CN112723580A - 一种降低含氯有机废液中氯含量的方法和处理含氯有机废液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机废液处理领域,涉及一种降低含氯有机废液中氯含量的方法和处理含氯有机废液的方法。包括以下步骤:(1)将所述含氯有机废液与金属醇盐混合进行反应;(2)将步骤(1)反应所得混合物进行固液分离,得到氯含量降低的有机废液。相较于采用常规的碱性化合物如氢氧化钠、氢氧化钙脱氯的现有技术,本发明的方法明显缩短了处理流程,大幅减少了有机废液中的氯含量,处理后的有机废液可以直接用于焚烧处理,具有明显的环保和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于有机废液处理领域,更具体地,涉及一种降低含氯有机废液中氯含量的方法和处理含氯有机废液的方法。
背景技术
在很多化学试验和工业生产中会产生大量需要进行处理的有机废液,其中相当部分的有机废液中含有氯。氯是一种非金属化学元素,化学性质活泼,能与大多数的金属元素结合形成化合物,含氯酸性溶液对金属设备有腐蚀性,高浓度的含氯废液对生态环境危害严重。
有机废液的处理方法通常包括:焚烧法、溶剂萃取法、吸附法、氧化分解法、水解法等,其中焚烧法是常用的一种处理方法。采用焚烧法处理含氯废液时,很多处理厂家出于减少对设备的腐蚀以及尽量减少焚烧过程中可能生成的二噁英的目的,希望能够对待焚烧的有机废液进行预处理以减少其中的氯含量。
常用的从含氯废液中脱除氯的方法包括:化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法及吸附法等。如,CN201811321882公开以锑的氧化物及其水合物作吸附剂,利用强酸性溶液中三价锑对氯的吸附作用及四价锑在酸性溶液中溶解度小的特性,采用两段吸附法脱除强酸性溶液中的氯,即一段用三价锑的氧化物及其水合物吸附氯,二段用含五价锑的氧化物及其水合物的物质吸附溶液中残留的锑,适合强酸性溶液脱氯的工业应用。再如,CN102464392A公开一种技术方案:该复合除氯剂由有机酸和无机盐复配而成,按占复合除氯剂总质量百分比计,所述的有机酸为15%~80%,无机盐为20%~85%。所述有机酸是指菸酸、柠檬酸、琥珀酸、β-酮戊二酸、草酰乙酸中的两种或两种以上。所述无机盐是指硫酸汞、硫酸镉、硫酸铜中的一种或两种。
上述方法的缺陷在于:CN201811321882中使用的锑元素与有机质极易缔合,使可反应的锑化合物减少,减低效率,且后期不易分离。不适宜清除有机废液中的氯。CN102464392A中使用有机酸和硫酸盐复配法,只适用于含氯废水的除氯,由于无机盐在有机化合物中电离困难,对含氯有机物作用有限,同时引入硫化合物,将使含硫有机络合物和缔合物更为复杂,更难以处理。
烯烃聚合领域采用的高活性齐格勒-纳塔催化剂由四氯化钛液体、分散剂与含镁化合物的固体或前驱体接触获得。所述镁化合物可以为氯化镁、卤代醇酸镁、乙氧基镁、卤代乙氧基镁。所述分散剂可以为芳香烃、烷烃、醇等。将含有四氯化钛、分散剂、镁化合物的混合液维持在-50℃到50℃范围内一定时间,然后逐渐升高温度,以确保钛化的效果,最后形成固体颗粒。制备过程中通常会加入给电子体,给电子体化合物为芳香族、脂类、醚类、硅类及其衍生物。将获得的固体催化剂与母液分离,并使用烃溶剂洗涤,以除去未反应的钛化合物。在上述分离和洗涤的过程中将排出废液,出于成本和环保考虑,该废液需要回收分散剂和四氯化钛。
目前国内已工业化的聚烯烃催化剂母液回收利用工艺大致如下:将含有烃溶剂、四氯化钛和高沸物的母液混合物首先送入母液粗分塔中进行蒸馏,塔顶得到粗溶剂,塔底得到四氯化钛和高沸物,再分别经烃溶剂精馏塔和四氯化钛精馏塔分离,得到所需的烃溶剂和四氯化钛产品,烃溶剂精馏塔塔釜的物料和四氯化钛精馏塔塔釜的物料进入干馏釜进一步蒸馏,干馏釜排出的含四氯化钛和高沸物以及可能的催化剂细粉的残液,经水洗釜水解、用碱中和后作为废水和废渣排出。该工艺存在的问题是:在四氯化钛回收率较高的情况下,导致塔釜物料粘度较高、流动性差,传热变差,在高温状态下停留时间较长还会导致釜壁结焦,进而导致装置停车。为了避免堵塔和釜壁结焦造成的停车,就需要降低四氯化钛的回收率以保证物料的流动性,因此母液干馏釜底排出的残液中四氯化钛含量较高,造成了原料的浪费。此外,由于目前采用水解处理,相应产生大量含酸废水、废渣,环保压力巨大。并且由于不少催化剂生产企业自身不具有相关处理条件及资质,需要对产生的相关酸渣进行外委处理,因此面临日益严重的环保和经济压力。
发明内容
