CN116102469A - 一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸钠的废水处理工艺,属于三单体废水处理领域。所述含间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸钠的废水处理工艺,包括以下步骤:脱醇、MVR蒸发、酯化、中和、分离、结晶、压滤、水洗、热溶、烘干。本发明的含间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸钠的废水处理工艺,能够对废水中的全部有价值物料,实现有效综合利用,回收制得的间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸钠,酸值为0.14‑0.19mgKOH/g,铂钴色度为8‑10,水分含量为0.07‑0.12wt%,吸光度0.02‑0.03;回收制得的硫酸钠为优级品,含量为97.4‑98.1%,可用于制取减水剂。
Description
技术领域
本发明涉及三单体废水处理领域,具体涉及一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺。
背景技术
间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM),俗称三单体,分子式为C10H9NaO7S,是一种重要的差别化改性剂,主要用于涤纶、胶片等领域。其中涤纶为三单体主要的应用领域,主要用于合成阳离子改性聚酯CDP的第三单体。其能够使CDP聚酯纤维对阳离子燃料具有良好的亲和性能,使CDP纤维可以常压染色,染色后色泽鲜艳、色谱齐全、色牢度高、不易褪色,并可深染,并且具有良好的抗静电性、吸湿性、抗起球性和透气性,穿着舒适。
由此,该纤维及其三单体改性剂在国外发展迅速。西方发达国家生产的阳离子改性涤纶占总产量的15%以上。如果按此数据计算,我国目前切片生产能力超过800万吨,生产120万吨阳离子可染切片将产生30000吨/年以上的SIPM需求量;再加上如ECDP和海岛纤维等其他产品的研发及生产,将需要更多的三单体和四单体供给,SIPM的国内需求量将接近50000吨/年。
目前国内三单体行业大多采用发烟硫酸磺化法进行生产,具体的:采用不同浓度的发烟硫酸或三氧化硫对间苯二甲酸进行磺化,再经甲醇酯化、纯碱或火碱中和、分离、水洗、精制而制得SIPM产品。但是在前述的分离过程中,会产生大量母液;同时在前述的水洗过程中,也会产生大量的SIPM水洗废水;所述的母液及水洗废水具有高盐、高COD的特性,其中还存在有可观含量的SIPM、硫酸钠、甲醇,对废水中的SIPM、硫酸钠、甲醇等物料的回收,具有较高的经济价值,并且还能够同时消除废水的污染性,因而对该废水的处理意义重大。
截止至申请日前,针对于含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理,南京大学进行有相关研究,其采用树脂吸附法对所述废水进行处理。该技术相关专利公开号为:CN1246234C,专利名称为:间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠生产废水的治理及其资源化方法,该技术的小试虽然获得成功,但是在后期的扩大化过程中,无法有效实现废水中SIPM与硫酸钠的分离。经发明人研究,其主要原因为:虽然其先采用小颗粒树脂与硫酸配合,在酸性条件下,吸附回收三单体;但是小颗粒树脂在碱性条件下进行脱附的同时,又会生成硫酸钠杂质;需再次进行精制处理分离SIPM与硫酸钠;这里需要注意的是,该工艺中小颗粒树脂的吸附、脱附、精制过程中,又会产生新的废水等污染物,其装置成本高、投资大、操作繁琐。进一步的,由于原料废水中杂质含量的不确定性,以及各工段废水的温度差异,综合导致了该树脂吸附工艺的不稳定性,无法扩大化应用于大生产线中。
总体来看,现有技术对前述废水的综合利用价值不高,无法实现对废水中全部有价值物料(间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、硫酸钠、甲醇)的综合利用,对于废水中回收的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠收率低、质量差,回收的硫酸钠纯度不理想;进一步的,对废水进行处理后,也无法获得符合三单体生产工艺要求的回用纯水;无法从根本上解决三单体废水利用及废水污染问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,能够实现对废水中全部有价值物料(间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、硫酸钠、甲醇)的综合利用,回收得到的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、硫酸钠质量好;同时能够获得符合三单体生产工艺要求的回用纯水,能够从根本上解决三单体废水利用及废水污染问题。
为解决以上技术问题,本发明采取的技术方案如下:
一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,包括以下步骤:脱醇、MVR蒸发、酯化、中和、分离、结晶、压滤、水洗、热溶、烘干。
所述脱醇,精馏脱除含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水中的甲醇;
