CN1174092A - 处理有机化合物溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
一种处理含有有机化合物(其中至少有一种聚合物)的溶液的方法,它是在所述的溶液中加入水,蒸馏出有机化合物加以回收,或者还将剩余的含聚合物的水溶液加以焚烧。
Description
本发明涉及一种处理有机化合物溶液的方法，具体地说，是处理含有有机化合物(其中至少有一种是聚合物)的溶液，目的是有效地回收该有机化合物和焚烧水溶液中的化合物如聚合物的方法。
直至现在，处理有机化合物和聚合物的工厂排放含有化合物和聚合物混合物的大量废液，一部分废液加以回收，而另一部分则加以焚烧。
例如，一般是在碱性催化剂存在的条件下，将溶解于甲醇中的聚乙酸乙烯酯(PVAc)进行酯基转移，来制备聚乙烯醇(PVA)，将PVA以固态形式分离出来，回收副产物乙酸甲酯，乙酸甲酯以乙酸和甲醇的形式再利用。
一种主要含甲醇的废液还含有固态组分，如少量未反应的PVAc、PVA和由溶解在废液中的催化剂产生的乙酸钠(CH3COONa)。在回收步骤中处理含有这些固体的废液时，固体会对回收装置产生不良影响，如堵塞管道、热交换器的热交换管、蒸馏塔的塔盘等。为防止不良影响，应从废液中除去固体。
JP-A-54-90393和JP-A-55-31471揭示了一种除去聚合物的方法，即用过滤器盐析除去固体的方法。JP-A-53-113880和JP-A-52-12295揭示了一种除去固态组分的方法，是用一个蒸发器浓缩废液以增加固体含量再用薄膜蒸发器从浓缩的废液中蒸发出液体等。
然而，在JP-A-54-90393和JP-A-55-31471揭示的方法中，盐留在溶液中，并不能完全防止结垢物。另外，在回收有机化合物步骤中产生的废液中，盐的浓度增加，因此活化淤浆的活性劣化。
按JP-A-53-113880和JP-A-52-12295揭示的方法，用薄膜蒸发器难以获得具有稳定性质(如粉粒形状)和残余的挥发物，并且如除去固体的粉末处理也非常困难。特别是当粉末有较强的粘结性和桥连性时，处理极为困难。
设想可以对固体进行焚烧。然而，当固体中含有碱金属盐时，固体在焚烧炉内会形成熔块。因此，固体不能稳定燃烧，焚烧炉也要定期清理。
本发明的一个目的是提供一种能有效地从废液中回收有机化合物的方法。
本发明的另一个目的是提供一种从废液中回收有机化合物，同时从废液中除去水溶液形态的如聚合物、碱金属盐等和焚烧此水溶液而不致形成熔块的方法，该方法是以液体状态进行处理，不会引起任何环境污染。
本发明的第一个内容是提供一种处理含有有机化合物至少有一种聚合物的溶液的方法，该方法是在所述溶液中加入一定量的水，然后蒸馏出所述的有机化合物回收之。
本发明的第二个内容是提供一种处理含有有机化合物(至少有一种聚合物)的溶液的方法，该方法是在所述溶液中加入一定量的水，然后蒸馏出所述的有机化合物加以回收，再焚烧剩下的含所述聚合物的水溶液。
图1为实施本发明方法的一个实施方案的流程图。
本发明方法处理的溶液含有有机化合物，其中至少有一种是聚合物。因此溶液中除了聚合物和有机化合物外，可能含有其他物质如水。从易于焚烧的角度，聚合物最好是水溶性的，如PVA。
有机化合物是从蒸馏塔或蒸发器的顶部蒸发出来的。因此，用本发明方法处理的有机化合物，其沸点低于水，或与水形成具有最低共沸点的共沸混合物。
本发明的最重要的特征，是在含有有机化合物(至少有一种聚合物)的溶液中加入水。因此用水置换有机化合物，就能通过蒸馏有效地回收有机化合物。同时，聚合物等化合物又可以水溶液的形态焚烧。这样，不会堵塞供料喷嘴或焚烧炉的喷嘴，并能稳定地焚烧。这样就可将废水处理至较低的COD值。
用本发明方法要处理的溶液可能含有碱金属盐如CH3COONa等。
加入溶液中的水量应选择得使蒸馏塔底部的水与所溶固体的重量比处于60∶40-99∶1的范围，最好在90∶10-95∶5。当水量过大时，从热能消耗角度考虑是不利的，而当水量过小时，聚合物等会沉淀在蒸馏塔底部。
