有机酸。PTA废水当前一般采用厌氧+好氧的生化法处理。显然,减少所进废水的COD浓度对于减轻污水处理站负荷有着重要意义。
目前文献中公开报道的可以降低PTA废水COD的方法有:(1)反渗透法,即将废水通过反渗透膜以拦截水中部分有机物,如中国专利公开CN 1765760A、CN 101134628A、CN 101746913A、CN 101723531B、CN 101445288A、CN 102030433A等;(2)吸附法,即将废水通过吸附剂以除去水中部分有机物,如CN 1182053C、CN 1680195A、CN 102149642A、CN 102249454A;(3)PX萃取法,即将废水中部分有机物用PX萃取掉,如CN 1817402B、CN 101941901A、CN 102070217A、CN 102139970A;(4)组合方法,如CN 101058467B用络合萃取+吸附的组合方法,CN 101544429A用PX萃取+超滤+反渗透的组合方法。采用PX萃取过废水后,废水中会残留约100ppm的PX,这些PX如果不除掉会对反渗透膜有较强的溶胀副作用、影响膜的寿命,并且这些PX对后续生化法污水站的细菌也有危害,但文献中对这些残留PX的去除却少有提及。
发明内容
本发明的目的是降低PTA废水的COD浓度,减少废水COD排放量。它先用溶剂萃取掉废水中的苯甲酸、对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醇、对羧基苯甲醛、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、偏苯三酸等大量有机羧酸,然后再用气提法除去废水中残留的萃取剂,从而大幅降低了废水的COD浓度;同时被萃取进萃取剂相的有机羧酸随萃取剂返回PTA装置,有机羧酸中的对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醇、对羧基苯甲醛、对苯二甲酸经过PTA装置最终转化成为PTA产品,从而回收了废水中的大量有用有机物质,增加了经济效益;并且将携带萃取剂的气提塔出气返回PTA装置,从而回收了萃取剂,使得萃取剂的消耗极低。该法效率高、能耗低,既减排了COD、减轻了污水处理站的负荷,又部分实现了对废水的资源化利用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:萃取法减排PTA废水COD,包括以下两个步骤:
(1)将PTA废水与萃取剂在萃取塔中进行多级萃取,PTA废水从底部加入,萃取剂从顶部加入,萃取塔顶部出料得油相、底部出料得水相,油相返回PTA装置;
(2)将步骤(1)中的水相自塔顶部进入气提塔,气提塔底部通入气体以气提掉水相中残留的萃取剂,气提塔顶部出气返回PTA装置以回收萃取剂,汽提塔底部出料为废水送污水池,该出料废水的COD浓度比步骤(1)进料废水的大幅降低。
进一步地,所述步骤(1)中,所述萃取塔的进料萃取剂与进料PTA废水的质量比为1:1~10,萃取塔为常压操作,萃取温度为30~60℃,所述的萃取剂为乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯或对二甲苯,萃取塔为板式塔或填料塔,理论平衡级为1~10级,优选为2~8级。
进一步地,所述步骤(1)中,所述油相返回PTA装置是指油相返回PTA装置的脱水塔、共沸剂回收塔,或其它PTA氧化段单元。
进一步地,所述步骤(2)中,所述气提塔为板式塔或填料塔,理论平衡级为2~10级,操作温度为30~60℃,常压操作;所述气体来自PTA装置的膨胀机尾气、高压吸收塔尾气、中压吸收塔尾气、其它PTA单元的尾气、氮气或空气,优选膨胀机尾气、氮气和空气;所述气体与水相的质量比为1: 10~200。
进一步地,所述步骤(2)中,所述气提塔顶部出气返回PTA装置是指气提塔顶出气返回至PTA装置的脱水塔、共沸剂回收塔或常压吸收塔。
本发明的有益效果是:
(1)从PTA废水中去掉大量有机羧酸,可以降低废水的COD浓度50%以上,从而实现了COD减排;
(2)PTA废水中被除掉的有机羧酸返回PTA装置,有机羧酸的中对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醇等物质转化成为PTA产品,从而部分实现了对废水的资源化利用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明,本发明的目的和效果将更加明显。
实施例1
本实施例子包括以下两个步骤:
第1步,把萃取剂乙酸正丙酯与PTA废水按质量比1:4送入萃取塔,废水流量为2.0t/h,PTA废水从底部加入,萃取剂从顶部加入,萃取塔为填料塔,效率相当于3~4个理论平衡级,塔操作温度为38~45℃,将萃取塔顶出料油相送PTA脱水塔;
第2步,将萃取塔顶出料水相自气提塔顶部进入,气提塔底部通入氮气,氮气与水的质量比为1:16,气提塔底出水去污水处理站,塔顶气体送PTA脱水塔,塔操作温度为37~45℃、常压操作。
PTA废水、萃取塔出料及气提塔出水的分析结果如表1所示。由表1可见,经过萃取及气提处理后,PTA废水COD由2993mg/L降为795mg/L,降低了73%;同时废水中的对苯二甲酸、对羧基苯甲醇、对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸、苯甲酸浓度降低73~98%,水中醋酸也有所降低,这些有机羧酸随萃取剂相返回PTA装置而得到了有效的回收利用。此外,经过气提塔后,水相中萃取剂浓度从14000mg/kg降为13mg/kg,显示了气提法对脱除水中残留萃取剂的高效性,这些被气提掉的萃取剂随气提塔出气返回PTA装置而得以回收,从而使得本技术的萃取剂消耗极低。
表1 实施例1的分析数据
实施例2
用与例1中的同样原料,按例1中相似的方式进行实验,只是第1步的萃取剂改为乙酸正丁酯,第2步气提塔进气与进水的质量比改为1:20。结果,PTA废水COD由3050mg/L降为901mg/L,降低幅度为70%;经过气提后,水中残留萃取剂从6000mg/kg降低为13mg/kg。
实施例3
用与例1中的同样原料,按例1中相似的方式进行实验,只是第1步的萃取剂改为乙酸异丁酯,第2步气提塔进气与进水的质量比改为1:20。结果,PTA废水COD由3134mg/L降为992mg/L,降低幅度为68%;经过气提后,水中残留萃取剂从 6470mg/kg降低为40mg/kg。
实施例4
用与例1中的同样原料,按例1中相似的方式进行实验,只是第1步的萃取剂改为对二甲苯,第2步气提塔进气与进水的质量比改为1:92。结果,PTA废水COD由3090mg/L降为1239mg/L,降低幅度为60%;经过气提后,水中残留萃取剂从110mg/kg降低为0.9mg/kg。
上述实施例用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。