CN105174333B - 一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，本发明的含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，采用机械蒸汽再压缩与精馏或蒸馏组合对所述含有水溶性有机溶剂废水浓缩分离，其中，所述的含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中分别与机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的蒸气进行换热，本发明的含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，解决了机械蒸汽压缩机由于温升不够而导致的浓缩比例不高的问题，使机械蒸汽压缩浓缩后的浓缩液的水溶性有机溶剂浓度进一步提高，提高了热效率，降低了精馏或蒸馏过程的废水量及能耗。

Description

一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法

技术领域

本发明属于化工分离技术领域，具体涉及一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法。

背景技术

为维护冬季航空器的飞行安全，机场需要采用大量的除冰液对飞机和跑道进行除冰，这类除冰液中含有大量的醇类物质，从而会产生大量的含醇废水。这类废水的平均COD超过20000 mg/L，直接排放会严重危害机场周边的生态环境。由于废水COD波动大，对细菌活性影响较大，从而制约了生化法的应用。对于这种含醇等水溶性有机溶剂废水，需要进行杂质分离后，再进行蒸发浓缩分离，最终得到可以再生利用的水溶性有机溶剂。

为了节约蒸发过程中的能耗，通常采用机械蒸汽再压缩（MVR）的方式对含有水溶性有机溶剂废水进行蒸发浓缩。但单独的机械蒸汽再压缩处理只能得到水溶性有机溶剂浓度较低的水溶性有机溶剂水溶液，无法进行再生利用，且蒸发后的冷凝水中含有较高浓度的水溶性有机溶剂，无法达到排放要求，特别是对于含醇废水，蒸发前后沸点相差很大，单独的机械蒸汽再压缩处理只能得到醇浓度约为50%的醇水溶液，如果要得到更高浓度的醇，其能耗和成本会急剧增加，机械蒸汽再压缩的使用不再合理。

采用传统的多效精馏的方式对含有水溶性有机溶剂废水进行蒸发浓缩尽管可以使有机溶剂达到再生利用的浓度，但是存在工艺流程复杂，蒸汽消耗量大等不足，常用于处理含有水溶性有机溶剂量较高的废水溶液；如果处理低浓度含有水溶性有机溶剂废水，不仅其运行费用高，而且需要消耗大量的冷却水对浓缩过程产生的蒸汽进行冷却。

CN 203483884U公开了一种机械蒸汽再压缩与多效蒸发相组合的已内酰胺水溶液的浓缩装置，由机械蒸汽再压缩和多效蒸发组成。该装置采取机械蒸汽再压缩技术去除溶液中的大量水，将已内酰胺进行浓缩至一定浓度后再进入二效或三效蒸发工艺实现已内酰胺的再浓缩，利用多效蒸发过程中，上一效产生的二次蒸汽作为下一效的加热蒸汽，提高了热利用效率，节约了能耗，降低了蒸汽用量与冷却水的消耗。尽管该装置能够提高热利用效率，但在多效蒸发过程中，需要冷却水对蒸汽进行冷凝，最终得到的产物中的热量并没有进行利用，同时蒸汽的热利用效率有待提高。

CN 103224260A公开了一种采用机械蒸汽再压缩浓缩加精馏法治理与回收低浓度DMAc、DMF废水的方法。先将废水进入浓缩塔通过机械蒸汽压缩机对浓缩塔顶的二次蒸汽加压后再利用浓缩塔的蒸发器对浓缩塔的塔釜进行加热，从而在浓缩塔中实现废水的DMAc、DMF浓缩。该方法尽管能够提高浓缩过程中的热利用效率，但并未利用精馏过程中产生的热能，且机械蒸汽再压缩处理后只能将废水中的DMAc、DMF浓缩至30~50%，这提高了精馏过程中的能耗,且精馏过程中的热量通过水冷却系统带走，并未充分利用。

发明内容

为了降低能耗，降低运行成本，本发明提供一种采用机械蒸汽再压缩与精馏或蒸馏组合浓缩分离低浓度含有水溶性有机溶剂废水的方法，充分利用精馏或蒸馏过程的热能，提高机械蒸汽再压缩处理后的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的浓度，具体方案如下：