所述MVR蒸发,对脱醇制得的精馏釜液进行MVR蒸发浓缩,制得浓缩液和冷凝水。
所述酯化,控制浓缩倍数为1-1.2倍,对浓缩液进行二次浓缩,制得二次浓缩液;然后将二次浓缩液与硫酸混合,投入甲醇,控制酯化温度为75-80℃,酯化压力为常压,进行酯化3-4h后,冷却,制得酯化物;
所述酯化中,硫酸的投料速度为1.2-1.5t/h,硫酸的浓度为93-98%;
硫酸与二次浓缩液的重量比为1:115-125;
甲醇与二次浓缩液的体积比为2-2.2:1;
所述酯化中,二次浓缩温度为115-125℃。
所述中和,调节酯化物pH值至6.5-6.8,制得中和物。
所述分离,包括以下步骤:静置分离、一次清洗、二次清洗、固液分离。
所述静置分离,常温、常压条件下,中和物静置6-7h后,于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行a处理或b处理:
所述a处理,若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,重新于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行a处理或b处理;
所述b处理,若硫酸钠含量小于0.1wt%,上层液相进行结晶,下层固相进行一次清洗。
所述一次清洗,将浓度为72-75%的甲醇与静置分离制得的下层固相混合,搅拌一段时间,静置1-1.5h后,于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行c处理或d处理:
所述c处理,若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,重新于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行c处理或d处理;
所述d处理,若硫酸钠含量小于0.1wt%,上层液相进行结晶,下层固相进行二次清洗;
所述一次清洗中,甲醇的加入量,为所述静置分离制得的上层液相体积的1-1.2倍。
所述二次清洗,将浓度为72-75%的甲醇与一次清洗制得的下层固相混合,搅拌一段时间后,制得二次清洗物料,进行固液分离;
所述二次清洗中,甲醇的加入量,为所述一次清洗制得的上层固相体积的4-4.5倍。
所述固液分离,常温、常压条件下,对二次清洗物料进行过滤,获得固体物;固体物经烘干制得硫酸钠;
所述结晶,对静置分离制得的上层液相、一次清洗制得的上层液相进行结晶,制得结晶物料;
所述压滤,结晶物料经压滤,制得粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠和粗甲醇;
所述粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠经水洗、热溶、烘干,制得间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。
所述水洗,搅拌条件下,将粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与1-1.5倍体积的去离子水或一次结晶母液混合,搅拌一段时间,制得水洗物。
所述热溶,包括以下步骤:一次热溶、二次热溶;
所述一次热溶,水洗物与4-5倍体积的去离子水或二次结晶母液混合,升温至80-90℃,保温一段时间后,与活性炭接触,搅拌一段时间,制得一次脱色液;一次脱色液经压滤、结晶、离心,制得一次结晶体和一次结晶母液;
所述二次热溶,一次结晶体与4-5倍体积的去离子水混合,升温至80-90℃,保温一段时间后,与活性炭接触,搅拌一段时间,制得二次脱色液;二次脱色液经压滤、结晶、离心,制得二次结晶体和二次结晶母液;
所述烘干,102-105℃温度条件下,二次结晶体烘干至水分含量小于0.2wt%,制得间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。
烘干制得的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,酸值为0.14-0.19mgKOH/g,铂钴色度为8-10,水分含量为0.07-0.12wt%,吸光度0.02-0.03。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,能够对废水中的全部有价值物料(间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、硫酸钠、甲醇),实现有效综合利用,回收制得的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,酸值为0.14-0.19mgKOH/g,铂钴色度(5wt%水溶液)为8-10,水分含量为0.07-0.12wt%,吸光度0.02-0.03。
(2)本发明的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,有效实现对废水中间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的回收,其收率可达85.2-88.1%。
(3)本发明的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,有效将硫酸钠和三单体分离,并充分回收,回收制得的硫酸钠为优级品,含量为97.4-98.1%,可用于制取减水剂。
