CN111635296A - 一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种浸取‑蒸发‑相分离耦合分离回收苯酚的方法，特别是以丙酮‑水混合溶剂为浸取剂浸取分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物，然后经蒸发、液‑液相分离得到苯酚，同时使氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用的方法。本发明的分离方法充分利用了被分离物系的特点以及分离过程的特性，不仅分离操作简单易行、操作费用低，在分离得到苯酚的同时，其他物料也得以回收及资源化利用。该工艺技术不仅具有工业应用价值，而且具有显著的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，特别是以丙酮-水混合溶剂为浸取剂浸取分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物，然后经蒸发、液-液相分离得到苯酚的方法。该分离方法在得到苯酚的同时，氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用，属于化工分离技术领域。
背景技术
通常含苯酚的物料进行蒸发脱水处理时，为了减少苯酚的挥发以及保护酚羟基使其不发生化学反应，需在苯酚水溶液中加入氢氧化钠，使苯酚与氢氧化钠反应生成不易挥发且化学性质稳定的苯酚钠。同时，为了使该反应进行彻底，通常会使氢氧化钠过量，因此在蒸发脱水及干燥处理后形成了苯酚钠和氢氧化钠固态混合物。
目前，处理苯酚钠和氢氧化钠固态混合物的方法是在该物料中加入硫酸或盐酸，与混合物中的氢氧化钠反应生成钠盐(硫酸钠、氯化钠)；同时苯酚钠与酸反应生成游离苯酚，利用游离苯酚易挥发的特性使苯酚得以回收。该方法主要存在以下问题：
(1)分离过程中加入硫酸或盐酸作为中和剂，消耗了酸；
(2)加入的硫酸或盐酸与氢氧化钠反应，也消耗物料中的氢氧化钠；
(3)该处理方法还存在的一个突出问题是加入的酸与氢氧化钠反应产生了钠盐，该钠盐利用价值低，难以资源化利用，通常只能作为废物进行固废处理，而且该固废的处理难度也比较大。
因此，针对上述问题研发工艺合理、方法简单、成本低廉、有价成分利用率高的苯酚钠和氢氧化钠分离工艺，使苯酚及其他物料得以回收及资源化利用，不仅具有工业应用价值，而且具有显著的经济和社会效益。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，研发工艺合理、方法简单、成本低廉、有价成分利用率高、清洁环保的从苯酚钠和氢氧化钠固态混合物中分离回收苯酚的工艺技术。
实现上述目的的技术方案是：
一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，特别是以丙酮-水混合溶剂为浸取剂浸取分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物，然后经蒸发、液-液相分离得到苯酚，同时使氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
(1)浸取剂配制：将丙酮和水混合，制得丙酮-水混合溶剂，此溶剂作为浸取剂进入下一步；
(2)浸取苯酚钠：采用上一步制得的浸取剂，在浸取设备中对苯酚钠和氢氧化钠固态混合物进行浸取分离操作，使固相物料中的苯酚钠溶解到液相中，经过浸取操作的物料进入下一步；
(3)固-液分离：将上一步得到的物料在固-液分离设备中进行固-液分离，固相为氢氧化钠粗品，该物料可直接作为苯酚转化为苯酚钠过程中的反应物使用，也可以进一步处理后得到氢氧化钠产品，液相物料进入下一步；
(4)蒸发脱丙酮：将上一步得到的液相物料在蒸发设备中经蒸发操作脱除丙酮，气相物料进入下一步，蒸发浓缩物进入第六步；
(5)气相冷凝：上一步得到的气相物料经冷凝器冷凝为液态，该物料可作为第一步浸取剂配制的原料使用；
(6)硫酸中和：在中和设备中，第四步经蒸发脱溶剂后的苯酚钠与硫酸发生中和反应生成苯酚和硫酸钠，该物料进入下一步；
(7)蒸发脱盐：在蒸发设备中，将上一步得到的物料进行蒸发操作，蒸发浓缩物为硫酸钠，该物料进入固废物料处理系统进行进一步回收利用和处理，得到的气相物料进入下一步；
(8)气相冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝为液态，然后进入下一步；
(9)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步得到的物料进行油-水相分离，油相物料为苯酚，水相物料可以作为第一步配制浸取剂的原料使用。
