CN108707062A - 一种用于钾盐回收处理的工艺 - Google Patents

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宋红荣
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Abstract

本发明公开了一种用于钾盐回收处理的工艺，甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水处理工艺包括蒸馏分离工序和后处理工序；所述蒸馏分离工序的过程为：将甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水先进行预热，然后进行蒸馏；所述后处理工序的过程为：将蒸馏后的气相冷凝后输送至污水处理中的反硝化单元，使气相中的甲醇作为反硝化单元的碳源进行利用，将蒸馏后的液相进行回收。该工艺能够有效解决甲酸装置产生的醇水污染问题并将其回收利用。

Description

一种用于钾盐回收处理的工艺
技术领域
本发明涉及钾盐回收利用的技术领域，具体涉及一种用于甲酸甲酯水解制备甲酸过程中获得副产物钾盐的回收处理工艺。
背景技术
甲酸、又称蚁酸，常被用于橡胶、医药、燃料、皮革等行业，应用市场前景较好。甲酸的合成方法很多，通常有甲酸钠法、甲酸甲酯水解法、轻油液相氧化法等。
工业生产中常用甲酸甲酯水解法制取甲酸，该方法会产生大量含有甲酸钾和甲醇的水溶液。现有文献记载中没有关于这种水溶液处理工艺的记载，因而，一般工业中生产中通常选择将其直接排至污水处理装置。然而将这种水溶液直接排至污水处理装置中进行处理相当困难，效果不佳，造成资源浪费，并对环境保护留下了一定的安全隐患。
发明内容
为了解决现有技术的不足，克服含甲酸钾和甲醇的水溶液处理效果差、不利于环保、资源浪费的问题，本发明的目的之一是提供一种用于钾盐回收处理的工艺，有效解决甲酸装置产生的醇水污染问题并将其回收利用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于钾盐回收处理的工艺，甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水处理工艺包括蒸馏分离工序和后处理工序；所述蒸馏分离工序的过程为：将甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水先进行预热，然后进行蒸馏；所述后处理工序的过程为：将蒸馏后的气相冷凝后输送至污水处理中的反硝化单元，使气相中的甲醇作为反硝化单元的碳源进行利用，将蒸馏后的液相进行回收。
本发明首次对甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水中甲醇和甲酸钾通过蒸馏进行重新利用，以废水中的甲醇作为污水处理中的反硝化单元的碳源，降低了反硝化的成本，同时对甲酸钾的回收，能够将甲酸钾作为原料制备钾肥，使资源得到充分利用。为了降低蒸馏过程中蒸馏装置的负荷，本发明添加预热器，能够使废水中的甲醇和水的混合物容易与甲酸钾溶液中分离。
本发明的目的之二是提供一种实现上述工艺的装置，包括甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线、预热器、蒸馏塔、蒸馏塔顶冷却器、蒸馏塔釜再沸器，甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线排出的废水依次流经预热器、蒸馏塔；蒸馏塔塔顶的气相出口连接蒸馏塔顶冷却器热气进口，蒸馏塔顶冷却器的冷液出口连接污水处理装置中反硝化单元进口；蒸馏塔釜再沸器设置在蒸馏塔底部，蒸馏塔底部同时设有甲酸钾液排出管线。
本发明的有益效果为：
1、本发明工艺操作简单，分离效果好，实现甲酸钾回收利用。
2、本发明蒸馏塔的塔顶甲醇用于污水处理，作为反硝化碳源，实现资源再利用，无其他污染物产生，绿色环保。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为实施例1的装置结构示意图；
