CN105967415A - 一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
一种2‑萘酚高盐高浓度有机物废水资源化工艺及系统，设计萃取结晶工艺回收萘磺酸盐回用生产，高温氧化有机物生产无水硫酸钠出售，尾气吸收产亚硫酸钠循环用于2萘酚生产；使2‑萘酚废水所有成分都低成本资源化，实现了污染物零排放，是目前2‑萘酚高盐高浓有机废水的合理资源化工艺，同时设计了实现工艺的系统；本发明对高有机物废水资源化处置具有推广价值，经济和社会效益巨大。
Description
技术领域
本发明属于资源环境领域，特别是一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化工艺及系统。
背景技术
国民经济的高速发展带动了石油、化工、制药、造纸、食品等行业的快速发展，同时，含有高浓度难降解有机污染物以及氨氮化合物的废水排放量也以更迅猛的速度增长，常规的物理化学和生化处理方法难以满足对此类废水达标处理的技术及经济要求，至今绝大多数高盐、高浓度有机物的废水还没有找到很合理的办法来根本解决污染问题，造成众多环境问题，已经严重影响社会和谐和国民经济发展，低成本解决高浓度有机物废水资源化工艺，是目前这个领域最有可能取得突破的方向，但是各种废水来源的组分不同，可以有普适性的研发思路，但针对性的工艺及系统才有可能做到最优化。
2-萘酚是重要的染料中间体，每吨2-萘酚生产，会副产15-20吨高盐废水，其中含有12-15wt％硫酸钠，2-3wt％亚硫酸钠，COD高达4000-50000mg/l,有机物中含萘磺酸约为2-3wt％,具有强烈的生物毒性,极难生化，属于典型高盐、高浓度难降解有机污染物的废水。目前国内2萘酚酸产量为17万吨，年产这种废水约400万吨，国内现有的工艺主要有萃取回收有机物、树脂交换、高级氧化、浓缩减量、湿式氧化等多种处理技术，但都不同程度存在处理费用过高，或者处理产生二次污染，造成这类废水一直没有得到合理处理。
本发明设计了2-萘酚废水所有成分资源化工艺及系统，主要包括：设计萃取结晶工艺回收萘磺酸盐回用生产，高温氧化有机物生产无水硫酸钠出售，尾气吸收产亚硫酸钠循环用于2萘酚生产；使2-萘酚废水所有成分都低成本资源化，实现了污染物零排放，是目前2-萘酚高盐高浓有机废水的合理资源化工艺，对高有机物废水资源化处置具有推广价值，经济和社会效益巨大。
发明内容
本发明目的是针对上述存在问题，提供一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化工艺及系统，该工艺设计了萃取结晶工艺，MVR浓缩工艺，高温回转氧化工艺，实现了废水中各种组分资源最大化利用，综合处理成本极低，实现污染零排放，同时提供一种实现2-萘酚废水资源化工艺的系统；本发明低成本实现了2-萘酚高盐高有机废水中各种有价值资源的最大价值，减少了产品原料消耗，显著降低了废水处理费用，实现了污染物零排放，是我国高盐、高浓度难降解有机物废水处理技术的巨大进步，社会效益和经济效益显著。
本发明的技术方案：
一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化装置的工艺，步骤如下：
1)萃取结晶工序
将2-萘酚废水加入萃取结晶釜，在33-80℃温度下，加入废水质量10-40％的萃取溶剂，放置10-60分钟后，硫酸钠晶体析出，固液分离，结晶硫酸钠送入步骤3)回转式高温氧化炉装置，萃取溶液进入步骤2)回收萃取剂和萘磺酸盐；
2)回收萘磺酸盐和回收萃取剂
将来自步骤1)的含有大量溶剂和萘磺酸盐、少量硫酸钠、亚硫酸钠有机成分的萃取溶液加入蒸发器，在40℃-100℃温度相回收萃取溶剂，回收的萃取溶剂返回步骤1)，低盐高有机物废水，进入MVR蒸发浓缩，浓缩至硫酸钠接近饱和时，过滤析出的萘磺酸盐，萘磺酸盐返回2-萘酚生产线或用于生产减水剂，MVR蒸发冷凝水，回用生产工艺；过滤后的母液，返回到步骤1)；
3)回转式高温氧化