在本发明的方法，是在溶液加入蒸馏塔之前或同时，在这种含有有机化合物(至少有一种聚合物)的溶液中加入水，有机化合物就被水置换出来。这种置换可以减少在要回收的有机化合物中夹带的水量，也减少混合在含有将要从塔底除去的固体的水溶液中的有机化合物的量。最好将溶液浓缩至一定程度，例如，在进蒸馏塔处理前，用蒸发器将溶液浓缩至原体积的十分之一到十二分之一，以减少加入的水量。
参考附图详细解释本发明的方法。
图1为实施本发明方法的一个实施方案的流程图。
在制备PVA的生产中会产生一种含有有机化合物如PVA、PVAc等聚合物和碱金属盐如CH3COONa的溶液。可选用普通的分离设备(如蒸馏塔、蒸发器等)浓缩这样的溶液。图1中，通过进料管1，将溶液供给蒸发器2。
当使用蒸发器时，其他步骤中产生的废热可作用热源，但用多效蒸发器对于热量的利用是有利的。在该种蒸发器中，来自一个蒸发单元的蒸汽用于加热下一个蒸发单元。
通过管4将由蒸发器2底部输出的预浓缩溶液供给蒸馏塔7。同时将水经由进水管5输入蒸馏塔7。图1中，蒸发器连有一根管3用于回收有机化合物。
溶液加入了水后，输入到蒸馏塔7的顶板部位。
所用蒸馏塔的类型不受限制，但一般用孔板塔、泡罩塔等。从防止固体结垢的角度看，以选用泡罩塔为宜。在蒸馏塔装一个提浓段可以降低头馏份中的水含量。
蒸馏塔的热源可以是再沸器或直接吹入蒸汽。
以0-0.5的回流比，可以从塔头回收几乎所有的有机化合物和加入的水。一些情况中，有机化合物可与水形成共沸混合物。图1中，由回收有机化合物的管6能回收几乎所有的有机化合物。
以水溶液形态的聚合物和碱金属盐则从塔底排出，然后通过管8供给焚烧炉9。
然后进行固体的水溶液的焚烧。最好选择使用浸没燃烧式焚烧炉，由于它的效率很高。浸没燃烧式焚烧炉燃烧固体的水溶液是用一个或多个喷嘴将固体的水溶液喷入由烧嘴的燃料产生的火焰中，燃料如重油、煤油、汽油等能产生高温火焰的燃料，该焚烧炉将燃烧后气体直接通入水中鼓泡，收集燃烧气中的灰分。图1为一个浸没燃烧式焚烧炉的例子。焚烧炉包括一个燃烧炉9、烧嘴12(分别由管10和11向其供给燃料和空气)、供应被燃烧的液体的喷嘴13、排气的管14、进水的管15、浸没燃烧罐16和排出管17。
焚烧炉中的温度范围一般为800-1500℃。
当使用这样的焚烧炉时，碱金属盐被细粉化，并与燃烧气体一鼓入水中溶解。因此，这种焚烧炉基本上不会发生因焚烧炉内壁上熔块结垢物引起的停工之类的问题，这种问题是与固体的燃烧有关的。由于固体是以其水溶液的形态燃烧，所以燃烧产生的废物也以水溶液的形态除去并容易处理。另外，废水中的碳酸盐也是水溶液形态，因此废液的COD值保持较低。如果排放的废液量限于在一定范围，不会使环境恶化。
现已结合聚乙烯醇生产中的废液处理解释了本发明的方法，但本发明的方法可用于任何含有有机化合物(如聚合物)、碱金属盐等固体的溶液。
实施例
用下面的实施例进一步说明本发明，但这些实施例决不构成对本发明范围的限制。
实施例1
从PVA生产过程排放的废液(其中含有40重量％的乙酸甲酯、58重量％的甲醇、1.5重量％的水、0.25重量％的PVA和PVAc、0.25重量％的乙酸钠)。以1000千克/小时的流量输入到蒸发器中，蒸发出主要含乙酸甲酯和甲醇的馏份。废液则浓缩到原体积的十分之一，此浓缩后的废液含有10重量％的乙酸甲酯、80重量％的甲醇、5重量％的水、2.5重量％的PVA和2.5重量％的PVAc。
以105千克/小时流量将上述浓缩废液输入一泡罩塔的塔头，该泡罩塔直径为350毫米，有8块塔板。塔在回流比为0的条件下操作，从塔头有含乙酸甲酯和甲醇的水溶液以120千克/小时的流量获得。
从塔底以51千克/小时的流量排出含10重量％的如PVA、PVAc、乙酸钠固体的水溶液，随后供给焚烧炉。