一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，采用机械蒸汽再压缩与精馏或蒸馏组合对所述含有水溶性有机溶剂废水进行浓缩分离，其中，所述的含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中分别与机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽进行换热。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，所述的含有水溶性有机溶剂废水为含醇废水。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，所述的含醇废水为含乙二醇、丙二醇、或二甘醇中的一种或多种的含醇废水。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，所述的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的质量浓度为1%~40%。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，所述的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的质量浓度为5%~30%。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，机械蒸汽再压缩浓缩后的含有水溶性有机溶剂废水中有机溶剂的质量浓度为50%~75%。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，所述的机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的水蒸汽与机械蒸汽再压缩蒸发器中的含有水溶性有机溶剂废水换热后，与进入机械蒸汽压缩蒸发器之前的含有水溶性有机溶剂废水进行换热。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，所述的含有水溶性有机溶剂废水在进入机械蒸汽再压缩蒸发器之前与精馏或蒸馏过程中分离出的水蒸气进行换热。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，所述的精馏或蒸馏采用二次精馏或蒸馏，与含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中进行换热的精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽为一次精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽，与含有水溶性有机溶剂废水在进入机械蒸汽再压缩蒸发器之前换热的精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽为二次精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽。

作为上述含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法优选方案，其特征在于，精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽经换热冷凝后最终返回到初始的含有水溶性有机溶剂废水中。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，采用机械蒸汽再压缩与精馏或蒸馏组合对含有水溶性有机溶剂废水进行浓缩分离，通过含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中分别与机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的水蒸汽进行换热的提高热利用效率的技术方案，具有如下优点：

1、设备紧凑，占地面积小，可省去水冷却系统。

2、充分利用了含有水溶性有机溶剂废水精馏或蒸馏过程中产生的蒸汽的潜热，解决了机械蒸汽压缩过程中，含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中，仅靠机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，温升不够而导致的浓缩比例不高的问题，使机械蒸汽压缩浓缩后的浓缩液的水溶性有机溶剂浓度进一步提高，提高了热效率，降低了精馏或蒸馏过程的废水量及能耗。

附图说明

图1是本发明的含有水溶性有机溶剂废水的分离处理工艺流程图；

附图中的标记及相应的部件名称：

1：提升泵A；2、板式换热器A；3、板式换热器B；4、机械蒸汽再压缩蒸发器；5、一级换热器；6、二级换热器；7、气液分离器；8、机械蒸汽再压缩机；9、提升泵B；10、出料通过泵A；11、一级精馏塔； 12、再沸器A；13、真空泵A；14、出料通过泵B；15、二级精馏塔16、再沸器B；17、真空泵B；18、提升泵C； 19、成品储罐；20、残渣罐。