本发明的目的是提供一种更加简便实用的处理含氯有机废液的方法,该方法明显缩短了处理流程,大幅减少了有机废液中的氯含量,处理后的有机废液可以直接用于焚烧处理,具有明显的环保和社会效益。
为实现上述目的,本发明的第一方面提供一种降低含氯有机废液中氯含量的方法,包括以下步骤:
(1)将所述含氯有机废液与金属醇盐混合进行反应;
(2)将步骤(1)反应所得混合物进行固液分离,得到氯含量降低的有机废液。
本发明的第二方面提供一种处理含氯有机废液的方法,包括以下步骤:
(1)按照上述方法处理含氯有机废液,得到氯含量降低的有机废液;
(2)将步骤(1)得到的所述氯含量降低的有机废液直接进行焚烧处理。
相较于采用常规的碱性化合物如氢氧化钠、氢氧化钙脱氯的现有技术,本发明的方法明显缩短了处理流程,大幅减少了有机废液中的氯含量,处理后的有机废液可以直接用于焚烧处理,具有明显的环保和社会效益。并且,本发明的方法特别适合于不含水或基本不含水的含氯有机废液(如钛系聚烯烃催化剂制备过程中产生的含四氯化钛的废液)的脱氯处理,由于体系在不含水或基本不含水的条件下进行反应,反应产物中的含氯金属盐类易于沉降分离且脱氯反应更快速、彻底。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明的第一方面提供一种降低含氯有机废液中氯含量的方法,包括以下步骤:
(1)将所述含氯有机废液与金属醇盐混合进行反应;
(2)将步骤(1)反应所得混合物进行固液分离,得到氯含量降低的有机废液。
本发明中,所述金属醇盐可以为单金属醇盐、双金属醇盐和多金属醇盐中的至少一种,优选为单金属醇盐。
本发明中,所述金属醇盐中的金属优选为碱金属和/或碱土金属。所述碱金属包括但不限于锂、钠、钾;所述碱土金属包括但不限于镁、钙、钡。
本发明中,所述金属醇盐中的醇可衍生自一元醇、二元醇和多元醇中的至少一种。
具体地,所述一元醇优选为通式ROH所示的醇化合物中的至少一种,其中,R为C1-C12的直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基或C7-C12的芳烷基;所述一元醇进一步优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、环戊醇、苯甲醇和苯乙醇中的至少一种。
具体地,所述二元醇优选为C2-C6的二元脂肪醇;进一步优选为乙二醇和/或丙二醇;
具体地,所述多元醇优选为C2-C6的三元脂肪醇;进一步优选为丙三醇。
更具体地,所述金属醇盐选自甲醇的碱金属盐、乙醇的碱金属盐和丙醇的碱金属盐中的至少一种,更优选选自选自甲醇钾、甲醇钠、乙醇钾、乙醇钠、异丙醇钾和异丙醇钠中的至少一种。从兼顾处理效果和成本的角度考虑,最优选为乙醇钠。
根据本发明的方法,所述金属醇盐与含氯有机废液中氯的摩尔比为0.1~20:1;优选地,所述金属醇盐与含氯有机废液中氯的摩尔比为0.3~6:1。
采用优选金属醇盐并在优选用量条件下,可以获得更好的去除氯的效果。
根据本发明一种具体实施方式,首先对准备处理的含氯有机废液进行氯含量测定,在此基础上换算得到相应的金属醇盐的加入量。具体反应时,可以将含氯有机废液先加入反应器中,再加入金属醇盐;也可以先加入金属醇盐,再加入含氯有机废液,其中金属醇盐既可以单独使用,也可以用适当溶剂配成溶液使用。
根据本发明,为更好地达到醇解效果,优选地,步骤(1)中,所述反应在搅拌条件下进行,所述反应的温度优选略低于有机物最轻组分沸点,具体优选为-10℃~50℃,所述反应的时间以反应完全为限,具体优选为3~180分钟。
相较于采用常规的碱性化合物如氢氧化钠、氢氧化钙脱氯的现有技术,本发明的方法特别适合于不含水或基本不含水的含氯有机废液的脱氯处理,由于体系在不含水或基本不含水的条件下进行反应,反应产物中的含氯金属盐类易于沉降分离且脱氯反应更快速、彻底。
具体地,符合上述条件的含氯有机废液优选为钛系聚烯烃催化剂制备过程中产生的含四氯化钛的废液。进一步优选为钛系聚烯烃催化剂制备过程中产生的催化剂母液经蒸馏去除部分四氯化钛后得到的含四氯化钛和高沸物的残液。
虽然不同的方法在制备条件上会稍有差异,但是并未构成对后续处理步骤的影响。本发明的方法适用于所有钛系聚烯烃催化剂制备过程中产生的含四氯化钛的废液。
此外,本发明的方法也适用于上述废液经水解后的混合液。即现有技术中通过水解处理含四氯化钛废液后进一步产生的废液。
根据本发明的方法,反应完毕后通过固液分离除掉金属氯化物沉淀,得到氯含量大幅减少的有机废液,可直接进行焚烧处理。
本发明的第二方面提供一种处理含氯有机废液的方法,包括以下步骤:
(1)按照上述处理含氯有机废液,得到氯含量降低的有机废液;
