CN113072116B - 一种处理环氧丙烷废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及HPPO工艺废水处理领域,公开了一种处理环氧丙烷废水的方法,包括:(1)将有机废水引入至醇浓缩塔中进行浓缩,将醇浓缩塔的塔釜液中的一部分作为醇类有机物提浓液采出,以及将塔釜液中的至少部分引入至醇浓缩塔再沸器中进行循环加热;(2)将醇浓缩塔塔顶气进行加压压缩以得到混合物I,然后将混合物I作为热源引入至醇浓缩塔再沸器中热交换,得到混合物II;(3)将混合物II中的一部分循环回醇浓缩塔中进行精馏分离。本发明的方法采用优化的热耦合方式能够实现低能耗地从环氧丙烷废水中回收醇类有机物。
Description
技术领域
本发明涉及环氧丙烷废水处理领域,具体涉及一种处理环氧丙烷废水的方法,以期回收其中的醇类有机物。
背景技术
近年开发的环氧丙烷(Propylene Oxide,简称PO)清洁生产工艺丙烯双氧水氧化法(HPPO),已建有多套生产装置。所生成的PO产物,可通过精馏逐步分离后获得PO。但作为高沸点副产物的丙二醇或二丙二醇和三丙二醇等,会最终存在于生成的大量废水中。
对于HPPO法生产环氧丙烷装置,每生产1吨产品会产生约为1~1.5吨的高COD的废水。如果这种废水直接进行后续的废水处理,会造成很大的处理费用。如果能从废水中回收丙二醇等醇类副产物,既利于环境友好又能降低生产成本。
其中丙二醇具有多种用途,可用作不饱和聚酯树脂的原料,在化妆品、牙膏和香皂中可与甘油或山梨醇配合用作润湿剂,在染发剂中用作调湿、匀发剂,也用作防冻剂,还用于玻璃纸、增塑剂和制药工业。
但是,现有技术中需要相对复杂的装置或相对高的能耗来处理HPPO法生产环氧丙烷装置产生的废水,而这是不经济的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的HPPO工艺废水处理方法存在的能耗高的缺陷。
为了实现上述目的,本发明提供一种处理环氧丙烷废水的方法,该方法包括:
(1)将含有醇类有机物的环氧丙烷废水引入至醇浓缩塔中通过精馏分离对醇类有机物进行浓缩,将所述醇浓缩塔的塔釜液中的一部分作为醇类提浓液采出,以及将所述塔釜液中的至少部分引入至醇浓缩塔再沸器中进行循环加热;
(2)将醇浓缩塔塔顶气进行加压压缩以得到温度升高的混合物I,然后将所述混合物I作为热源引入至所述醇浓缩塔再沸器中与其中的塔釜液进行热交换,得到混合物II;
(3)将所述混合物II中的一部分循环回所述醇浓缩塔中进行精馏分离,以及将剩余部分作为排出废水引出。
本发明的方法采用优化的热耦合方式能够实现低能耗地从HPPO工艺产生的废水中回收醇类有机物。
本发明的回收方法,不仅提高了回收过程的经济附加值,同时降低了废水的处理难度,结合节能降耗的方法,对流程进行能量优化,以达到降低操作成本的目的。
附图说明
图1是本发明处理环氧丙烷废水的方法的优选的工艺流程图。
附图标记说明
201 预热器
202 醇浓缩塔
203 气体压缩机
204 醇浓缩塔再沸器
205 蒸汽凝液冷却器
206 醇浓缩塔回流罐
207 醇浓缩塔回流泵
208 醇浓缩塔塔釜泵
具体实施方式
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。
如前所述,本发明提供处理环氧丙烷废水的方法,该方法包括:
(1)将含有醇类有机物的环氧丙烷废水引入至醇浓缩塔中通过精馏分离对醇类有机物进行浓缩,将所述醇浓缩塔的塔釜液中的一部分作为醇类提浓液采出,以及将所述塔釜液中的至少部分引入至醇浓缩塔再沸器中进行循环加热;
(2)将醇浓缩塔塔顶气进行加压压缩以得到温度升高的混合物I,然后将所述混合物I作为热源引入至所述醇浓缩塔再沸器中与其中的塔釜液进行热交换,得到混合物II;
(3)将所述混合物II中的一部分循环回所述醇浓缩塔中进行精馏分离,以及将剩余部分作为排出废水引出。
优选情况下,本发明的方法还包括:在进行步骤(1)之前,先将所述环氧丙烷废水引入至预热器中进行加热处理,然后再将加热后的所述环氧丙烷废水引入至醇浓缩塔中通过精馏分离对醇类有机物进行浓缩。
