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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Reinigung von industriellen Abwässern, die
aus einem Verfahren zur Herstellung von Propylenoxid stammen.
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Die Behandlung oder Reinigung von
Abwasser, das aus einem industriellen Verfahren zur Herstellung von
Propylenoxid stammt und zumindest Kohlenwasserstoffe und Salze (organische
und/oder anorganische) enthält,
ist normalerweise ein sehr aufwendiges Verfahren. Heutzutage stellen
Umweltgesetze strenge Anforderungen an die Reinigung von Abwasserströmen aus
industriellen Prozessen, insbesondere, wenn das gereinigte Abwasser
in die Umgebung entlassen wird. Dementsprechend ist die Wahl eines
Reinigungsverfahrens für
industrielles Abwasser im allgemeinen an praktische, Umwelt- und ökonomische Überlegungen
gebunden.
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Ein industrieller Prozeß zur Herstellung
von Propylenoxid, bei dem eine relativ große Menge an Abwasser erzeugt
wird, ist das Styrolmonomer/Propylenoxid (SM/PO) Co-Produktions-Verfahren.
Im allgemeinen umfaßt
ein solches SM/PO-Verfahren die Schritte: (i) Reaktion von Ethylbenzol
mit Sauerstoff oder Luft, um Ethylbenzolhydroperoxid zu bilden,
(ii) Reaktion des so erhaltenen Ethylbenzolhydroperoxids mit Propan
in Anwesenheit eines Epoxidierungskatalysators, um Propylenoxid
und 1-Phenylethanol zu erhalten, und (iii) Umwandlung des 1-Phenylethanols
in Styrol durch Dehydratation unter Verwendung eines geeigneten
Dehydratationskatalysators. Dabei wird in dem letzten Schritt Wasser
erzeugt. Zusätzlich
zu dieser Reaktion werden wäßrige organische
Nebenprodukte, wie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe,
Aldehyde, Ketone, Alkohole, Phenole und organische Säuren auf
diese Weise während
des gesamten Verfahrens erzeugt. Einige dieser Nebenprodukte werden
von den Hauptprodukten mit Hilfe von reinem Wasser abgetrennt, und
die organischen Säuren
werden unter Verwendung einer basischen wäßrigen Lösung neutralisiert, wie einer
wäßrigen Natri um(bi)karbonatlösung und/oder
einer Natriumhydroxidlösung.
Außerdem
wird weiteres Wasser mit der Luft in dem Schritt (i) und als Dampf
in dem Schritt (iii) des obigen Prozesses eingebracht, wobei auch
in anderen Abschnitten des Prozesses einiges Wasser verwendet werden
kann.
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Das Abwasser aus einer SM/PO-Produktionsanlage
enthält
typischerweise einen Gesamtanteil von 1,0 bis 3,5 Gew.-% an organischen
Nichtsalzverbindungen und von 3,0 bis 6,0 Gew.-% an organischen
Salzen. Es kann weiters bis zu 2,0 Gew.-% an Natriumkarbonat und
Natriumbikarbonat und/oder Spuren von Natriumhydroxid enthalten,
abhängig
von der basischen Lösung,
die zur Neutralisation von organischen Säuren verwendet wird.
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Der Zustrom von Reinwasser in eine
SM/PO-Anlage kann bis zu zehntausenden Kilogramm pro Stunde betragen,
wobei der Ausstoß von
Abwasser üblicherweise
ungefähr
50% höher
als der Zustrom des Reinwassers ist. Das Abwasser kann ohne einer
zusätzlichen
Reinigungsbehandlung nicht abgelassen werden. Wie bereits oben hingewiesen
wurde, ist jedoch die Auswahl einer geeigneten Reinigungsbehandlung
aufgrund aller Arten von praktischen, Umwelt- und ökonomischen Überlegungen
begrenzt.