其中，1、活性炭吸附设备，2、原料罐，3、原料泵，4、预热器，5、醇水蒸馏塔，6、塔釜再沸器，7、塔顶冷凝器，8、塔顶冷凝液罐，9、塔顶冷凝液泵，10、塔底加压泵，11、塔底产品冷却器，12、塔底产品罐，13、塔底产品泵，14、冷凝水罐，15、甲酸装置的废水泵，16、冷凝液管网，17、0.35MPa蒸汽源，18、循环水回水，19、循环水上水，20、污水处理中的反硝化单元，21、干燥机，22、产品车。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在对于甲酸甲酯水解法制取甲酸产生的废水处理困难、资源浪费的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于钾盐回收处理的工艺。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种用于钾盐回收处理的工艺，甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水处理工艺包括蒸馏分离工序和后处理工序；所述蒸馏分离工序的过程为：将甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水先进行预热，然后进行蒸馏；所述后处理工序的过程为：将蒸馏后的气相冷凝后输送至污水处理中的反硝化单元，使气相中的甲醇作为反硝化单元的碳源进行利用，将蒸馏后的液相进行回收。
本申请首次对甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水中甲醇和甲酸钾通过蒸馏进行重新利用，以废水中的甲醇作为污水处理中的反硝化单元的碳源，降低了反硝化的成本，同时对甲酸钾的回收，能够将甲酸钾作为原料制备钾肥，使资源得到充分利用。为了降低蒸馏过程中蒸馏装置的负荷，本申请添加预热器，能够使废水中的甲醇和水的混合物容易与甲酸钾溶液中分离。
在甲酸甲酯水解制备甲酸的过程中，会使得产生其他带有颜色的有机物，而这些有颜色的有机物难以通过蒸馏去除，影响甲酸钾的品质，因而优选的，包括脱色工序，甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水先经过脱色工序后在进行蒸馏分离工序。进一步优选的，所述脱色工序为：采用活性炭吸附脱色。活性炭吸附脱色的效果最高，能够极大提供甲酸钾的品质。
优选的，采用蒸汽作为蒸馏的热源。进一步优选的，所述蒸汽为0.35±0.02MPa蒸汽。
为了增加热源的利用率，进一步优选的，在蒸馏过程中换热后的蒸汽作为预热的热源。实现能量的梯级利用。
优选的，当废水进料中水、甲醇和甲酸钾的质量比为(70±2):(10±2):(20±2)时，蒸馏过程中，蒸馏塔塔顶的气相温度不小于95℃，蒸馏塔塔釜的加热温度不小于100℃。为了降低蒸馏塔的负荷，降低能耗，进一步优选的，蒸馏塔塔顶的气相温度为95～105℃，更进一步优选为97～100℃；蒸馏塔塔釜的加热温度为100～123℃，更进一步优选为105～108℃。
优选的，蒸馏过程中蒸馏塔废水进口管线的表压为0.5～15kPa。进一步优选为1～10kPa。既能保证废水喷入至蒸馏塔中，又能保证完全利用蒸馏塔中的填料，提高甲酸钾的分离效率。
为了确保甲醇和水的混合物与甲酸钾的分离效率，优选的，蒸馏过程中蒸馏塔的填料为DN25鲍尔环填料。DN25鲍尔环填料通量大、阻力小、分离效率高、操作弹性大及压降低，气液分布性能好，有效降低设备的操作费用，确保分离效果。
本申请的另一种实施方式，提供了一种实现上述工艺的装置，包括甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线、预热器、蒸馏塔、蒸馏塔顶冷却器、蒸馏塔釜再沸器，甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线排出的废水依次流经预热器、蒸馏塔；蒸馏塔塔顶的气相出口连接蒸馏塔顶冷却器热气进口，蒸馏塔顶冷却器的冷液出口连接污水处理装置中反硝化单元进口；蒸馏塔釜再沸器设置在蒸馏塔底部，蒸馏塔底部同时设有甲酸钾液排出管线。
优选的，包括活性炭吸附设备，甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线排出的废水先进入活性炭吸附设备后再进入预热器。实现活性炭吸附脱色。
优选的，包括热源蒸汽输送管线，热源蒸汽输送管线的出口连接蒸馏塔釜再沸器加热进口。通过蒸汽为蒸馏塔釜再沸器提供热量。
进一步优选的，蒸馏塔釜再沸器加热出口连接预热器加热进口。预热器热源采用再沸器的冷凝液，热量得到合理利用的同时降低塔的运行负荷。
优选的，蒸馏塔为无回流式蒸馏塔。保证分离效果的前提下降低了再沸器的热负荷，避免了不必要的资源浪费。
优选的，蒸馏塔内的填料为DN25鲍尔环填料。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例1
用于钾盐回收处理的装置，如图1所示，包括甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线、活性炭吸附设备1、原料罐2、原料泵3、预热器4、醇水蒸馏塔5、塔釜再沸器6、塔顶冷凝器7、塔顶冷凝液罐8、塔顶冷凝液泵9、塔底加压泵10、塔底产品冷却器11、塔底产品罐12、塔底产品泵13、冷凝水罐14。