在本发明中,所述环氧丙烷废水在所述预热器中进行加热处理,优选加热处理使得从所述预热器中引出的废水的温度为不低于90℃。
优选地,所述醇浓缩塔塔顶气通过加压压缩使得所得混合物I的温度为120~150℃。
进一步优选地,本发明的方法还包括:在进行步骤(3)之前,先将步骤(2)得到的所述混合物II引入至所述预热器中与其中含有的物料进行热耦合处理,然后再将经过所述热耦合处理后的混合物II进行所述步骤(3)的处理。本发明中废水原料在预热器中与蒸汽凝液进行了热耦合,充分进行了热量利用。更优选地,在所述热耦合处理中,经过所述热耦合处理前后的混合物II的温度差不低于5℃。
更进一步优选情况下,本发明的方法还包括:将经过所述热耦合处理后的混合物II先引入至蒸汽凝液冷却器中与其中含有的循环水进行热交换,再将进行该热交换后的混合物II进行所述步骤(3)的处理。更优选地,在该热交换前后,所述混合物II的温度差不低于10℃。
优选地,所述环氧丙烷废水中的醇类有机物的质量百分含量大于等于0.1%。
优选地,所述醇浓缩塔中的塔的回流比为0.01~20,优选为0.05~10,塔顶压力为2~400KPa(表压),优选2~200KPa(表压)。塔顶温度为80~250℃,优选80~150℃。
优选情况下,在步骤(2)中,所述加压压缩通过气体压缩机进行,所述气体压缩机为容积式压缩机和/或离心式压缩机;更优选所述气体压缩机的进出口压力比为1.05~2.5。
优选地,在步骤(2)中,控制所述加压压缩的条件,使得所述混合物I的温度比所述醇浓缩塔的塔釜温度高至少5℃。
优选地,所述醇浓缩塔再沸器为降膜蒸发器、强制循环列管式换热器或热虹吸再沸器,更优选为降膜蒸发器。
根据一种优选的具体实施方式,本发明的方法进一步包括:在进行步骤(3)之前,先将所述混合物II引入至醇浓缩塔回流罐中,然后再将所述醇浓缩塔回流罐中的混合物II中的一部分循环回所述醇浓缩塔中进行精馏分离,以及将剩余部分作为排出废水引出。
优选情况下,所述醇类有机物中含有丙二醇,且任选还含有乙二醇、二丙二醇、三丙二醇和丙三醇中的至少一种(也即所述醇类有机物中含有丙二醇,且可能还含有乙二醇、二丙二醇、三丙二醇和丙三醇中的至少一种)。
更优选地,所述环氧丙烷废水中的丙二醇的质量百分含量不高于30%。
在没有特别说明的情况下,本发明的处理环氧丙烷废水的方法针对废水处理系统中的各个操作塔中的具体操作条件没有特别的限制,可以采用本领域内常规使用的各种条件进行,本发明的实施例部分示例性地提供了所应用到的操作塔的具体操作条件,本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
以下结合图1对本发明的处理环氧丙烷废水的方法中的优选的具体实施方式进行详细描述:
将含有醇的废水原料经预热器201加热后,进入醇浓缩塔202中部,在醇浓缩塔202中通过精馏分离对醇进行浓缩,从醇浓缩塔202出来的塔顶气(主要是水蒸汽)经气体压缩机203压缩升压后,温度、压力和焓值升高,进入醇浓缩塔再沸器204的壳程,作为加热介质对醇浓缩塔202的循环塔釜液进行加热,经过换热,醇浓缩塔再沸器204的壳程的水蒸汽被冷却为凝液,再送至预热器201的壳程与废水原料进行热耦合,冷却后再进入至蒸汽凝液冷却器205被循环水进一步冷却,经两次冷却的凝液进入至醇浓缩塔回流罐206中,从醇浓缩塔回流罐206出来的凝液经醇浓缩塔回流泵207一部分作为回流液返回至醇浓缩塔202中,剩余部分作为废水去生化处理。醇浓缩塔202塔釜的循环塔釜液经醇浓缩塔塔釜泵208送至醇浓缩塔再沸器204的管程上部,塔釜液自上而下流动过程中部分被气化,产生的蒸汽和液相返回至醇浓缩塔202塔釜,其中一部分提浓后的醇浓缩液作为塔釜采出液采出。其中,本文涉及的醇浓缩塔202的回流比指的是醇浓缩塔回流泵207出来的回塔的流股和废水去处理流股的重量比例。
而传统的HPPO废水处理工艺多采用多效蒸馏技术进行,以五效蒸发为例,传统的HPPO废水处理工艺通常包括:废水原料经加压后进入第一换热器,采用蒸汽加热后,进入第一闪蒸罐进行闪蒸,闪蒸出来的水蒸汽进入第二换热器充当加热介质,第一闪蒸罐中未被闪蒸的液体从罐底出来后进入第二换热器,被闪蒸出来的蒸汽加热后进入第二缓冲罐继续进行闪蒸,以此类推,从第五换热器中出来的物料进入第五闪蒸罐后,从罐底得到产品。废水原料经过多次蒸发,水含量逐渐降低,醇及其他有机物的含量逐渐升高,从而实现醇等有机物的浓缩。
