CN109251559A - 一种多酚焦油的回收处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种多酚焦油的回收处理工艺，其依次包括如下步骤：搅拌熔融，一次分相，过滤，酸化，二次分相，一次水洗，三次分相，二次水洗，四次分相，蒸发除水及造粒包装。与现有技术相比，本发明将作为化学危废的多酚焦油转化为炭黑的理想原料，其不仅实现了多酚焦油的无污染处理，而且产生了巨大的经济效益。

Description

一种多酚焦油的回收处理工艺
技术领域
本发明涉及多酚焦油的处理技术，具体涉及一种多酚焦油的回收处理工艺。
背景技术
碳黑(carbon black)，又名炭黑，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10～3000m2/g，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。比重1.8-2.1。由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”、“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。
炭黑的生产原料有石油产品和沥青煤焦油以及果壳、木屑、木材等，在橡胶配方中，通常每使用2份橡胶就会搭配使用1份炭黑。炭黑一般是指碳单质微粒，一般是由于有机物燃烧不充分，其中的氢元素和氧元素转化为水，而碳元素燃烧不充分，就会脱离分子，形成炭黑。
目前对化工危废一般都作为固废进行对待，特别是在我国环保意识越来越强的情况下，每年产生的化工危废总量巨大，对环境危害十分严重。而炭黑作为一种大中原料使用量极大，如果能将化工危废从源头进行消除将极大地保护环境。现有的化工危险废物中一般组分都特别复杂，而且会含有多种元素，适用于通过燃烧来降解固废的比较少。而以异佛尔酮为原料反应生产3,5-二甲基苯酚中产生的固废—多酚焦油中的化学元素较少(仅含碳氢氧)则非常适合通过燃烧来降解。因此，对多酚焦油进行回收处理以生产炭黑成为可能。
本发明的目的即是开发一套完整可行的多酚焦油回收处理工艺，以将多酚焦油转化为生产炭黑的理想原材料。
发明内容
为解决实现上述目标，本发明提出了一种多酚焦油的回收处理工艺。本发明的详细技术方案如下：
一种多酚焦油的回收处理工艺，其包括：
搅拌熔融：将经加热熔化为液态的待处理多酚焦油和温水以一定的流速比导入至反应釜内并搅拌混溶；
一次分相：将自反应釜内导出的混合溶液入至一次分相器内并静置分相以得到一次水相和一次有机相，将所述一次有机相直接导入至存储罐内储存；
过滤：将一次水相导入至过滤器中进行过滤以得到有机废水和固态滤渣，对所述固态滤渣进行压滤处理；
酸化：将稀硫酸和所述有机废水导入至酸化设备内以将有机废水中的酚钠盐转化为多酚混合物和硫酸钠；
二次分相：将酸化处理后的混合溶液导入至二次分相器内并静置分相以得到二次水相和二次有机相；
一次水洗：将二次有机相和温水以一定的流速比导入至一次水洗塔内并混合洗涤其除去所述二次有机相中残留的酸及硫酸钠；
三次分相：将经一次水洗后的混合溶液导入至三次分相器内并静置分相以得到三次水相和三次有机相；
二次水洗：将三次有机相和温水以一定的流速比导入至二次水洗塔内并混合洗涤以将三次有机相的pH至调节为中性；
四次分相：经二次水洗后的混合溶液导入至四次分相器内并静置分相以得到四次水相和四次有机相，将所述四次有机相导入至所述存储罐内储存；
蒸发除水：对存储罐内的有机相进行升温搅拌以脱去其中的水分获得固态的有机混合物；
造粒包装：将蒸发除水获得的有机混合物送入至造粒机以实现造粒，以获得颗粒状的炭黑原料。
与现有技术相比，本发明将作为化学危废的多酚焦油转化为炭黑的理想原料，其不仅实现了多酚焦油的无污染处理，而且产生了巨大的经济效益。
附图说明
图1为一具体实施例中本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1所示，其示出了在一个具体实施例中使用本发明回收多酚焦油的工艺流程，其中多酚焦油为以异佛尔酮为原料反应生产3,5-二甲基苯酚中产生的固废。
异佛尔酮在高温条件下(500-600℃)反应生成3,5-二甲基苯酚和2-3％的多组分高沸点物质，多组分高沸点物质经过提纯、精馏后残留在精馏塔釜中，其中包括有3,5-二甲基苯酚、其他酚类副产物以及反应过程中产生的焦油，该多组分高沸点物质即所述多酚焦油，所述多酚焦油仅含有碳、氢、氧三种元素，无卤素、硫、重金属等物质。现有技术中，由于缺少有效的回收技术，这种多酚焦油在工业上一般作为危险废物进行处理。
而本发明提供的多酚焦油回收处理工艺则能实现对多酚焦油的回收利用，其环境效益、经济效益显著。