其运行工艺如下：
两套10万吨/年和一套20万吨/年的甲酸装置，全部开启时每天产生含甲酸钾的醇水1.45吨，压力0.4MPa，温度40℃，甲酸装置的废水15将醇水首先输送至活性炭吸附设备1，脱除有色杂质，储存在原料罐2，经原料泵3输送至预热器4加热至85℃，由塔釜再沸器6提供热量；预热后的物料输送至醇水蒸馏塔5，塔顶进料、无回流，再沸器热负荷维持525KW左右，塔底保持108℃，塔顶99.4℃；塔顶得到99.4℃甲醇与水的混合气体，塔顶冷凝器7冷却至50℃后输送至污水处理中的反硝化单元20作为碳源，塔底得到温度为108℃，含50％(wt％)甲酸钾的溶液，经塔底产品冷却器11降温至50℃，一部分进入塔底产品罐12后由塔底产品泵13输送至产品车22；另一部分直接进入干燥机21除湿干燥后经螺旋进行包装，用于钾肥制作。
0.35MPa蒸汽源17向塔釜再沸器6输入0.35MPa蒸汽，0.35MPa蒸汽经塔釜再沸器6冷却后进入冷却水罐14，冷却水罐14中的冷却水进入预热器4，为预热器4提供热量后进入冷凝液管网16。
循环水上水19分别进入塔顶冷凝器7和塔底产品冷却器11提供冷却介质后从循环水回水18排出。
现场运行中，为验证本工艺的处理效果，对塔顶冷凝液和塔釜产品进行取样分析，分析结果见表1.1，分别列出H2O、甲醇、甲酸钾的含量。
表1.1
成份(wt％) 塔进料 塔顶冷凝液 塔釜产品
H2O 70 83.3 50
甲醇 10 16.7 3PPB
甲酸钾 20 极微量，无法检测 50
由表1.1可以看出，经脱色蒸馏处理后，甲醇几乎全部进入塔顶，塔釜产品甲醇几乎完全脱除，其质量分数为3PPB，产品可直接进入产品储罐，满足循环使用的工艺要求。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于钾盐回收处理的工艺，其特征是，甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水处理工艺包括蒸馏分离工序和后处理工序；所述蒸馏分离工序的过程为：将甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水先进行预热，然后进行蒸馏；所述后处理工序的过程为：将蒸馏后的气相冷凝后输送至污水处理中的反硝化单元，使气相中的甲醇作为反硝化单元的碳源进行利用，将蒸馏后的液相进行回收。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征是，包括脱色工序，甲酸甲酯水解制备甲酸获得的废水先经过脱色工序后在进行蒸馏分离工序。
3.如权利要求2所述的工艺，其特征是，在蒸馏过程中换热后的蒸汽作为预热的热源。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征是，当废水进料中水、甲醇和甲酸钾的质量比为(70±2):(10±2):(20±2)时，蒸馏过程中，蒸馏塔塔顶的气相温度不小于95℃，蒸馏塔塔釜的加热温度不小于100℃。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征是，蒸馏过程中蒸馏塔废水进口管线的表压为0.5～15kPa。
6.一种实现权利要求1～5任一所述工艺的装置，其特征是，包括甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线、预热器、蒸馏塔、蒸馏塔顶冷却器、蒸馏塔釜再沸器，甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线排出的废水依次流经预热器、蒸馏塔；蒸馏塔塔顶的气相出口连接蒸馏塔顶冷却器热气进口，蒸馏塔顶冷却器的冷液出口连接污水处理装置中反硝化单元进口；蒸馏塔釜再沸器设置在蒸馏塔底部，蒸馏塔底部同时设有甲酸钾液排出管线。
7.如权利要求6所述的装置，其特征是，包括活性炭吸附设备，甲酸甲酯水解制备甲酸系统的废水排出管线排出的废水先进入活性炭吸附设备后再进入预热器。
8.如权利要求6所述的装置，其特征是，包括热源蒸汽输送管线，热源蒸汽输送管线的出口连接蒸馏塔釜再沸器加热进口。
9.如权利要求8所述的装置，其特征是，蒸馏塔釜再沸器加热出口连接预热器加热进口。
10.如权利要求6所述的装置，其特征是，蒸馏塔为无回流式蒸馏塔，蒸馏塔内的填料为DN25鲍尔环填料。
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