(4)本发明的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,回收制得的冷凝水,电导率<50μs/cm,能够符合SIPM生产工艺要求,可作为生产纯水直接进行回用。
(5)本发明的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,经脱醇步骤回收制得的甲醇,纯度超过99.5%;同时,经分离步骤制得的粗甲醇,纯度超过70%,能够满足本工艺分离步骤对于甲醇的质量要求,可直接回用;也可以经甲醇提纯塔简单提纯后,实现再利用。
(6)本发明的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,有效实现对废水中全部有价值物料(间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、硫酸钠、甲醇)的综合利用,根本上解决三单体废水利用及废水污染问题;同时,整个废水处理过程中无废水产生,产生的固废仅为活性炭,无其他固废产生;本发明的废水处理工艺突破性实现三单体生产的废水零排放,经济效益突出,环保意义显著。
(7)本发明的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,经济效益突出,能够有效消除废水处理所需的危废处理费用(截止至申请日前危废处理费约1800元/吨);同时,还能够实现三单体、硫酸钠、甲醇、水的有效回收,经综合测算,本工艺三单体的回收成本为1万元/吨,截止至申请日前三单体成品价格约2.8万元/吨,本工艺仅回收制得的三单体的纯利润约1.8万元/吨。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,包括以下步骤:脱醇、MVR蒸发、酯化、中和、分离、结晶、压滤、水洗、热溶、烘干。
所述含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水,固含量为13wt%。所述废水中主要成分包括有:7wt%的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠,6wt%的硫酸钠,余量为甲醇水溶液。
所述脱醇,采用精馏塔对含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水进行脱醇处理。
具体的,含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水以3m3/h的进料流速,从精馏塔中段进料;精馏塔塔底采用蒸汽加热,控制精馏塔塔底温度为101℃,塔顶温度为64℃,进行脱醇处理;精馏塔塔顶馏出物为甲醇,甲醇浓度超过99.5%;精馏塔塔底釜液去MVR蒸发。
所述MVR蒸发,对脱醇步骤中制得的精馏塔塔底釜液进行MVR蒸发浓缩,制得浓缩液和冷凝水。
具体的,所述塔底釜液在常温、微负压环境下进行MVR蒸发;其中,所述MVR蒸发加热温度为98℃,MVR蒸发速度为6.5m3/h。经MVR蒸发浓缩后,控制浓缩液的碳比重为1.3;经MVR蒸发制得的冷凝水,电导率<50μs/cm,能够符合SIPM生产工艺要求,可作为生产纯水进行回用。
所述酯化,采用酯化釜对MVR蒸发制得的浓缩液,进行浓缩处理,然后加入浓硫酸、甲醇,在75℃温度条件下,保温酯化3h,制得酯化物。所述酯化用于将浓缩液中含有的部分间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠酯化为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。
具体的,先采用酯化釜对经MVR蒸发制得的浓缩液进行二次浓缩,控制二次浓缩倍数为1倍,二次浓缩温度为115℃;二次浓缩完成后制得二次浓缩液,然后以1.2t/h的投料速率,向酯化釜内投入硫酸,混合均匀后;继续投入甲醇;在甲醇投料过程中,保持与酯化釜连接的冷凝器排空管无甲醇排出;甲醇投入完成后,控制酯化温度为75℃,常压条件下,进行酯化反应3h;酯化反应完成后,采用循环水冷却的方式降温至35℃以下,制得酯化物。
所述硫酸为浓硫酸,浓度为93%。
所述硫酸与二次浓缩液的重量比为1:125。
所述甲醇与二次浓缩液的体积比为2:1。
所述中和,向酯化步骤制得的酯化物中投入纯碱,调节酯化物pH值至6.5,制得中和物。
具体的,将酯化步骤制得的酯化物投入至中和釜内,搅拌状态下,投入纯碱调节中和釜内物料pH值至6.5,制得中和物。
所述分离,包括静置分离、一次清洗、二次清洗、固液分离。
所述静置分离,将中和物置入带搅拌的反应釜内,在常温常压条件下,静置6h;静置过程中,中和物中的固体硫酸钠在重力作用下,沉降至下层,液相部分停留在上层。静置完成后,于固液两相分界面上端15cm处取样,检测该位置处液相中的硫酸钠含量:若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,再次于固液两相分界面上端15cm处取样,检测液相的硫酸钠含量;若硫酸钠含量小于0.1wt%,将上层液相(主要成分包括:间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、少量硫酸钠)导出至结晶釜,待用;同时,对下层固相(主要成分包括:硫酸钠、少量间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠)进行一次清洗步骤。