具体的，如图1所示，在一个具体实施例中，本发明的多酚焦油回收处理工艺包括如下步骤：
搅拌熔融：将经加热熔化为液态的待处理多酚焦油和温水以一定的流速比导入至反应釜内并搅拌混溶。由于多酚焦油常温下呈固态，其流动性不佳。因此需要将多酚焦油加热熔化后再与温水搅拌混溶以形成混合溶液。经过混溶后，多酚焦油中的酚钠盐溶于水中，而其中的不溶于水的有机物、碳渣等杂质则悬浮在水中。
在一些实施例中，温水的温度为80-85℃，所述多酚焦油以0.5m3/h的流速，所述温水以0.8m3/h的流速导入至反应釜内并搅拌混溶。
在一些实施例中，搅拌熔融过程中，反应釜内的温度控制在70-80℃，
一次分相：将自反应釜内导出的混合溶液入至一次分相器内并静置分相以得到一次水相和一次有机相。其中的一次有机相中含有多种有机高沸物，是优良的炭黑原材料，因此将一次有机相直接导入至存储罐内储存。
过滤：将一次水相导入至过滤器中进行过滤以得到有机废水和固态滤渣。
有机废水中包含有较高浓度的有机高沸物，因此进行进一步回收。固态滤渣则被导入至压滤机内压滤以得到饼状的固废和废水，固废被作为废弃物进行无害处理，而废水中仍残留含有有机高沸物，可以将其与过滤后产生的有机废水混合后进行进一步回收。
酸化：将稀硫酸和有机废水导入至酸化设备内以将有机废水中的酚钠盐转化为多酚混合物和硫酸钠，然后析出其中的硫酸钠。
有机废水中的有机物的主要成分为多酚混合物形成的酚纳盐类物质和有机物。为将酚纳盐类物质转化为有机物需要进行酸化处理。
在一些实施例中，使用浓度为5-10％的稀硫酸对有机废水进行酸化处理直至混合溶液的pH值达到5。酸化过程中，酚纳盐类物质与硫酸反应生成多酚混合物和硫酸钠，而硫酸钠溶解于水中饱和后被析出从而从废水中除去。经酸化后，混合溶液中的主要成分为多酚混合物。
需要说明的是，本发明之所以选择硫酸作为酸化剂，其原因在于：硫酸根水溶性好，而且可以通过水洗去除。
二次分相：将酸化处理后的混合溶液导入至二次分相器内并静置分相以得到二次水相和二次有机相。
二次有机相中的多酚混合物的浓度提升。
二次水相中仍含有少量的多酚混合物，因此为了提供回收产率。优选的，将二次水相导回至分流导回至所述酸化设备、所述压滤机和/或所述反应釜内以实现套用，经多次套用后，二次水相中会有硫酸钠废盐析出，将硫酸钠废盐返回至压滤机内压滤。
一次水洗：将二次有机相和温水以一定的流速比导入至一次水洗塔内并混合洗涤其除去所述二次有机相中残留的硫酸根及硫酸钠。
在一些实施例中，温水的温度为80-85℃，流速为0.25m3/h。
三次分相：将一次水洗后的混合溶液导入至三次分相器内并静置分相以得到三次水相和三次有机相。
三次有机相中的多酚混合物的浓度进一步提升。
三次水相中仍残留有微量的多酚混合物，因此为了提供回收产率，优选的，将三次水相导回至分流导回至所述酸化设备、所述压滤机和/或所述反应釜内以实现套用，经多次套用后，三次水相中会有硫酸钠废盐析出，将硫酸钠废盐返回至压滤机内压滤。
二次水洗：将三次有机相和温水以一定的流速比导入至二次水洗塔内并混合以洗涤其除去所述三次有机相中残留的硫酸根。
在一些实施例中，温水的温度为80-85℃，流速为0.25m3/h。二次水洗后将三次有机相的pH值洗至中性，其中的硫酸根的残留浓度控制到0.15％以下。二次水洗过程中，需要根据三次有机相的pH值和硫酸根的残留浓度适当调整水量，以确保洗涤效果。
四次分相：将二次水洗后的混合溶液导入至四次分相器内并静置分相以得到四次水相和四次有机相。
四次有机相中的多酚混合物的浓度进一步提升，将其导入至存储罐内与一次有机相混合。
四次水相为含盐废水，其可以作为温水被导回至所述反应釜内与多酚焦油搅拌混溶以实现套用。套用过程中，四次水相中的硫酸钠废盐被不断析出，将硫酸钠废盐返回至压滤机内压滤。
蒸发除水：对存储罐内的有机相进行升温搅拌以脱去其中的水分获得固态的有机混合物。
造粒包装：将蒸发除水获得的有机混合物送入至造粒机以实现造粒，以获得颗粒状的炭黑原料。
从上述酚焦油回收处理工艺可以看出，本发明提供的多酚焦油回收处理工艺则能将多酚焦油转化为优良的炭黑原料，从而实现对多酚焦油的回收，其环境效益、经济效益显著。
在一些实施例中，一次水洗和二次水洗在水洗塔中进行，水相从水洗塔上部进入塔内与从下部进入塔内的有机相逆流接触，洗涤后水相从水洗塔下部离开水洗塔，返回水洗塔循环泵储槽中进行套用洗涤；有机相从水洗塔顶部离开水洗塔，通过水洗塔的逆流洗涤实现初级分相，使有机相中尽可能少夹带水，减少后续分相器的负荷。
在一些实施例中，一次分相、二次分相、三次分相和四次分相均为自动油水分离器，该自动油水分离器设有一个总的物料进口和两个出料口，分别是有机相出料口和水相出料口，该设备全封闭自动运行。
当然，本发明也可以对炭黑原料进行进一步处理，以将其转化为炭黑。因此在一些实施例中，本发明的回收多酚焦油的工艺流程还包括炭化处理步骤，具体的，所述炭化处理步骤包括：