将来自步骤1)的含有部分亚硫酸钠、有机物和水分的硫酸钠固体输送至回转式高温氧化装置，在400-840℃条件下，高温氧化有机物以彻底分解有机物，出炉无水硫酸钠经过风冷换热作为高温氧化系统的助燃风，回收热量同时冷却物料，冷却后的硫酸钠进入成品包装；尾气中二氧化硫气体，在尾气吸收塔内用15wt％氢氧化钠溶液吸收，在80℃-95℃达标排放，吸收液回收亚硫酸钠并返回2-萘酚生产工段，煅烧炉高温烟气部分回用做高温氧化系统助燃。
所述步骤1)中萃取溶剂为醇和醚类中的一种或多种任意比例混合溶剂，优选甲醇和乙醇中的一种。
所述步骤2)中萘磺酸盐返回2-萘酚生产线或用于生产减水剂，是指公知的技术可以实现的方法，MVR蒸发也是一种公知的机械压缩蒸汽节能蒸发系统。
采用上述装置进行本工艺流程时，有两个循环系统，第一：萃取溶剂循环、萘磺酸盐返回2-萘酚生产系统循环，硫酸钠产品实现资源循环；第二是，风冷机逆流冷却高温出风和回转炉高温烟气，送入燃烧器作为助燃风，实现热能循环。
一种实现所述2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化工艺的系统，包括萃取结晶釜、溶剂蒸发釜、MVR蒸发装置、离心机、压滤机、旋风分离器、尾气处理装置、回转式高温氧化装置、燃烧器和风冷机，萃取结晶釜设有2-萘酚废水进口、萃取溶剂进口和溶液出口，溶液出口与到离心机的入口连接；离心机有液相和固相两个出口，液相出口与溶剂蒸发釜的进口连接，固相出口与回转式高温氧化装置的进口连接；溶剂蒸发釜有溶剂和废水两个出口，溶剂从上出口与萃取结晶釜的萃取溶剂进口连接，废水从下出口与MVR蒸发系统的入口连接；MVR蒸发系统的出口与压滤机的进口连接，压滤机有液相和固相两个出口，液相出口与萃取结晶釜的2-萘酚废水进口连接，固相出装置后返回2-萘酚生产工艺或用做减水剂；回转式高温氧化装置的物料出口与风冷机的入口连接，风冷机的出口物料进行包装；回转式高温氧化装置的尾气从上出口与旋风分离器的进口连接；旋风分离器的下出口与风冷机的入口连接，旋风分离器从上出口与尾气吸收装置的入口连接，尾气经处理达标排放；从风冷机排除的气体进入燃烧器燃烧，燃烧器的进、出口与回转式高温氧化装置构成助燃风循环管路。
本发明的工作机理：
本发明步骤1)萃取结晶，利用萘磺酸系有机物可以溶于醇醚等溶剂，而硫酸钠可以在醇、醚条件下结晶原理，在废水正常工况下，低成本萃取、分离有机物和无机盐，适应范围宽。
步骤2)废水回收萘磺酸盐和萃取剂，萘磺酸回用2-萘酚生产可以减少消耗，或者生产减水剂是公知的技术，本发明只是回收工艺的不同，区别于其他有机萃取方式。
步骤3)回转式高温氧化系统，设计热能循环利用系统，热能利用率可达90％以上，回转炉耐温度可达850℃以上，物料在炉内可以根据需要调整氧化时间，保证有机物彻底分解，系统特别适用于水分小于20％的物料，炉内进口低温段设计有自清理粉碎结构，可以防止硫酸钠结块，保证充分氧化有机物。
本发明的优点是：该装置结合2-萘酚生产工艺，使盐分、有机物、废气、废热都资源化处理；同时设计了保证系统，易于工业化实施；本发明提供了低成本资源化处置高盐高有机物废水的新方法，具有显著的技术经济效果和巨大的社会效益。
附图说明
图1为一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化系统示意图。
1、萃取结晶釜；2、溶剂蒸发釜；3、MVR蒸发系统4、离心机；5、压滤机；6、旋风分离器；7、尾气处理系统；8、回转式高温氧化系统；9、燃烧器；10、风冷机。
具体实施方式
以下实施例为便于说明，不构成对本发明的限制。
以下实施例中所述2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化工艺均在以下系统中实施。