相对于常规的HPPO废水处理工艺,本发明的方法还具有以下具体的优势:
1、本发明将醇浓缩塔顶采出的蒸汽进行压缩后,将其作为浓缩塔再沸器的加热介质,正常运行时无需额外的新鲜蒸汽。
2、本发明采用的技术与常规方法中的五效蒸发技术相比,节能显著。
3、本发明的工艺流程简单,具有显著的节能降耗和环保优势。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中,在没有特别说明的情况下,使用的原料均为市售品。
实施例1
本实施例采用图1所示的工艺流程进行。
丙二醇废水原料中丙二醇含量为0.3质量%;被蒸汽凝液加热至100℃后,进入醇浓缩塔;
醇浓缩塔:塔顶压力为2KPa,塔顶温度为100℃,回流比为0.01;
压缩机:压缩比为1.05;压缩后物流温度113℃;
醇浓缩塔塔顶物流进入醇浓缩塔再沸器的壳程换热,壳程的水蒸汽被冷却为凝液,与废水原料进行热耦合,冷却后再进入至蒸汽凝液冷却器被冷却至80℃;
醇浓缩塔塔釜采出液中丙二醇的质量百分含量为20%。
实施例2
本实施例采用图1所示的工艺流程进行。
丙二醇废水原料中丙二醇含量为3质量%,乙二醇0.5质量%,二丙二醇0.1%质量%;被蒸汽凝液加热至90℃后,进入醇浓缩塔;
醇浓缩塔:塔顶压力为50KPa,塔顶温度为103℃,回流比为0.05;
压缩机:压缩比为1.5;压缩后物流温度118℃;
醇浓缩塔塔顶物流进入醇浓缩塔再沸器的壳程换热,壳程的水蒸汽被冷却为凝液,与废水原料进行热耦合,冷却后再进入至蒸汽凝液冷却器被冷却至70℃;
醇浓缩塔塔釜采出液中丙二醇、乙二醇、二丙二醇的质量百分总含量为43%。
实施例3
本实施例采用图1所示的工艺流程进行。
丙二醇废水原料中丙二醇含量为10质量%;被蒸汽凝液加热至90℃后,进入醇浓缩塔;
醇浓缩塔:塔顶压力为100KPa,塔顶温度为112℃,回流比为1;
压缩机:压缩比为2;压缩后物流温度132℃;
醇浓缩塔塔顶物流进入醇浓缩塔再沸器的壳程换热,壳程的水蒸汽被冷却为凝液,与废水原料进行热耦合,冷却后再进入至蒸汽凝液冷却器被冷却至70℃;
醇浓缩塔塔釜采出液中丙二醇的质量百分含量为58%。
实施例4
本实施例采用图1所示的工艺流程进行。
丙二醇废水原料中丙二醇含量为20质量%;被蒸汽凝液加热至100℃后,进入醇浓缩塔;
醇浓缩塔:塔顶压力为200KPa,塔顶温度为121℃,回流比为3;
压缩机:压缩比为2.5;压缩后物流温度145℃;
醇浓缩塔塔顶物流进入醇浓缩塔再沸器的壳程换热,壳程的水蒸汽被冷却为凝液,与废水原料进行热耦合,冷却后再进入至蒸汽凝液冷却器被冷却至80℃;
醇浓缩塔塔釜采出液中丙二醇的质量百分含量为70%。
对比例1
丙二醇废水原料(丙二醇含量为3质量%)经加压到2.4MPa后,进入第一换热器,采用蒸汽加热后,进入第一闪蒸罐进行闪蒸,闪蒸温度为170℃,闪蒸出来的水蒸汽进入第二换热器充当加热介质,第一闪蒸罐中未被闪蒸的液体从罐底出来后进入第二换热器,被闪蒸出来的蒸汽加热后,进入第二缓冲罐继续进行闪蒸,闪蒸温度为152℃,以此类推,第三、第四和第五闪蒸罐的闪蒸温度为133℃、112℃和96℃。从第五换热器中出来的物料进入第五闪蒸罐后,从罐底得到浓度为30.8质量%的丙二醇浓缩液。
表1中列举了实施例和对比例的能耗情况。
表1
内容 | 对比例1 | 实施例2 | 实施例1 | 实施例3 | 实施例4 |
废水处理量,m<sup>3</sup>/h | 36 | 36 | 36 | 36 | 36 |
蒸汽消耗量,kg/h | 7887 | 0 | 0 | 0 | 0 |
压缩机功率,kW | 0 | 973 | 682 | 1280 | 1620 |
操作成本,元/h | 1577.4 | 778.4 | 545.6 | 1024 | 1296 |
每吨废水处理成本,元/h | 43.8 | 21.6 | 15.1 | 28.4 | 36 |