(2)将步骤(1)得到的所述氯含量降低的有机废液直接进行焚烧处理。
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明的范围并不局限于这些实施例。
实施例和比较例采用的含氯有机废液为按照如下步骤制备聚烯烃催化剂过程中产生的废液:
聚乙烯催化剂组分的制备:在经过高纯氮气充分置换过的反应器中,依次加入4.0g二氯化镁、甲苯80ml、环氧氯丙烷4.0ml、磷酸三丁酯4.0ml、乙醇6.4ml,搅拌下升温至70℃,当固体完全溶解形成均一的溶液后,70℃条件下反应1小时。降温至30℃,滴加4.8ml浓度为2.2M的一氯二乙基铝,并在30℃维持反应1小时。将该体系冷却至-25℃,缓慢滴加40ml四氯化钛,搅拌反应0.5小时。加入处理过的惰性载体,搅拌反应0.5小时。然后加入3ml四乙氧基硅烷,反应1小时。缓慢升温至85℃,反应2小时。停止搅拌,静置,悬浮液很快分层,抽除上层清液,甲苯洗涤两遍、己烷洗涤四遍,高纯氮气吹干,得到流动性好、粒径分布窄的固体催化剂组分。
上述催化剂制备过程中,产生的含烃溶剂、四氯化钛以及高沸物等液相物料的催化剂母液经蒸馏去除部分四氯化钛后得到含氯有机废液,其中,氯含量为31.56wt%。
氯含量的测试方法为X射线荧光光谱法。
实施例1
向反应器内加入50.0g含氯有机废液,搅拌条件下逐渐加入9.08g乙醇钠,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为23.19wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例2
向反应器内加入50.0g含氯有机废液,搅拌条件下逐渐加入15.14g乙醇钠,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为17.12wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例3
向反应器内加入50.0g含氯有机废液,搅拌条件下逐渐加入30.26g乙醇钠,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为1.20wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例4
向反应器内加入50.0g含氯有机废液,搅拌条件下逐渐加入45.42g乙醇钠,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为0.28wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例5
向反应器内加入50.0g含氯有机废液,搅拌条件下逐渐加入50.00g异丙醇钾,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为0.60wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例6
向反应器内加入50.0g的含氯废液,搅拌下逐渐加入31.20g甲醇钾,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为1.08wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例7
向反应器内加入50.0g的含氯废液,搅拌下逐渐加入46.81g甲醇钾,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为0.48wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例8
向反应器内加入50.0g的含氯废液,搅拌下逐渐加入62.4g甲醇钾,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为0.12wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例9
向反应器内加入50.0g的含氯废液,搅拌下逐渐加入45.66g异丙醇钠,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为0.46wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例10
