CN105061193B - 蛋氨酸生产废水处理中回收有机物的方法 - Google Patents

蛋氨酸生产废水处理中回收有机物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种蛋氨酸生产废水处理中回收有机物的方法，包括下述步骤：1)用萃取剂萃取所述废水，分离后得到第一有机相和第一水相；2)精馏所述第一有机相，从提馏段侧线采出丙烯酸、从塔底得到重组分，从塔上部获得含有萃取剂的第一混合物；3)去除其中的乙酸；4)用脱轻组分塔处理除酸后的第一混合物，分离得到轻组分和萃取剂。通过本发明的方法，可以从蛋氨酸生产废水中回收大部分有机物，提高了物质利用率，很少有或者没有废水产生，减轻了废水处理负担。避免了现有技术将所有的工业废水焚烧导致的高能耗。

Description

蛋氨酸生产废水处理中回收有机物的方法
技术领域
本发明涉及化工工艺系统和方法，具体涉及工业废水的处理方法和处理系统。
背景技术
蛋氨酸是构成蛋白质的基本单位之一，其应用广泛，可以作为医药、营养品、食品添加剂、饲料添加剂等。
每生产一吨蛋氨酸会产生约0.5吨的废水，其中含有有机酸(例如丙烯酸、乙酸、马来酸)、醛(例如丙烯醛、甲醛)和烯丙醇、对苯二酚等有机物。有机物总含量可以达到5-20％左右。
这种工业废水无法用微生物法处理，因为其化学需氧量过高，或者有机物的浓度过高。现有的处理方法是将废水焚烧，即，通过高压喷头将废水喷入燃烧区，烧掉废水中的有机物。由于废水中主要成分是水，彻底烧掉有机物也会汽化其中的水，会消耗大量的天然气，在能源紧张的当代，急需要一种较低能耗的方法来处理蛋氨酸生产废水。
发明内容
本发明提出一种蛋氨酸生产废水处理中回收有机物的方法，以解决现有方法能耗高、物质利用率低的问题。
本发明的蛋氨酸生产废水处理中回收有机物的方法包括下述步骤：1)用萃取剂萃取所述废水，分离后得到第一有机相和第一水相；2)精馏所述第一有机相，从提馏段侧线采出丙烯酸、从塔底得到重组分，从塔上部获得含有萃取剂的第一混合物；3)去除其中的乙酸；4)用脱轻组分塔处理除酸后的第一混合物，分离得到轻组分和萃取剂。
在一种具体实施方式中，在步骤3)中，向所述第一混合物中加碱，以去除乙酸。
优选地，在步骤2)中，向精馏塔中引入水，所述第一混合物包括：从塔顶收集的萃取剂-水共沸物和从精馏塔上部侧线收集的含乙酸和萃取剂的第二混合物，并且向所述第二混合物中加碱水溶液，以去除其中的乙酸。
进一步地，将所述萃取剂-水共沸物静置分层，分离出的水循环利用，用所述脱轻组分塔处理上层的萃取剂，以脱出其中的所述轻组分。
通过本发明的方法，可以从蛋氨酸生产废水中回收大部分有机物，提高了物质利用率，很少有或者没有废水产生，减轻了废水处理负担。避免了现有技术将所有的工业废水焚烧导致的高能耗。
附图说明
图1是本发明一个典型实施例的废水处理方法的流程图。
具体实施方式
下面分步骤对本发明一个具体实施例的操作进行说明，本领域人员可以根据公知常识或者常用手段对一些技术细节进行变化而不偏离本发明的技术构思，因此，本发明的保护范围应由权利要求书的限定及其等同替换来决定。
萃取
该步骤是将废水与其中的有机物分离的根本步骤。通过萃取，不仅回收大部分丙烯酸，也将大部分其它有机物从水中带出，减轻后续水处理的作业负担。作为优选方式，用于本发明的萃取剂可以从甲基异丁基酮(MIBK)、二异丁基酮，乙酸乙酯、醋酸异丙酯、醋酸异丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、二甲苯、甲苯、庚烷、甲基环己烷和异丁醚中选择。其中，最优选使用MIBK。
萃取是在萃取塔中进行。萃取条件可以是：萃取剂与废水重量比1:3-10:1；萃取温度：10-60℃；搅拌时间：15-150分钟；静置时间：15-150min；萃取的次数：1-5次。优选的条件是萃取剂与废水重量比1:2-3，在10-30℃温度下进行，每次搅拌15-20min再静置15-30min，优选重复操作3-5次。