所述一次清洗,将预定体积量的浓度为72%的甲醇,与静置分离步骤的下层固相混合;60rpm搅拌0.5h;搅拌完成后,静置1h;静置完成后,于固液两相分界面上端15cm处取样,检测该位置处液相中的硫酸钠含量:若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,再次于固液两相分界面上端15cm处取样,检测液相的硫酸钠含量;若硫酸钠含量小于0.1wt%,将上层液相部分(主要成分为:间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、甲醇、少量硫酸钠)导出至结晶釜,待用;同时,对下层固相(主要成分为:硫酸钠、甲醇、少量间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠),进行二次清洗步骤。
所述一次清洗步骤中,所述甲醇的加入量,为所述静置分离步骤中,分离出的上层液相体积的1倍。
所述二次清洗,将预定体积量的浓度为72%的甲醇,与一次清洗步骤的下层固相混合,60rpm搅拌0.5h;搅拌完成后,将全部物料转入卧式过滤机,进行固液分离步骤。
所述二次清洗步骤中,所述甲醇的加入量,为一次清洗后的下层固相体积的4倍。
所述固液分离,在常温、常压条件下,采用卧式过滤机对二次清洗物料进行固液分离。其中,所述卧式过滤机内筒转速为7rpm,进行固液分离,制得含有甲醇、水的固体硫酸钠后,去烘干步骤。
所述结晶,常温、常压条件下,对结晶釜内物料进行结晶处理,制得结晶物料。
所述压滤,将结晶步骤制得的结晶物料转入板框过滤机内,进行压滤处理,分离出粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(固相),以及纯度超过70%的粗甲醇(液相)。
所述粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠含量为70%,硫酸钠含量为10%,余量为甲醇和水的混合物及少量杂质。
所述水洗,对压滤步骤制得的粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠进行水洗处理。具体的,25rpm搅拌条件下,以300mL/min的通入速率,将1倍体积的去离子水或一次结晶母液通入至水洗釜中,与粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠混合,搅拌20min,静置10min,制得水洗物,完成水洗步骤。
所述热溶,包括:一次热溶、二次热溶。
所述一次热溶,将水洗步骤制得的水洗物转入至一次热溶釜内,与4倍体积的去离子水或二次结晶母液混合,升温至80℃,保温0.5h;投入活性炭,40rpm搅拌1h,制得一次脱色液;80℃温度条件下,采用板框压滤机压滤一次脱色液,滤除活性炭,制得一次压滤清液;将所述一次压滤清液转入一次结晶釜内,进行一次结晶;所述一次结晶釜降温至30℃后,转入一次离心机,1000rpm离心分离20min,制得一次结晶体和一次结晶母液;所述一次结晶体进入二次热溶釜,待用;所述一次结晶母液可回用至水洗步骤,替代去离子水使用。
所述二次热溶,在二次热溶釜内,将一次结晶体与4倍体积的去离子水混合,升温至80℃,保温0.5h;投入活性炭,40rpm搅拌1h,制得二次脱色液;常温条件下,采用板框压滤机压滤二次脱色液,滤出活性炭至固废处理,制得二次压滤清液;将所述二次压滤清液转入二次结晶釜内,进行二次结晶;所述二次结晶釜降温至30℃后,转入二次离心机,1000rpm离心分离20min,制得二次结晶体和二次结晶母液;所述二次结晶体进入烘干装置,待用;所述二次结晶母液可回用至一次热溶步骤,替代去离子水使用。
所述烘干,对二次结晶体进行烘干处理,升温至102℃,保温烘干至水分含量小于0.2wt%,制得间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。经检测,制得的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,收率为85.2%,酸值为0.19mgKOH/g,铂钴色度(5wt%水溶液)为10,水分含量为0.12wt%,吸光度0.03。
烘干装置为盘式烘干机。
同时,所述固液分离步骤制得的含有甲醇、水的固体硫酸钠,经烘干处理,去除结晶水,制得硫酸钠。经检测,硫酸钠含量为97.4%,为优级品。
实施例2
一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,包括以下步骤:脱醇、MVR蒸发、酯化、中和、分离、结晶、压滤、水洗、热溶、烘干。
所述含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水,固含量为14wt%。所述废水中主要成分包括有:8wt%的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠,6wt%的硫酸钠,余量为甲醇水溶液。
所述脱醇,采用精馏塔对含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水进行脱醇处理。