一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化系统，包括萃取结晶釜1、溶剂蒸发釜2、MVR蒸发装置3、离心机4、压滤机5、旋风分离器6、尾气处理装置7、回转式高温氧化装置8、燃烧器9和风冷机10，萃取结晶釜1设有2-萘酚废水进口、萃取溶剂进口和溶液出口，溶液出口与到离心机3的入口连接；离心机3有液相和固相两个出口，液相出口与溶剂蒸发釜2的进口连接，固相出口与回转式高温氧化装置8的进口连接；溶剂蒸发釜2有溶剂和废水两个出口，溶剂从上出口与萃取结晶釜1的萃取溶剂进口连接，废水从下出口与MVR蒸发系统3的入口连接；MVR蒸发系统3的出口与压滤机5的进口连接，压滤机5有液相和固相两个出口，液相出口与萃取结晶釜1的2-萘酚废水进口连接，固相出装置后返回2-萘酚生产工艺或用做减水剂；回转式高温氧化装置8的物料出口与风冷机10的入口连接，风冷机10的出口物料进行包装；回转式高温氧化装置8的尾气从上出口与旋风分离器6的进口连接；旋风分离器6的下出口与风冷机9的入口连接，旋风分离器6从上出口与尾气吸收装置7的入口连接，尾气经处理达标排放；从风冷机10排除的气体进入燃烧器9燃烧，燃烧器9的进、出口与回转式高温氧化装置8构成助燃风循环管路。
实施例1：
一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化装置的工艺，步骤如下：
1)萃取结晶工序
2-萘酚废水进入萃取结晶釜，在35℃温度下，加入废水质量30％乙醇萃取溶剂，放置30分钟时间后，硫酸钠晶体析出，固液分离，结晶送入步骤3)高温氧化炉系统，液体进入步骤2)回收萃取剂和萘磺酸盐。
2)回收萘磺酸盐和萃取剂
从步骤1)过来萃取溶液，含有大量溶剂、少量硫酸钠、亚硫酸钠及萘磺等其他有机成分，进入蒸发器在80℃蒸发回收乙醇，回收的乙醇溶剂返回步骤1)；低盐高有机物废水，进入MVR蒸发器浓缩，浓缩至硫酸钠接近饱和时；过滤析出的萘磺酸盐，萘磺酸盐返回2-萘酚生产，过滤后的含盐母液，回到步骤1)，冷凝水回用做工艺水，2-萘酚收率提高1.3％；。
3)回转式高温氧化
步骤1)转来结晶硫酸钠，含有少量亚硫酸钠、有机物和水分，输送至回转式高温氧化系统；在热风进口600℃条件下，高温氧化40分钟，有机物分解率达到99.8％，得到无水硫酸钠，经过风冷进入成品包装，换热风作为高温氧化系统的助燃风，回收热量同时冷却物料；尾气二氧化硫，用15％氢氧化钠溶液吸收，在80℃达标排放，吸收液回收亚硫酸钠返回2-萘酚生产工段。
实施例2：
一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化装置的工艺，步骤如下：
1)萃取结晶工序
2-萘酚废水进入萃取结晶釜，在35℃温度下，加入废水质量20％乙醇萃取溶剂，放置40分钟时间后，硫酸钠晶体析出，固液分离，结晶送入步骤3)高温氧化炉系统，液体进入步骤2)回收萃取剂和萘磺酸盐。
2)回收萘磺酸盐和萃取剂
从步骤1)过来萃取溶液，含有大量溶剂、少量硫酸钠、亚硫酸钠及萘磺等其他有机成分，进入蒸发器在80℃蒸发回收乙醇，回收的乙醇溶剂返回步骤1)；低盐高有机物废水，进入MVR蒸发器浓缩，浓缩至硫酸钠接近饱和时；过滤析出的萘磺酸盐，萘磺酸盐返回2-萘酚生产，过滤后的含盐母液，回到步骤1)，冷凝水回用做工艺水，2-萘酚收率提高1.0％；。
3)回转式高温氧化
步骤1)转来结晶硫酸钠，含有少量亚硫酸钠、有机物和水分，输送至回转式高温氧化系统；在热风进口700℃条件下，高温氧化30分钟，有机物分解率达到99.8％，得到无水硫酸钠，经过风冷进入成品包装，换热风作为高温氧化系统的助燃风，回收热量同时冷却物料；尾气二氧化硫，用15％氢氧化钠溶液吸收，在80℃达标排放，吸收液回收亚硫酸钠返回2-萘酚生产工段。
实施例3：
一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化装置的工艺，步骤如下：
1)萃取结晶工序
2-萘酚废水进入萃取结晶釜，在38℃温度下，加入废水质量30％甲醇萃取溶剂，放置50分钟时间后，硫酸钠晶体析出，固液分离，结晶送入步骤3)高温氧化炉系统，液体进入步骤2)回收萃取剂和萘磺酸盐。
2)回收萘磺酸盐和萃取剂