采用上述优选萃取条件和MIBK，经过萃取，甲醛全部留在水相(第一水相)，有机相(第一有机相)中几乎没有，有机酸在水相和有机相中都有分配。选用MIBK的另一个重要优势是，其可以与水形成共沸物，该共沸物不会夹杂乙酸。
精馏
用精馏塔精馏第一有机相，第一有机相中主要是萃取剂，另外含有丙烯酸、乙酸、丙烯醛、烯丙醇和马来酸等。通过精馏，丙烯酸的大部分从提馏段侧线采出，马来酸从塔底采出，第一混合物从塔上部(包括塔顶和塔上部侧线)分出，第一混合物中包含萃取剂、丙烯酸、烯丙醇、乙酸等。
该步骤中分离出的丙烯酸纯度达到98.0％以上，可以作为工业原料直接使用。塔底采出的重组分主要成分是马来酸，可能还含有其他有机酸，例如少量丙烯酸，这些酸的分离较为困难，可以送去焚烧，产出蒸汽可作为热源利用。一种更优选的方法，将这些有机酸作为工业原料出售。该重组分虽然是混合物，但是成分固定且比较单一，仅仅由少数含量稳定的有机酸组成，具有一定的工业用途。一种利用方式是，将他们与同一种物质反应，制成不同的产物，这些产物通常比有机酸同系物容易分离。典型的例子是酯化反应，使有机酸混合物在酯化条件下与一种醇反应，生成的酯较容易分离，且皆有工业应用性。
在一种具体实施方式中，通过普通精馏的方法分离有机相。这种情况下，有机相被分成三部分，从提馏段侧线采出大部分丙烯酸，包含马来酸和一部分丙烯酸的重组分从塔底采出，第一混合物从塔顶分出，轻馏分中包含萃取剂、一部分丙烯酸、烯丙醇、乙酸等。
去除乙酸
本发明中，除去第一混合物中的乙酸非常重要，因为第一混合物中主要为萃取剂，乙酸为易挥发物质，与萃取剂很难彻底分离，会随萃取剂在系统中循环造成设备腐蚀。
在上述普通精馏的实施方式中，向第一混合物中加入碱水溶液，通过中和作用将乙酸转化为乙酸钠进入水相，从而彻底与其他有机物分离。
在另一种优选的实施方式中，选用MIBK为萃取剂，并且在步骤2)的精馏中向塔釜加入适量的水，使水与MIBK萃取剂形成共沸物从塔顶蒸出，其中不含乙酸，这是选取MIBK作为萃取剂的特别优势。在这种实施方式中，根据萃取剂的量引入相应量的水，并控制好塔温，可以将大多数的萃取剂以共沸物从塔顶蒸出。少部分萃取剂夹带着乙酸从塔上部的侧线分出。这样，第一有机相在精馏步骤中被分成四部分，即从塔顶蒸出的萃取剂-水共沸物、从塔上部侧线分出的萃取剂-乙酸第二混合物和分别从中间侧线和塔底分出的丙烯酸与重组分。采用这种实施方式，可以大大减轻加碱除乙酸的作业负荷，而且，上部侧线的馏出物成分单一，只含有乙酸和萃取剂，用少量体积的碱水溶液即可以除去乙酸，所得到的乙酸钠水溶液可以通过浓缩制得可以工业应用的乙酸钠，不必作为废水被丢弃。
轻组分处理
该步骤的目的是从来自精馏塔塔顶的馏出物中回收萃取剂，在通过上述方法脱去乙酸后，进一步在一个脱轻组分塔中脱去萃取剂之外的杂质，其主要为丙烯醛和烯丙醇。可以将这一部分轻组分焚烧，产出的蒸汽作为热源。更优选的方法是收集该轻组分，经过进一步精馏分出丙烯醛和烯丙醇，重新回到反应体系。另一种方法是将其氧化制得丙烯酸，用于工业应用。萃取剂循环使用。
图1示出本发明一个典型实施例的工艺流程图。在该实施例中，来自蛋氨酸生产装置的废水被MIBK萃取后，有机相加入适量水经精馏塔精馏后分四部分：出自塔底的重组分被焚烧，副产蒸汽；中间侧线放出的丙烯酸作为工业原料外售；出自塔顶的馏分主要是萃取剂，经过脱轻组分塔脱去轻组分后将萃取剂循环利用。上部侧线分出萃取剂MIBK被加氢氧化钠水溶液除酸后回用，乙酸钠水溶液经浓缩制得乙酸钠。
本发明摒弃现有技术中焚烧蛋氨酸生产废水的手段，通过萃取、精馏等手段回收大部分丙烯酸，将富集的无应用价值的多种有机物焚烧或者进一步回收，焚烧部分的体积大大减小，而且焚烧过程为放热反应，消耗的燃料较少，产生的热量可以利用。这种方法不产生工业废水，尽可能地回收可利用有机物，提高了物质利用率，减轻了环境负担。