备注:蒸汽价格按200元/t,工业电按0.8元/kW·h
从上表中可以看出,本发明的方法与传统的五效蒸发技术相比,处理每吨废水处理成本明显降低。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种处理环氧丙烷废水的方法,其特征在于,该方法包括:
(1)将含有醇类有机物的环氧丙烷废水引入至醇浓缩塔中通过精馏分离对醇类有机物进行浓缩,将所述醇浓缩塔的塔釜液中的一部分作为醇类提浓液采出,以及将所述塔釜液中的至少部分引入至醇浓缩塔再沸器中进行循环加热;所述环氧丙烷废水中的醇类有机物的质量百分含量大于等于0.1%;
(2)将醇浓缩塔塔顶气进行加压压缩以得到温度升高的混合物I,然后将所述混合物I作为热源引入至所述醇浓缩塔再沸器中与其中的塔釜液进行热交换,得到混合物II;
(3)将所述混合物II中的一部分循环回所述醇浓缩塔中进行精馏分离,以及将剩余部分作为排出废水引出;
在进行步骤(1)之前,先将所述环氧丙烷废水引入至预热器中进行加热处理,然后再将加热后的所述环氧丙烷废水引入至醇浓缩塔中通过精馏分离对醇类有机物进行浓缩;
在进行步骤(3)之前,先将步骤(2)得到的所述混合物II引入至所述预热器中与其中含有的物料进行热耦合处理,然后再将经过所述热耦合处理后的混合物II进行所述步骤(3)的处理。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,该方法还包括:将经过所述热耦合处理后的混合物II先引入至蒸汽凝液冷却器中与其中含有的循环水进行热交换,再将进行该热交换后的混合物II进行所述步骤(3)的处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述醇浓缩塔中的塔的回流比为0.01~20,塔顶压力为2~400KPa,塔顶温度为80~250℃。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述醇浓缩塔中的塔的回流比为0.05~10,塔顶压力为2~200Kpa,塔顶温度为80~150℃。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,在步骤(2)中,所述加压压缩通过气体压缩机进行,所述气体压缩机为容积式压缩机和/或离心式压缩机。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,在步骤(2)中,所述气体压缩机的进出口压力比为1.05~2.5。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中,在步骤(2)中,控制所述加压压缩的条件,使得所述混合物I的温度比所述醇浓缩塔的塔釜温度高至少5℃。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述醇浓缩塔再沸器为降膜蒸发器、强制循环列管式换热器或热虹吸再沸器。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述醇浓缩塔再沸器为降膜蒸发器。
10.根据权利要求1或2所述的方法,其中,该方法进一步包括:在进行步骤(3)之前,先将所述混合物II引入至醇浓缩塔回流罐中,然后再将所述醇浓缩塔回流罐中的混合物II中的一部分循环回所述醇浓缩塔中进行精馏分离,以及将剩余部分作为排出废水引出。
11.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述醇类有机物中含有丙二醇,且任选还含有乙二醇、二丙二醇、三丙二醇和丙三醇中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述环氧丙烷废水中的丙二醇的质量百分含量不高于30%。
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GR01 | Patent grant | ||
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