以130标准米3/小时的流量向焚烧炉供给空气，保持焚烧炉温度在950℃，焚烧炉能长期稳定操作，喷嘴也未堵塞。由焚烧炉排出含碳酸钠的废水，该废水的COD约为20ppm，故可以此含量排放。
塔在操作一年后拆开，仅发现很少的结垢物。
实施例2
以1000千克/小时的流量将含33.9重量％的乙酸甲酯、64.9重量％的甲醇、0.9重量％的水、0.16重量％的PVA和PVAc、0.16重量％的乙酸钠的废液输入到蒸发器中，浓缩至原体积的约十五分之一，经浓缩的废液含有7.2重量％的乙酸甲酯、84.7重量％的甲醇、3.1重量％的水、2.5重量％的PVA和PVAc、2.5重量％的乙酸钠。
以65千克/小时的流量将上述浓缩的废液输入一孔板塔的塔头，同时以68千克/小时的流量将水输入塔头，孔板塔直径为350毫米，有8块塔板。塔在回流比为0的条件下操作，从塔头有含乙酸甲酯和甲醇的水溶液以69千克/小时的流量获得。
从塔底以64千克/小时的流量排出含5重量％的如PVA、PVAc、乙酸钠固体的水溶液，随后供给焚烧炉。
以200标准米3/小时的流量向焚烧炉供给空气，保持焚烧炉温度在950℃。从焚烧炉排出的废水的COD约为20ppm，故可以此含量排放。
塔在操作一年后拆开，发现略有粘结的结垢物。燃料消耗量约是实施例1的消耗量的1.5倍。
实施例3
将按实施例1获得的同样浓缩废液以105千克/小时流量输入到孔板塔的塔头，同时以21千克/小时的流量将水输入塔头，孔板塔直径为350毫米，有8块塔板。塔在回流比为0的条件下操作，从塔头有含乙酸甲酯和甲醇的水溶液以112公斤/小时的速度获得。
从塔底以14千克/小时的流量排出含34重量％的如PVA、PVAc、乙酸钠固体的水溶液，随后供给焚烧炉。
以130标准米3/小时的流量向焚烧炉供给空气，保持焚烧炉温度在950℃，从焚烧炉排出的废水的COD约为20ppm，故可以此含量排放。
焚烧炉的燃料消耗量较小，但有少量的结垢物粘结在焚烧炉的喷嘴上。
比较实施例1
将按实施例1获得的同样浓缩废液以105千克/小时流量输入到孔板塔的塔头，同时以17千克/小时的流量将水输入塔头，孔板塔直径为350毫米，有8块塔板。塔在回流比为0的条件下操作，从塔头有含乙酸甲酯和甲醇的水溶液以110公斤/小时的流量获得。
然而，PVA、PVAc、乙酸钠等固体在从塔底排出的水溶液中略有沉淀现象，所以这样处理的溶液不能供给焚烧炉进行处理。
比较实施例2
将按实施例1获得的同样浓缩废液以40升/小时速度输入到薄膜蒸发器中(蒸发器的热交换面积为0.12米2)，140℃蒸发至干燥，获得具有不规则形状的，大小为10-20毫米的粘弹性固体颗粒。
将这种固体储存在一个贮料斗中，通过一螺旋输送机试行排出。然而，在螺杆和箱体之间有大量固体卡住，故螺杆停了下来。
在贮料斗的多处，颗粒粘结在一起形成块状物。
Claims (8)
1.一种处理含有有机化合物的溶液的方法，有机化合物中至少有一种聚合物，方法的特征在于是在所述的溶液中加入水，蒸馏出所述的有机化合物加以回收。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的溶液还含有一种碱金属盐。
3.如权利要求2所述的方法，其特征还在于所述的碱金属盐是乙酸钠。
4.如权利要求1所述的方法，其特征还在于所述的溶液是聚乙烯醇生产工艺中的废液。
5.一种处理含有有机化合物的溶液的方法，有机化合物中至少有一种聚合物，方法的特征在于它是在所述溶液中加入水，蒸馏出所述的有机化合物加以回收，然后焚烧剩余的含所述聚合物的水溶液。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的溶液还含有一种碱金属盐。
7.如权利要求6所述的方法，其特征还在于所述的碱金属盐是乙酸钠。
8.如权利要求5所述的方法，其特征还在于所述的溶液是聚乙烯醇生产工艺中的废液。
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