Claims (12)

1.一种蛋氨酸生产废水处理中回收有机物的方法，包括以下步骤：
1)用萃取剂萃取所述废水，分离后得到第一有机相和第一水相；
2)精馏所述第一有机相，从提馏段侧线采出丙烯酸、从塔底得到重组分，从塔上部获得含有萃取剂的第一混合物；
3)向所述第一混合物中加碱，以去除乙酸；
4)用脱轻组分塔处理除酸后的第一混合物，分离得到轻组分和萃取剂。
2.权利要求1所述的回收有机物的方法，其中，在步骤2)中，向精馏塔中引入水，所述第一混合物包括：从塔顶收集的萃取剂-水共沸物和从精馏塔上部侧线收集的含乙酸和萃取剂的第二混合物；步骤3)向所述第二混合物中加碱水溶液，去除其中的乙酸。
3.权利要求2所述的回收有机物的方法，其中，将所述萃取剂-水共沸物静置分层，分离出的水循环利用，用所述脱轻组分塔处理上层的萃取剂，以脱出其中的所述轻组分。
4.权利要求1所述的回收有机物的方法，其中，分离得到的所述轻组分和/或重组分焚烧，回收热量。
5.权利要求1所述的回收有机物的方法，其中，将精馏得到重组分进行酯化反应后再进行分离。
6.权利要求1所述的回收有机物的方法，其中，将所述轻组分精馏，分离其中的丙烯醛和烯丙醇。
7.权利要求1所述的回收有机物的方法，其中，将所述轻组分氧化，转化成丙烯酸。
8.权利要求1至6任一项所述的回收有机物的方法，其中，所述萃取剂选自由甲基异丁基酮、二异丁基酮，乙酸乙酯、醋酸异丙酯、醋酸异丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、二甲苯、甲苯、庚烷、甲基环己烷和异丁醚构成的组。
9.权利要求8所述的处理方法，其中，所述萃取剂为甲基异丁基酮。
10.权利要求7所述的回收有机物的方法，其中，所述萃取剂选自由甲基异丁基酮、二异丁基酮，乙酸乙酯、醋酸异丙酯、醋酸异丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、二甲苯、甲苯、庚烷、甲基环己烷和异丁醚构成的组。
11.权利要求10所述的处理方法，其中，所述萃取剂为甲基异丁基酮。
12.权利要求1或2所述的处理方法，其中，所述碱为氢氧化钠。
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