具体实施方式

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，采用机械蒸汽再压缩与精馏或蒸馏组合对所述含有水溶性有机溶剂废水进行浓缩分离，其中，所述的含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中分别与机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽进行换热。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，采用机械蒸汽再压缩与精馏或蒸馏组合对所述含有水溶性有机溶剂废水进行浓缩分离时，首先采用机械蒸汽再压缩的方法对低浓度的含有水溶性有机溶剂废水进行初步浓缩，低浓度的含有水溶性有机溶剂废水经初步浓缩后然后再以精馏的方式进行进一步浓缩以实现水溶性有机溶剂的回收。在此过程中，充分利用经初步浓缩后的含有水溶性有机溶剂废水在精馏或蒸馏过程中产生的蒸汽的潜热对机械蒸汽再压缩蒸发器中的含水溶性有机溶剂废水进行换热，从而解决含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中，仅靠机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，温升不够而导致的浓缩比例不高的问题，使机械蒸汽压缩浓缩后的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂浓度进一步提高，从而降低精馏或蒸馏过程的废水量及能耗。考虑到最终水溶性有机溶剂的更好的分离回收，本发明中，低浓度的含有水溶性有机溶剂废水经初步浓缩后，再以精馏的方式做进一步浓缩以实现水溶性有机溶剂的回收。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，所述的机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽是指进入机械蒸汽再压缩蒸发器中的含水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中经过换热蒸发产生的蒸汽在气液分离器中进行分离后经机械蒸汽压缩机压缩做功升温后的蒸汽。通常，该机械蒸汽压缩的系统压力为6.6Kpa~101.3Kpa。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，其中，所述的水溶性有机溶剂是指沸点大于水的沸点，并且能与水混溶的有机溶剂，所述的水溶性有机溶剂具体如有沸点大于水沸点的水溶性醇、有机酸、二甲基甲酰胺或己内酰胺等，所述的水溶性有机溶剂优选为沸点大于水的水溶性醇，进一步优选为含乙二醇、丙二醇、或二甘醇中的一种或多种的醇。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，在进入机械蒸汽再压缩系统前，所述的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的质量浓度为1~40%，优选为5~30%；在机械蒸汽再压缩浓缩后，该含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的质量浓度为45%~85%，优选为50~75%。所述的机械蒸汽再压缩浓缩后的含有水溶性有机溶剂废水在精馏或蒸馏设备中进行继续分离，分离出的水溶性有机溶剂蒸汽质量浓度为90-99.9%，同时分离出水质量浓度为50~99.9%的水蒸气。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，通常，机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽的温度会低于精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽的温度，所以优选于含有水溶性有机溶剂废水先与蒸汽压缩机产生的二次蒸汽换热，然后再与精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽进行换热。具体来说，可以在机械蒸汽再压缩蒸发器的换热管设置一级换热器和二级换热器两个独立的换热器，含有水溶性有机溶剂废水从机械蒸汽再压缩蒸发器顶部进入到机械蒸汽再压缩蒸发器的管内，含有水溶性有机溶剂废水先通过一级换热器与蒸汽压缩机产生的二次蒸汽换热，然后再通过二级换热器与精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽进行换热，为了进一步提高热量利用率，所述的机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽与机械蒸汽再压缩蒸发器中的含有水溶性有机溶剂废水换热后，与进入机械蒸汽压缩蒸发器之前的含有水溶性有机溶剂废水进行换热；进一步，在含有水溶性有机溶剂废水进入机械蒸汽再压缩蒸发器前，同样经过两级换热器:换热器A和换热器B进行换热，含有水溶性有机溶剂废水通过换热器A与机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽经过机械蒸汽再压缩换热器换热后产生的高温冷凝水换热，然后再通过换热器B与精馏或蒸馏过程产生的高温蒸汽进行换热，提高进入机械蒸汽再压缩蒸发器前的含有水溶性有机溶剂废水温度；更进一步，精馏或蒸馏过程产生的高温蒸汽在换热器B中换热后，继续在换热器A与含有水溶性有机溶剂废水进行换热。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，优选为所述的精馏或蒸馏采用两次精馏或蒸馏，所述的两次精馏或蒸馏均在真空下进行，并且二次精馏或蒸馏的真空度大于一次精馏或蒸馏的真空度。低浓度的含有水溶性有机溶剂废水经前述的机械蒸汽再压缩的方法初步浓缩后，进入一次蒸馏或精馏，一次精馏或蒸馏制备得含有水溶性有机溶剂废水的二次浓缩液和含有少量水溶性有机溶剂的蒸汽，然后对所述的二次浓缩液进行二次精馏或蒸馏，得到待回收的水溶性有机溶剂蒸汽以及含有少量水溶性有机溶剂的蒸汽，以及含大量未蒸发残渣的三次浓缩液。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，为了进一步提高热量利用率，所述的二次精馏或蒸馏得到的待回收的水溶性有机溶剂蒸汽通过再沸器与将进入一次精馏或蒸馏的含有水溶性有机溶剂废水进行热交换后液化，然后再进入成品储罐。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，为提高热量利用率，优选于与含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中进行换热的精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽为一次精馏或蒸馏过程中分离出的含有少量水溶性有机溶剂的蒸汽，与含有水溶性有机溶剂废水在进入机械蒸汽再压缩蒸发器之前换热的精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽为二次精馏或蒸馏过程中分离出的含有少量水溶性有机溶剂的蒸汽。

本发明的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽由于含有少量的水溶性有机溶剂，经换热冷凝后最终返回到初始的含有水溶性有机溶剂废水中，机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽经换热冷凝后，经处理后进行排放。

为更好的对本发明进行说明，以下结合附图1，以含醇废水为例做进一步解释说明，该含醇废水为机场采用除冰液对飞机和跑道进行除冰而生成的含醇废水。但本发明并不局限于下面的实施例。

实施例

第一步，首先将醇的质量浓度为5%的含醇废水经提升泵A 1进入板式换热器A 2和经一级换热器5与机械蒸汽再压缩蒸发器4中的含醇废水进行换热后产生的高温冷凝水，经二级换热器6与机械蒸汽再压缩蒸发器4中的含醇废水进行换热后得到的醇的质量浓度为3~10%的高温冷凝水进行一次换热，一次换热后含醇废水的温度为20~40℃，一次换热后的含醇废水进入板式换热器B 3与二级精馏塔15的塔顶出来的二次精馏或蒸馏过程中分离出的醇的质量浓度为8~15%的蒸汽进行二次换热，二次换热后的含醇废水温度达到50~60℃；

第二步，在绝对压力为12.3KPa~12.9KPa下，二次换热后的含醇废水进入机械蒸汽再压缩蒸发器4中，与机械蒸汽再压缩机8产生的二次蒸汽经一级换热器5进行换热后蒸发浓缩至醇的质量浓度为40~50%的含醇废水溶液，然后，继续与一级精馏塔分离出来的醇的质量浓度为3~10%的蒸汽经二级换热器6进行换热蒸发浓缩得到醇的质量浓度为60~80%的一次浓缩液，蒸发产生的蒸汽在气液分离器7中进行分离，得到的一次蒸汽经机械蒸汽压缩机8做功升温后得到二次蒸汽，二次蒸汽返回到一级换热器5中对二次换热后的含醇废水进行换热后变成高温冷凝水在板式换热器A 2中与初始含醇废水进行热交换后变成一次冷凝水，经处理后达到排放要求后进行排放，气液分离器7分离后的部分液体经提升泵B 9，返回到机械蒸汽再压缩蒸发器4的顶部进行蒸发浓缩；