具体的,含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水以4m3/h的进料流速,从精馏塔中段进料;精馏塔塔底采用蒸汽加热,控制精馏塔塔底温度为101.5℃,塔顶温度为64.5℃,进行脱醇处理;精馏塔塔顶馏出物为甲醇,甲醇浓度超过99.5%;精馏塔塔底釜液去MVR蒸发。
所述MVR蒸发,对脱醇步骤中制得的精馏塔塔底釜液进行MVR蒸发浓缩,制得浓缩液和冷凝水。
具体的,所述塔底釜液在常温、微负压环境下进行MVR蒸发;其中,所述MVR蒸发加热温度为110℃,MVR蒸发速度为6.7m3/h。经MVR蒸发浓缩后,控制浓缩液中碳比重为1.32;经MVR蒸发制得的冷凝水,电导率<50μs/cm,能够符合SIPM生产工艺要求,可作为生产纯水进行回用。
所述酯化,采用酯化釜对MVR蒸发制得的浓缩液,进行浓缩处理,然后加入浓硫酸、甲醇,在78℃温度条件下,保温酯化3.5h,制得酯化物。所述酯化用于将浓缩液中含有的部分间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠酯化为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。
具体的,先采用酯化釜对经MVR蒸发制得的浓缩液进行二次浓缩,控制二次浓缩倍数为1.1倍,二次浓缩温度为120℃;二次浓缩完成后制得二次浓缩液,然后以1.3t/h的投料速率,向酯化釜内投入硫酸,混合均匀后;继续投入甲醇;在甲醇投料过程中,保持与酯化釜连接的冷凝器排空管无甲醇排出;甲醇投入完成后,控制酯化温度为78℃,常压条件下,进行酯化反应3.5h;酯化反应完成后,采用循环水冷却的方式降温至35℃以下,制得酯化物。
所述硫酸为浓硫酸,浓度为95%。
所述硫酸与二次浓缩液的重量比为1:120。
所述甲醇与二次浓缩液的体积比为2.1:1。
所述中和,向酯化步骤制得的酯化物中投入纯碱,调节酯化物pH值至6.6,制得中和物。
具体的,将酯化步骤制得的酯化物投入至中和釜内,搅拌状态下,投入纯碱调节中和釜内物料pH值至6.6,制得中和物。
所述分离,包括静置分离、一次清洗、二次清洗、固液分离。
所述静置分离,将中和物置入带搅拌的反应釜内,在常温常压条件下,静置6.5h;静置过程中,中和物中的固体硫酸钠在重力作用下,沉降至下层,液相部分停留在上层。静置完成后,于固液两相分界面上端15cm处取样,检测该位置处液相中的硫酸钠含量:若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,再次于固液两相分界面上端15cm处取样,检测液相的硫酸钠含量;若硫酸钠含量小于0.1wt%,将上层液相(主要成分包括:间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、少量硫酸钠)导出至结晶釜,待用;同时,对下层固相(主要成分包括:硫酸钠、少量间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠)进行一次清洗步骤。
所述一次清洗,将预定体积量的浓度为73%的甲醇,与静置分离步骤的下层固相混合;80rpm搅拌0.8h;搅拌完成后,静置1.2h;静置完成后,于固液两相分界面上端15cm处取样,检测该位置处液相中的硫酸钠含量:若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,再次于固液两相分界面上端15cm处取样,检测液相的硫酸钠含量;若硫酸钠含量小于0.1wt%,将上层液相部分(主要成分为:间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、甲醇、少量硫酸钠)导出至结晶釜,待用;同时,对下层固相(主要成分为:硫酸钠、甲醇、少量间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠),进行二次清洗步骤。
所述一次清洗步骤中,所述甲醇的加入量,为所述静置分离步骤中,分离出的上层液相体积的1.1倍。
所述二次清洗,将预定体积量的浓度为73%的甲醇,与一次清洗步骤的下层固相混合,90rpm搅拌0.8h;搅拌完成后,将全部物料转入卧式过滤机,进行固液分离步骤。
所述二次清洗步骤中,所述甲醇的加入量,为一次清洗后的下层固相体积的4.2倍。
所述固液分离,在常温、常压条件下,采用卧式过滤机对二次清洗物料进行固液分离。其中,所述卧式过滤机内筒转速为12rpm,进行固液分离,制得含有甲醇、水的固体硫酸钠后,去烘干步骤。
所述结晶,常温、常压条件下,对结晶釜内物料进行结晶处理,制得结晶物料。
所述压滤,将结晶步骤制得的结晶物料转入板框过滤机内,进行压滤处理,分离出粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(固相),以及纯度超过70%的粗甲醇(液相)。
所述粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠含量为77%,硫酸钠含量为9%,余量为甲醇和水的混合物及少量杂质。
所述水洗,对压滤步骤制得的粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠进行水洗处理。具体的,30rpm搅拌条件下,以400mL/min的通入速率,将1.2倍体积的去离子水或一次结晶母液通入至水洗釜中,与粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠混合,搅拌25min,静置15min,制得水洗物,完成水洗步骤。