进一步，在第一步浸取剂配制过程中，水与丙酮的体积比为1.0:100-10.0:100。
进一步，在第二步浸取过程中，苯酚钠和氢氧化钠混合物中苯酚钠质量与浸取剂体积的比为1.0kg:5.0L-1.0kg:50L。
进一步，在第三步固-液分离过程中，所述的固-液分离设备可以是压滤设备、离心式过滤设备、叶片式过滤设备、管道式过滤设备及真空抽滤设备中的任意一种。
进一步，第四步和第七步的蒸发设备可以是常压蒸发设备或真空蒸发设备。
进一步，在第六步硫酸中和操作过程中，将溶液的pH值中和至5-6。
进一步，第九步液-液分离过程的设备为沉降式、离心式或高效油-水分离器中的任意一种。
本发明应用的主要原理和特点如下：
(1)利用了苯酚钠和氢氧化钠在丙酮及水中溶解性的差异。苯酚钠和氢氧化钠都易溶于水中，但氢氧化钠难溶于丙酮，而苯酚钠在丙酮中有一定的溶解度。随着温度的升高，苯酚钠在丙酮中的溶解度增大，在回流条件下，其溶解度约为22.0g/100ml。
(2)利用了苯酚钠和氢氧化钠在丙酮-水混合溶剂中溶解性的差异。为了提高苯酚钠在浸取剂中的溶解度，创新性地研发了丙酮-水混合溶剂作为浸取剂，亦即在丙酮中添加少量的水，丙酮-水混合溶剂可以大幅度提高苯酚钠的溶解度。
(3)采用浸取法分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物。以丙酮-水混合溶剂为浸取剂，通过浸取操作将混合物中的苯酚钠浸取到液相中，从而实现苯酚钠与氢氧化钠的分离。
(4)利用丙酮易挥发的特点，蒸发脱除丙酮。因苯酚钠受热后不易发生化学变化，且苯酚钠作为盐也不易挥发，而丙酮易挥发，因此可采用蒸发的方法脱除丙酮，丙酮经冷凝器冷凝后可作为浸取剂原料循环使用。
(5)利用苯酚与水在室温下不互溶的特性，可以通过液-液相分离的方法分离苯酚和水。由于苯酚在水中以及水在苯酚中的溶解度小，静置后苯酚与水易分层，因此通过液-液相分离的方法实现苯酚和水的分离。
实现本发明的主要工艺设备为：浸取设备、固-液分离设备、蒸发设备、液-液分离设备等。
上述技术方案的好处是：采用浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，可以在分离得到苯酚的同时，使氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用，是一种方法简单、成本低廉、有价成分利用率高、清洁环保的分离工艺技术。具体表现在：
(1)采用含少量水的丙酮-水混合溶剂作为浸取剂。用含少量水的丙酮-水混合溶剂作为浸取剂，使苯酚钠在浸取剂中的溶解度明显增大，且分离过程仍具有较高的选择性。通过调整浸取剂中水的含量、浸取操作的固液比、浸取分离次数等可以分离得到所需纯度的苯酚钠。采用含少量水的丙酮-水混合溶剂作为浸取剂不仅使苯酚钠和氢氧化钠固态混合物的分离在技术上可行，而且也使该分离过程在经济上有利。
(2)该分离工艺彻底克服了加酸中和分离苯酚钠与氢氧化钠工艺的缺点，不仅不需要消耗酸，而且不会损失物料中的氢氧化钠，同时也不再产生钠盐固体废物。
(3)采用蒸发脱丙酮技术，不仅操作简单，而且回收得到的丙酮还可作为浸取剂的原料循环使用，节约了资源，同时也大幅度减少了废物的排放量。
(4)利用苯酚与水在室温下不互溶的特性通过液-液相分离的方法分离苯酚和水，不仅分离操作简单易行，而且过程的能耗也低。
本发明的方法特别适用于从苯酚钠和氢氧化钠混合物中分离回收苯酚。该方法充分利用了被分离物系的特点以及分离过程的特性，不仅分离操作简单易行、操作费用低，而且有价成分利用率高，是符合绿色化工发展要求的清洁生产方法。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
主要工艺设备为浸取设备、固-液分离设备、蒸发设备、液-液分离设备等。
一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，特别是以丙酮-水混合溶剂为浸取剂浸取分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物，然后经蒸发、液-液相分离得到苯酚，同时使氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
(1)浸取剂配制：将丙酮和水混合，制得的浸取剂中水与丙酮的体积比为10.0:100，此溶剂作为浸取剂进入下一步；
(2)浸取苯酚钠：在浸取设备中，以上一步制得的丙酮-水混合溶剂作为浸取剂对苯酚钠和氢氧化钠固态混合物进行浸取分离操作，混合物中苯酚钠质量与浸取剂体积的比为1.0kg:5.0L，操作温度为40℃，固相物料中的苯酚钠溶解到液相中，经过浸取操作的物料进入下一步；