第三步，真空泵A 13将一级精馏塔11中的绝对压力升高至19.1~20.8KPa，一次浓缩液经过出料通过泵A 10进入到一级精馏塔11中，与一级精馏塔11底部的循环液混合后进入再沸器A 12与二级精馏塔15产生的醇的质量浓度为99~99.9%的高温醇蒸汽进行换热后进入一级精馏塔11中进行二次蒸发浓缩，二次蒸发浓缩后，分离得到醇的质量浓度为90~95%的二次浓缩液以及醇的质量浓度为3~10%的蒸汽，醇的质量浓度为3~10%的蒸汽返回到机械蒸汽再压缩蒸发器，通过二级换热器6对进入蒸发器4中的含醇废水进行换热，换热后的蒸汽变成高温冷凝水，在板式换热器A 2中与初始含醇废水进行换热后返回到含醇废水进料口，与初始含醇废水混合后进入提升泵A 1；

第四步，真空泵B 17将二级精馏塔15中的绝对压力降至6.6KPa~7.0KPa，二次浓缩液经过出料通过泵B 14进入到二级精馏塔15中，与二级精馏塔15底部的循环液混合后进入再沸器B 16与外部热源进行换热后进入二级精馏塔15中进行三次蒸发浓缩，三次蒸发浓缩后得到三次浓缩液、醇的质量浓度为99~99.9%的高温醇蒸汽以及醇的质量浓度为8~15%的蒸汽，三次浓缩液中含有大量的未蒸发物质进入到残渣罐20中，醇的质量浓度为99~99.9%的高温醇蒸汽通过提升泵C 18进入到再沸器A 12中与一级精馏塔11塔釜的液体进行换热后变成含量为99~99.9%的液体醇，进入成品储罐19，上述醇的质量浓度为8~15%的蒸汽通过板式换热器B 3与一次换热后的含醇废水进行二次换热后的高温冷凝水进入到板式换热器A 2中再次与初始含醇废水进行换热后返回到含醇废水进料口，与初始含醇废水混合后进入提升泵A 1。

本发明未详述部分为现有技术，本发明专利不限于上述所公开的实施方式，对于本实施例的所有变化和改进均属于本发明的范围。

Claims (7)

1.一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，采用机械蒸汽再压缩与精馏或蒸馏组合对所述含有水溶性有机溶剂废水浓缩分离，其特征在于，所述的含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中分别与机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽进行换热；

其中，所述的含有水溶性有机溶剂废水为含醇废水，所述的含醇废水为含乙二醇、丙二醇和二甘醇中的一种或多种的含醇废水；

机械蒸汽再压缩浓缩后的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的质量浓度为50％～75％；所述机械蒸汽再压缩浓缩后的含有水溶性有机溶剂废水在精馏或蒸馏设备中进行继续分离，分离出的水溶性有机溶剂蒸汽质量浓度为90～99.9％，同时分离出水质量浓度为50～99.9％的水蒸气。

2.根据权利要求1所述的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，其特征在于，所述的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的质量浓度为1％～40％。

3.根据权利要求2所述的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，其特征在于，所述的含有水溶性有机溶剂废水中水溶性有机溶剂的质量浓度为5％～30％。

4.根据权利要求1所述的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，其特征在于，所述的机械蒸汽再压缩机产生的二次蒸汽，以及精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽与机械蒸汽再压缩蒸发器中的含有水溶性有机溶剂废水换热后，与进入机械蒸汽压缩蒸发器之前的含有水溶性有机溶剂废水进行换热。

5.根据权利要求1所述的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，其特征在于，所述的含有水溶性有机溶剂废水在进入机械蒸汽再压缩蒸发器之前与精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽进行换热。

6.根据权利要求5所述的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，其特征在于，所述的精馏或蒸馏采用二次精馏或蒸馏，与含有水溶性有机溶剂废水在机械蒸汽再压缩蒸发器中进行换热的精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽为一次精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽，与含有水溶性有机溶剂废水在进入机械蒸汽再压缩蒸发器之前换热的精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽为二次精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽。

7.根据权利要求1所述的一种含有水溶性有机溶剂废水的分离处理方法，其特征在于，精馏或蒸馏过程中分离出的蒸汽经换热冷凝后最终返回到初始的含有水溶性有机溶剂废水中。