向反应器内加入50.0g的含氯废液,搅拌下逐渐加入54.79g异丙醇钠,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为0.31wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
实施例11
向反应器内加入50.0g的含氯废液,搅拌下逐渐加入93.62g甲醇钾,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为0.037wt%。所述废液直接进行焚烧处理。
比较例1
向反应器内加入50.0g含氯有机废液,搅拌条件下逐渐加入18.84g氧化钙,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为11.89wt%。
比较例2
向反应器内加入50.00g含氯有机废液,搅拌条件下逐渐加入17.80g氢氧化钠,维持反应温度低于50℃,反应2小时,过滤,过滤得到的废液的氯含量为6.98wt%。
由以上测试数据可以看出,含氯有机废液中的部分氯分散于有机物中,以有限的离子形式存在,无机碱和碱式无机盐作为无机物,在有机物中电离程度有限,因此,采用无机碱和碱式无机盐处理含氯有机废液的除氯效果不够好,只能依靠增大反应物浓度,增加反应时间或加强反应条件来提高除氯效果,无法达到本发明采用金属醇盐的除氯效果。
以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
Claims (10)
1.一种降低含氯有机废液中氯含量的方法,包括以下步骤:
(1)将所述含氯有机废液与金属醇盐混合进行反应;
(2)将步骤(1)反应所得混合物进行固液分离,得到氯含量降低的有机废液。
2.根据权利要求1所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,所述金属醇盐为单金属醇盐、双金属醇盐和多金属醇盐中的至少一种,优选为单金属醇盐。
3.根据权利要求1所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,所述金属醇盐中的金属为碱金属和/或碱土金属。
4.根据权利要求1所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,所述金属醇盐中的醇衍生自一元醇、二元醇和多元醇中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,
所述一元醇优选为通式ROH所示的醇化合物中的至少一种,其中,R为C1-C12的直链或支链的烷基、C3-C12的环烷基或C7-C12的芳烷基;所述一元醇进一步优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、环戊醇、苯甲醇和苯乙醇中的至少一种;
所述二元醇优选为C2-C6的二元脂肪醇;进一步优选为乙二醇和/或丙二醇;
所述多元醇优选为C2-C6的三元脂肪醇;进一步优选为丙三醇。
6.根据权利要求1所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,所述金属醇盐选自甲醇的碱金属盐、乙醇的碱金属盐和丙醇的碱金属盐中的至少一种,优选选自甲醇钾、甲醇钠、乙醇钾、乙醇钠、异丙醇钾和异丙醇钠中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,所述金属醇盐与含氯有机废液中氯的摩尔比为0.1~20:1,优选为0.3~6:1,更优选为0.1~3:1。
8.根据权利要求1所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,步骤(1)中,所述反应在搅拌条件下进行,所述反应的温度为-10℃~50℃,所述反应的时间为3~180分钟。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的降低含氯有机废液中氯含量的方法,其中,所述含氯有机废液为钛系聚烯烃催化剂制备过程中产生的含四氯化钛的废液,或者该废液经水解后的混合液;优选为钛系聚烯烃催化剂制备过程中产生的催化剂母液经蒸馏去除部分四氯化钛后得到的含四氯化钛和高沸物的残液。
10.一种处理含氯有机废液的方法,包括以下步骤:
(1)按照权利要求1-9中任意一项所述的方法处理含氯有机废液,得到氯含量降低的有机废液;
(2)将步骤(1)得到的所述氯含量降低的有机废液直接进行焚烧处理。
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