(3)固-液分离：在真空抽滤设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，得到的固相物料为氢氧化钠粗品，该物料可直接作为苯酚转化为苯酚钠过程中的反应物使用，也可以进一步处理后得到氢氧化钠产品，液相物料进入下一步；
(4)蒸发脱丙酮：将上一步得到的液相物料在蒸发设备中经蒸发操作脱除溶剂，气相物料进入下一步，蒸发浓缩物进入第六步；
(5)气相冷凝：上一步得到的气相物料经冷凝器冷凝为液态，该物料可作为第一步浸取剂配制的原料使用；
(6)硫酸中和：第四步经蒸发脱溶剂的蒸发浓缩物在中和设备中与硫酸中和至溶液的pH为6.0，硫酸与苯酚钠反应生成苯酚和硫酸钠，该物料进入下一步；
(7)蒸发脱盐：在蒸发设备中，将上一步得到的物料进行蒸发操作，蒸发浓缩物为硫酸钠，该物料进入固废物料处理系统进行进一步回收利用和处理，得到的气相物料进入下一步；
(8)气相冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝为液态，然后进入下一步；
(9)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步得到的物料进行油-水相分离，油相物料为苯酚，水相物料可以作为第一步配制浸取剂的原料使用。
实施例二
主要工艺设备为浸取设备、固-液分离设备、蒸发设备、液-液分离设备等。
一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，特别是以丙酮-水混合溶剂为浸取剂浸取分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物，然后经蒸发、液-液相分离得到苯酚，同时使氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
(1)浸取剂配制：将丙酮和水混合，制得的浸取剂中水与丙酮的体积比为1.0:100，此溶剂作为浸取剂进入下一步；
(2)浸取苯酚钠：在浸取设备中，以上一步制得的丙酮-水混合溶剂作为浸取剂对苯酚钠和氢氧化钠固态混合物进行浸取分离操作，混合物中苯酚钠质量与浸取剂体积的比为1.0kg:50L，操作温度为60℃，固相物料中的苯酚钠溶解到液相中，经过浸取操作的物料进入下一步；
(3)固-液分离：在压滤式固-液分离设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，得到的固相物料为氢氧化钠粗品，该物料可直接作为苯酚转化为苯酚钠过程中的反应物使用，也可以进一步处理后得到氢氧化钠产品，液相物料进入下一步；
(4)蒸发脱溶剂：将上一步得到的液相物料在蒸发设备中经蒸发操作脱除溶剂，气相物料进入下一步，蒸发浓缩物进入第六步；
(5)气相冷凝：上一步得到的气相物料经冷凝器冷凝为液态，该物料可作为第一步浸取剂配制的原料使用；
(6)硫酸中和：第四步经蒸发脱溶剂的蒸发浓缩物在中和设备中与硫酸中和至溶液的pH为5.0，硫酸与苯酚钠反应生成苯酚和硫酸钠，该物料进入下一步；
(7)蒸发脱盐：在蒸发设备中，将上一步得到的物料进行蒸发操作，蒸发浓缩物为硫酸钠，该物料进入固废物料处理系统进行进一步回收利用和处理，得到的气相物料进入下一步；
(8)气相冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝为液态，然后进入下一步；
(9)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步得到的物料进行油-水相分离，油相物料为苯酚，水相物料可以作为第一步配制浸取剂的原料使用。
实施例三
主要工艺设备为浸取设备、固-液分离设备、蒸发设备、液-液分离设备等。
一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，特别是以丙酮-水混合溶剂为浸取剂浸取分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物，然后经蒸发、液-液相分离得到苯酚，同时使氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
(1)浸取剂配制：将丙酮和水混合，制得的浸取剂中水与丙酮的体积比为5.0:100，此溶剂作为浸取剂进入下一步；
(2)浸取苯酚钠：在浸取设备中，以上一步制得的丙酮-水混合溶剂作为浸取剂对苯酚钠和氢氧化钠固态混合物进行浸取分离操作，混合物中苯酚钠质量与浸取剂体积的比为1.0kg:20L，操作温度为56℃，固相物料中的苯酚钠溶解到液相中，经过浸取操作的物料进入下一步；
(3)固-液分离：在叶片式过滤设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，得到的固相物料为氢氧化钠粗品，该物料可直接作为苯酚转化为苯酚钠过程中的反应物使用，也可以进一步处理后得到氢氧化钠产品，液相物料进入下一步；