干燥：将炭黑原料加热至150-200℃，使得其中的含酚焦油部分气化；
干馏：将温度升高至450-650℃，使得炭黑原料被完全气化；
氧化：将温度升高至1000-1100℃，使得气化后的炭黑原料充分燃烧以转化成二氧化碳、水、一氧化碳和炭黑；
还原：将温度降低至500-900℃，以进一步使得二氧化碳和碳、水和碳发生反应，以生成炭黑。
最后，将炭黑置入至多级旋风除尘装置，炭黑颗粒经过多级旋风除尘装置的收集装置排出即可进行包装入库。而炭化过程中产生的高温蒸汽则被导入至换热器中以实现余热利用。
上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (10)

1.一种多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，其包括：
搅拌熔融：将经加热熔化为液态的待处理多酚焦油和温水以一定的流速比导入至反应釜内并搅拌混溶；
一次分相：将自反应釜内导出的混合溶液入至一次分相器内并静置分相以得到一次水相和一次有机相，将所述一次有机相直接导入至存储罐内储存；
过滤：将一次水相导入至过滤器中进行过滤以得到有机废水和固态滤渣；
酸化：将稀硫酸和所述有机废水导入至酸化设备内以将有机废水中的酚钠盐转化为多酚混合物和硫酸钠；
二次分相：将酸化处理后的混合溶液导入至二次分相器内并静置分相以得到二次水相和二次有机相；
一次水洗：将二次有机相和温水以一定的流速比导入至一次水洗塔内并混合洗涤其除去所述二次有机相中残留的酸及硫酸钠；
三次分相：将经一次水洗后的混合溶液导入至三次分相器内并静置分相以得到三次水相和三次有机相；
二次水洗：将三次有机相和温水以一定的流速比导入至二次水洗塔内并混合洗涤以将三次有机相的pH至调节为中性；
四次分相：经二次水洗后的混合溶液导入至四次分相器内并静置分相以得到四次水相和四次有机相，将所述四次有机相导入至所述存储罐内储存；
蒸发除水：对存储罐内的有机相进行升温搅拌以脱去其中的水分获得固态的有机混合物；
造粒包装：将蒸发除水获得的有机混合物送入至造粒机以实现造粒，以获得颗粒状的炭黑原料。
2.如权利要求1所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，其还包括：
将过滤后产生的固态滤渣导入至压滤机内压滤以将固态滤渣转化为废水和固废。
3.如权利要求2所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于：所述二次水相和所述三次水相被分流导回至所述酸化设备、所述压滤机和/或所述反应釜内以实现套用，所述四次水相被导回至所述反应釜内以实现套用。
4.如权利要求1所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，所述搅拌熔融、所述一次水洗及所述二次水洗步骤中，所述温水的温度为80-85℃。
5.如权利要求1所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，所述搅拌熔融步骤中，所述待处理多酚焦油以0.5m3/h的流速，所述温水以0.8m3/h的流速导入至反应釜内并搅拌混溶。
6.如权利要求2所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，所述压滤产生的废水被导入至所述酸化设备内。
7.如权利要求1所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，所述稀硫酸的浓度为5％-10％。
8.如权利要求1所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，其还包括：
炭化：将造粒包装后的炭黑原料送入至炭化炉内以将炭黑原料炭化为炭黑。
9.如权利要求8所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，所述炭化包括如下步骤：
干燥：将炭黑原料加热至150-200℃，使得其中的含酚焦油部分气化；
干馏：将温度升高至450-650℃，使得炭黑原料被完全气化；
氧化：将温度升高至1000-1100℃，使得气化后的炭黑原料充分燃烧以转化成二氧化碳、水、一氧化碳和炭黑；
还原：将温度降低至500-900℃，以进一步使得二氧化碳和碳、水和碳发生反应，以生成炭黑。
10.如权利要求9所述的多酚焦油的回收处理工艺，其特征在于，其还包括：
炭黑收集：将所述炭化步骤产生的炭黑导入至多级旋风除尘装置内进行收集。
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