从步骤1)过来萃取溶液，含有大量溶剂、少量硫酸钠、亚硫酸钠及萘磺等其他有机成分，进入蒸发器在80℃蒸发回收甲醇，回收的甲醇溶剂返回步骤1)；低盐高有机物废水，进入MVR蒸发器浓缩，浓缩至硫酸钠接近饱和时；过滤析出的萘磺酸盐，萘磺酸盐返回2-萘酚生产，过滤后的含盐母液，回到步骤1)，冷凝水回用做工艺水，2-萘酚收率提高1.1％；。
3)回转式高温氧化
步骤1)转来结晶硫酸钠，含有少量亚硫酸钠、有机物和水分，输送至回转式高温氧化系统；在热风进口800℃条件下，高温氧化20分钟，有机物分解率达到99.8％，得到无水硫酸钠，经过风冷进入成品包装，换热风作为高温氧化系统的助燃风，回收热量同时冷却物料；尾气二氧化硫，用15％氢氧化钠溶液吸收，在80℃达标排放，吸收液回收亚硫酸钠返回2-萘酚生产工段。
Claims (4)
1.一种2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化装置的工艺，其特征在于步骤如下：
1)萃取结晶工序
将2-萘酚废水加入萃取结晶釜，在33-80℃温度下，加入废水质量10-40％的萃取溶剂，放置10-60分钟后，硫酸钠晶体析出，固液分离，结晶硫酸钠送入步骤3)回转式高温氧化炉装置，萃取溶液进入步骤2)回收萃取剂和萘磺酸盐；
2)回收萘磺酸盐和回收萃取剂
将来自步骤1)的含有大量溶剂和萘磺酸盐、少量硫酸钠、亚硫酸钠有机成分的萃取溶液加入蒸发器，在40℃-100℃温度相回收萃取溶剂，回收的萃取溶剂返回步骤1)，低盐高有机物废水，进入MVR蒸发浓缩，浓缩至硫酸钠接近饱和时，过滤析出的萘磺酸盐，萘磺酸盐返回2-萘酚生产线或用于生产减水剂，MVR蒸发冷凝水，回用生产工艺；过滤后的母液，返回到步骤1)；
3)回转式高温氧化
将来自步骤1)的含有部分亚硫酸钠、有机物和水分的硫酸钠固体输送至回转式高温氧化装置，在400-840℃条件下，高温氧化有机物以彻底分解有机物，出炉无水硫酸钠经过风冷换热作为高温氧化系统的助燃风，回收热量同时冷却物料，冷却后的硫酸钠进入成品包装；尾气中二氧化硫气体，在尾气吸收塔内用15wt％氢氧化钠溶液吸收，在80℃-95℃达标排放，吸收液回收亚硫酸钠并返回2-萘酚生产工段，煅烧炉高温烟气部分回用做高温氧化系统助燃。
2.根据权利要求1所述2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化装置的工艺，其特征在于：所述步骤1)中萃取溶剂为醇和醚类中的一种或多种任意比例混合溶剂，优选甲醇和乙醇中的一种。
3.根据权利要求1所述2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化装置的工艺，其特征在于：所述步骤2)中萘磺酸盐返回2-萘酚生产线或用于生产减水剂，是指公知的技术可以实现的方法，MVR蒸发也是一种公知的机械压缩蒸汽节能蒸发系统。
4.一种实现所述2-萘酚高盐高浓度有机物废水资源化工艺的系统，其特征在于：包括萃取结晶釜、溶剂蒸发釜、MVR蒸发装置、离心机、压滤机、旋风分离器、尾气处理装置、回转式高温氧化装置、燃烧器和风冷机，萃取结晶釜设有2-萘酚废水进口、萃取溶剂进口和溶液出口，溶液出口与到离心机的入口连接；离心机有液相和固相两个出口，液相出口与溶剂蒸发釜的进口连接，固相出口与回转式高温氧化装置的进口连接；溶剂蒸发釜有溶剂和废水两个出口，溶剂从上出口与萃取结晶釜的萃取溶剂进口连接，废水从下出口与MVR蒸发系统的入口连接；MVR蒸发系统的出口与压滤机的进口连接，压滤机有液相和固相两个出口，液相出口与萃取结晶釜的2-萘酚废水进口连接，固相出装置后返回2-萘酚生产工艺或用做减水剂；回转式高温氧化装置的物料出口与风冷机的入口连接，风冷机的出口物料进行包装；回转式高温氧化装置的尾气从上出口与旋风分离器的进口连接；旋风分离器的下出口与风冷机的入口连接，旋风分离器从上出口与尾气吸收装置的入口连接，尾气经处理达标排放；从风冷机排除的气体进入燃烧器燃烧，燃烧器的进、出口与回转式高温氧化装置构成助燃风循环管路。
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