所述热溶,包括:一次热溶、二次热溶。
所述一次热溶,将水洗步骤制得的水洗物转入至一次热溶釜内,与4.5倍体积的去离子水或二次结晶母液混合,升温至85℃,保温0.8h;投入活性炭,50rpm搅拌1.5h,制得一次脱色液;85℃温度条件下,采用板框压滤机压滤一次脱色液,滤除活性炭,制得一次压滤清液;将所述一次压滤清液转入一次结晶釜内,进行一次结晶;所述一次结晶釜降温至32℃后,转入一次离心机,1100rpm离心分离15min,制得一次结晶体和一次结晶母液;所述一次结晶体进入二次热溶釜,待用;所述一次结晶母液可回用至水洗步骤,替代去离子水使用。
所述二次热溶,在二次热溶釜内,将一次结晶体与4.5倍体积的去离子水混合,升温至85℃,保温0.8h;投入活性炭,50rpm搅拌1.5h,制得二次脱色液;常温条件下,采用板框压滤机压滤二次脱色液,滤出活性炭至固废处理,制得二次压滤清液;将所述二次压滤清液转入二次结晶釜内,进行二次结晶;所述二次结晶釜降温至32℃后,转入二次离心机,1100rpm离心分离15min,制得二次结晶体和二次结晶母液;所述二次结晶体进入烘干装置,待用;所述二次结晶母液可回用至一次热溶步骤,替代去离子水使用。
所述烘干,对二次结晶体进行烘干处理,升温至104℃,保温烘干至水分含量小于0.2wt%,制得间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。经检测,制得的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,收率为88.1%,酸值为0.14mgKOH/g,铂钴色度(5wt%水溶液)为8,水分含量为0.07wt%,吸光度0.02。
烘干装置为盘式烘干机。
同时,所述固液分离步骤制得的含有甲醇、水的固体硫酸钠,经烘干处理,去除结晶水,制得硫酸钠。经检测,硫酸钠含量为98.1%,为优级品。
实施例3
一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,包括以下步骤:脱醇、MVR蒸发、酯化、中和、分离、结晶、压滤、水洗、热溶、烘干。
所述含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水,固含量为15wt%。所述废水中主要成分包括有:8wt%的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠,7wt%的硫酸钠,余量为甲醇水溶液。
所述脱醇,采用精馏塔对含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水进行脱醇处理。
具体的,含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水以5m3/h的进料流速,从精馏塔中段进料;精馏塔塔底采用蒸汽加热,控制精馏塔塔底温度为102℃,塔顶温度为65℃,进行脱醇处理;精馏塔塔顶馏出物为甲醇,甲醇浓度为99.8%;精馏塔塔底釜液去MVR蒸发。
所述MVR蒸发,对脱醇步骤中制得的精馏塔塔底釜液进行MVR蒸发浓缩,制得浓缩液和冷凝水。
具体的,所述塔底釜液在常温、微负压环境下进行MVR蒸发;其中,所述MVR蒸发加热温度为120℃,MVR蒸发速度为7.0m3/h。经MVR蒸发浓缩后,控制浓缩液中碳比重为1.35;经MVR蒸发制得的冷凝水,电导率<50μs/cm,能够符合SIPM生产工艺要求,可作为生产纯水进行回用。
所述酯化,采用酯化釜对MVR蒸发制得的浓缩液,进行浓缩处理,然后加入浓硫酸、甲醇,在80℃温度条件下,保温酯化4h,制得酯化物。所述酯化用于将浓缩液中含有的部分间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠酯化为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。
具体的,先采用酯化釜对经MVR蒸发制得的浓缩液进行二次浓缩,控制二次浓缩倍数为1.2倍,二次浓缩温度为125℃;二次浓缩完成后制得二次浓缩液,然后以1.5t/h的投料速率,向酯化釜内投入硫酸,混合均匀后;继续投入甲醇;在甲醇投料过程中,保持与酯化釜连接的冷凝器排空管无甲醇排出;甲醇投入完成后,控制酯化温度为80℃,常压条件下,进行酯化反应4h;酯化反应完成后,采用循环水冷却的方式降温至35℃以下,制得酯化物。
所述硫酸为浓硫酸,浓度为98%。
所述硫酸与二次浓缩液的重量比为1:115。
所述甲醇与二次浓缩液的体积比为2.2:1。
所述中和,向酯化步骤制得的酯化物中投入纯碱,调节酯化物pH值至6.8,制得中和物。
具体的,将酯化步骤制得的酯化物投入至中和釜内,搅拌状态下,投入纯碱调节中和釜内物料pH值至6.8,制得中和物。
所述分离,包括静置分离、一次清洗、二次清洗、固液分离。