(4)蒸发脱溶剂：将上一步得到的液相物料在蒸发设备中经蒸发操作脱除溶剂，气相物料进入下一步，蒸发浓缩物进入第六步；
(5)气相冷凝：上一步得到的气相物料经冷凝器冷凝为液态，该物料可作为第一步浸取剂配制的原料使用；
(6)硫酸中和：第四步经蒸发脱溶剂的蒸发浓缩物在中和设备中与硫酸中和至溶液的pH为5.4，硫酸与苯酚钠反应生成苯酚和硫酸钠，该物料进入下一步；
(7)蒸发脱盐：在蒸发设备中，将上一步得到的物料进行蒸发操作，蒸发浓缩物为硫酸钠，该物料进入固废物料处理系统进行进一步回收利用和处理，得到的气相物料进入下一步；
(8)气相冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝为液态，然后进入下一步；
(9)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步得到的物料进行油-水相分离，油相物料为苯酚，水相物料可以作为第一步配制浸取剂的原料使用。
除上述各实施例，本发明的实施方案还有很多，凡采用等同或等效替换的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，特别是以丙酮-水混合溶剂为浸取剂浸取分离苯酚钠和氢氧化钠固态混合物，然后经蒸发、液-液相分离得到苯酚，同时使氢氧化钠、丙酮、水得以循环利用的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
(1)浸取剂配制：将丙酮和水混合，制得丙酮-水混合溶剂，此溶剂作为浸取剂进入下一步；
(2)浸取苯酚钠：采用上一步制得的浸取剂，在浸取设备中对苯酚钠和氢氧化钠固态混合物进行浸取分离操作，使固相物料中的苯酚钠溶解到液相中，经过浸取操作的物料进入下一步；
(3)固-液分离：将上一步得到的物料在固-液分离设备中进行固-液分离，固相为氢氧化钠粗品，该物料可直接作为苯酚转化为苯酚钠过程中的反应物使用，也可以进一步处理后得到氢氧化钠产品，液相物料进入下一步；
(4)蒸发脱丙酮：将上一步得到的液相物料在蒸发设备中经蒸发操作脱除丙酮，气相物料进入下一步，蒸发浓缩物进入第六步；
(5)气相冷凝：上一步得到的气相物料经冷凝器冷凝为液态，该物料可作为第一步浸取剂配制的原料使用；
(6)硫酸中和：在中和设备中，第四步经蒸发脱溶剂后的苯酚钠与硫酸发生中和反应生成苯酚和硫酸钠，该物料进入下一步；
(7)蒸发脱盐：在蒸发设备中，将上一步得到的物料进行蒸发操作，蒸发浓缩物为硫酸钠，该物料进入固废物料处理系统进行进一步回收利用和处理，得到的气相物料进入下一步；
(8)气相冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝为液态，然后进入下一步；
(9)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步得到的物料进行油-水相分离，油相物料为苯酚，水相物料可以作为第一步配制浸取剂的原料使用。
2.根据权利要求1所述的一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，其特征在于：在第一步浸取剂配制过程中，水与丙酮的体积比为1.0:100-10.0:100。
3.根据权利要求1所述的一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，其特征在于：在第二步浸取过程中，苯酚钠和氢氧化钠混合物中苯酚钠质量与浸取剂体积的比为1.0kg:5.0L-1.0kg:50L。
4.根据权利要求1所述的一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，其特征在于：在第三步固-液分离过程中，所述的固-液分离设备可以是压滤设备、离心式过滤设备、叶片式过滤设备、管道式过滤设备及真空抽滤设备中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，其特征在于：第四步和第七步的蒸发设备可以是常压蒸发设备或真空蒸发设备。
6.根据权利要求1所述的一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，其特征在于：在第六步硫酸中和操作过程中，将溶液的pH值中和至5-6。
7.根据权利要求1所述的一种浸取-蒸发-相分离耦合分离回收苯酚的方法，其特征在于：第九步液-液分离过程的设备为沉降式、离心式或高效油-水分离器中的任意一种。
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