所述静置分离,将中和物置入带搅拌的反应釜内,在常温常压条件下,静置7h;静置过程中,中和物中的固体硫酸钠在重力作用下,沉降至下层,液相部分停留在上层。静置完成后,于固液两相分界面上端15cm处取样,检测该位置处液相中的硫酸钠含量:若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,再次于固液两相分界面上端15cm处取样,检测液相的硫酸钠含量;若硫酸钠含量小于0.1wt%,将上层液相(主要成分包括:间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、少量硫酸钠)导出至结晶釜,待用;同时,对下层固相(主要成分包括:硫酸钠、少量间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠)进行一次清洗步骤。
所述一次清洗,将预定体积量的浓度为75%的甲醇,与静置分离步骤的下层固相混合;85rpm搅拌1h;搅拌完成后,静置1.5h;静置完成后,于固液两相分界面上端15cm处取样,检测该位置处液相中的硫酸钠含量:若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,再次于固液两相分界面上端15cm处取样,检测液相的硫酸钠含量;若硫酸钠含量小于0.1wt%,将上层液相部分(主要成分为:间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠、甲醇、少量硫酸钠)导出至结晶釜,待用;同时,对下层固相(主要成分为:硫酸钠、甲醇、少量间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠),进行二次清洗步骤。
所述一次清洗步骤中,所述甲醇的加入量,为所述静置分离步骤中,分离出的上层液相体积的1.2倍。
所述二次清洗,将预定体积量的浓度为75%的甲醇,与一次清洗步骤的下层固相混合,100rpm搅拌1h;搅拌完成后,将全部物料转入卧式过滤机,进行固液分离步骤。
所述二次清洗步骤中,所述甲醇的加入量,为一次清洗后的下层固相体积的4.5倍。
所述固液分离,在常温、常压条件下,采用卧式过滤机对二次清洗物料进行固液分离。其中,所述卧式过滤机内筒转速为14rpm,进行固液分离,制得含有甲醇、水的固体硫酸钠后,去烘干步骤。
所述结晶,常温、常压条件下,对结晶釜内物料进行结晶处理,制得结晶物料。
所述压滤,将结晶步骤制得的结晶物料转入板框过滤机内,进行压滤处理,分离出粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(固相),以及纯度超过70%的粗甲醇(液相)。
所述粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠含量为80%,硫酸钠含量为8%,余量为甲醇和水的混合物及少量杂质。
所述水洗,对压滤步骤制得的粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠进行水洗处理。具体的,35rpm搅拌条件下,以500mL/min的通入速率,将1.5倍体积的去离子水或一次结晶母液通入至水洗釜中,与粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠混合,搅拌30min,静置20min,制得水洗物,完成水洗步骤。
所述热溶,包括:一次热溶、二次热溶。
所述一次热溶,将水洗步骤制得的水洗物转入至一次热溶釜内,与5倍体积的去离子水或二次结晶母液混合,升温至90℃,保温1h;投入活性炭,60rpm搅拌2h,制得一次脱色液;90℃温度条件下,采用板框压滤机压滤一次脱色液,滤除活性炭,制得一次压滤清液;将所述一次压滤清液转入一次结晶釜内,进行一次结晶;所述一次结晶釜降温至35℃后,转入一次离心机,1200rpm离心分离10min,制得一次结晶体和一次结晶母液;所述一次结晶体进入二次热溶釜,待用;所述一次结晶母液可回用至水洗步骤,替代去离子水使用。
所述二次热溶,在二次热溶釜内,将一次结晶体与5倍体积的去离子水混合,升温至90℃,保温1h;投入活性炭,60rpm搅拌2h,制得二次脱色液;常温条件下,采用板框压滤机压滤二次脱色液,滤出活性炭至固废处理,制得二次压滤清液;将所述二次压滤清液转入二次结晶釜内,进行二次结晶;所述二次结晶釜降温至35℃后,转入二次离心机,1200rpm离心分离10min,制得二次结晶体和二次结晶母液;所述二次结晶体进入烘干装置,待用;所述二次结晶母液可回用至一次热溶步骤,替代去离子水使用。
所述烘干,对二次结晶体进行烘干处理,升温至105℃,保温烘干至水分含量小于0.2wt%,制得间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。经检测,制得的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,收率为87.4%,酸值为0.15mgKOH/g,铂钴色度(5wt%水溶液)为8,水分含量为0.09wt%,吸光度0.02。
烘干装置为盘式烘干机。
同时,所述固液分离步骤制得的含有甲醇、水的固体硫酸钠,经烘干处理,去除结晶水,制得硫酸钠。经检测,硫酸钠含量为98.0%,为优级品。
除非另有说明,本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:脱醇、MVR蒸发、酯化、中和、分离、结晶、压滤、水洗、热溶、烘干;
所述脱醇,精馏脱除含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水中的甲醇;
所述MVR蒸发,对脱醇制得的精馏釜液进行MVR蒸发浓缩,制得浓缩液和冷凝水;
所述酯化,控制浓缩倍数为1-1.2倍,对浓缩液进行二次浓缩,制得二次浓缩液;然后将二次浓缩液与硫酸混合,投入甲醇,控制酯化温度为75-80℃,酯化压力为常压,保温酯化,制得酯化物;
所述中和,调节酯化物pH值至6.5-6.8,制得中和物。
2.根据权利要求1所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述分离,包括以下步骤:静置分离、一次清洗、二次清洗、固液分离;
所述静置分离,常温、常压条件下,中和物静置分层后,于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行a处理或b处理:
所述a处理,若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,重新于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行a处理或b处理;
所述b处理,若硫酸钠含量小于0.1wt%,上层液相进行结晶,下层固相进行一次清洗。
3.根据权利要求2所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述一次清洗,将浓度为72-75%的甲醇与静置分离制得的下层固相混合,搅拌一段时间,静置1-1.5h后,于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行c处理或d处理:
所述c处理,若硫酸钠含量大于0.1wt%,继续静置1h后,重新于固液两相分界面上端15cm处取样检测硫酸钠含量,并进行c处理或d处理;
所述d处理,若硫酸钠含量小于0.1wt%,上层液相进行结晶,下层固相进行二次清洗;
所述二次清洗,将浓度为72-75%的甲醇与一次清洗制得的下层固相混合,搅拌一段时间后,制得二次清洗物料,进行固液分离;
所述固液分离,常温、常压条件下,对二次清洗物料进行过滤,获得固体物;固体物经烘干制得硫酸钠;
所述结晶,对静置分离制得的上层液相、一次清洗制得的上层液相进行结晶,制得结晶物料;
所述压滤,结晶物料经压滤,制得粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠和粗甲醇;
所述粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠经水洗、热溶、烘干,制得间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。
4.根据权利要求1所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述酯化中,硫酸的投料速度为1.2-1.5t/h,硫酸的浓度为93-98%;
硫酸与二次浓缩液的重量比为1:115-125;
甲醇与二次浓缩液的体积比为2-2.2:1。
5.根据权利要求1所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述酯化中,二次浓缩温度为115-125℃。
6.根据权利要求3所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述一次清洗中,甲醇的加入量,为所述静置分离制得的上层液相体积的1-1.2倍。
7.根据权利要求3所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述二次清洗中,甲醇的加入量,为所述一次清洗制得的上层固相体积的4-4.5倍。
8.根据权利要求1所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述水洗,搅拌条件下,将粗间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠与1-1.5倍体积的去离子水或一次结晶母液混合,搅拌一段时间,制得水洗物。
9.根据权利要求1所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,所述热溶,包括以下步骤:一次热溶、二次热溶;
所述一次热溶,水洗物与4-5倍体积的去离子水或二次结晶母液混合,升温至80-90℃,保温一段时间后,与活性炭接触,搅拌一段时间,制得一次脱色液;一次脱色液经压滤、结晶、离心,制得一次结晶体和一次结晶母液;
所述二次热溶,一次结晶体与4-5倍体积的去离子水混合,升温至80-90℃,保温一段时间后,与活性炭接触,搅拌一段时间,制得二次脱色液;二次脱色液经压滤、结晶、离心,制得二次结晶体和二次结晶母液;
所述烘干,102-105℃温度条件下,二次结晶体烘干至水分含量小于0.2wt%,制得间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠。
10.根据权利要求1所述的含间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的废水处理工艺,其特征在于,烘干制得的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠,酸值为0.14-0.19mgKOH/g,铂钴色度为8-10,水分含量为0.07-0.12wt%,吸光度0.02-0.03。
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