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Ein anderes sehr bekanntes Verfahren
zur Herstellung von Propylenoxid, das ebenfalls bedeutende Mengen
an Abwasser erzeugt, ist die Co-Produktion von Propylenoxid und
Methyl-tert.butylether
(MTBE), die von Isobutan und Propan ausgeht. Dieses Verfahren ist
dem Fachmann gut bekannt und schließt ähnliche Reaktionsschritte ein,
wie das SM/PO-Verfahren, das oben beschrieben wurde. In dem Epoxidierungsschritt
wird tert.-Butylhydroperoxid
mit Propan zur Reaktion gebracht, um Propylenoxid und tert.-Butylalkohol
herzustellen. Tert.-Butylalkohol wird in der Folge mit Methanol
zu MTBE verethert, das als ein Additiv in Motor-Treibstoffen verwendet
wird.
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Ein Beispiel für ein Verfahren zur Behandlung
von SM/PO-Abwasser ist in der
US 5 276 235 A offenbart. Bei diesem Verfahren
wird das Abwasser zuerst einer Destillationsbehandlung unterzogen,
um Wasser und leichtes organisches Material von einem konzentrierten
wäßrigen Bodenstrom
zu trennen, wonach diesem Bodenstrom eine wäßrige Säure, geeigneterweise Schwefelsäure, zugemischt
und danach eine Phasentrennung der sich ergebenden Mischung in eine
Natrium enthaltende wäßrige Phase
und eine organische Phase durchgeführt wird, und abschließend diese
getrennten Phasen rückgewonnen
werden. In der
US 5
675 055 A ist eine verbesserte Version dieses Verfahrens
offenbart, wobei der Bodenstrom, der aus dem Destillationsschritt
rückgewonnen
wird, mit einer wäßrigen Säure und
einem wasserunlöslichen
organischen Lösungsmittel gemischt
wird, bevor die Phasentrennung und die Rückgewinnung der Phasen stattfindet.
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Die vorliegende Erfindung hat zum
Ziel, ein Verfahren zur Behandlung von industriellem Abwasser bereitzustellen,
das zu einem gereinigten Wasserstrom führt, der für eine Wiederverwendung in
dem Verfahren geeignet ist oder einer nachfolgenden biologischen
Behandlung unterzogen werden kann, die zu Wasser führt, das
ausreichend rein ist, um alle Erfordernisse zu erfüllen, die
durch Umweltgesetze für
das Ablassen in Oberflächenwasser
festgelegt sind.
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Dementsprechend bezieht sich die
vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser
aus einem industriellen Prozeß zur
Herstellung von Propylenoxid, welches Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
- (a) das Abwasser wird einer Mehrstufen-Verdampfungsbehandlung
unterzogen, die zu einer dampfförmigen
Kopffraktion und einer flüssigen
Bodenfraktion führt,
die nicht-flüchtige
Verunreinigungen enthält;
und
- (b) Kondensation zumindest eines Teiles der dampfförmigen Kopffraktion
zu einem Flüssigkeitsstrom,
der einer Strippbehandlung unterzogen wird, die zu einem Überkopfstrom
führt,
der flüchtiges
organisches Abfallmaterial und gereinigtes Wasser als flüssigen Bodenstrom
enthält.
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Das so erhaltene gereinigte Wasser
ist ausreichend rein, um es in einem industriellen Prozeß, z.B.
als Kühlwasser,
wiederverwenden zu können,
kann aber auch einer biologischen Behandlung unterzogen werden, die
zu einem Reinwasserstrom führt,
der ausreichend rein sein sollte, um in ein Oberflächenwasser
abgelassen zu werden.
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Das Abwasser, das durch den vorliegenden
Prozeß behandelt
wird, sollte vorzugsweise einen chemischen Sauerstoffbedarf von
zumindest 500 ppm aufweisen, vorzugsweise zumindest 1000 ppm, und
wird üblicherweise
einen Phenolgehalt von zumindest 10 ppm aufweisen. Der chemische
Sauerstoffbedarf (COD) ist ein Maß für den Sauerstoff, der zum Oxidieren
des gesamten oxidierbaren Materials in den Proben erforderlich ist.
Es ist ein gutes Maß dafür, wie verunreinigt
eine Wasserprobe ist, da viele Stoffe in einer Wasserprobe vorhanden
sein können,
jeder in geringem Ausmaß,
die aber in der Gesamtheit in einem merklichen Ausmaß zur Verunreinigung
beitragen. COD wird durch automatisierte Analysierer bestimmt, die
einen bestimmten Betrag eines oxidierenden Mittels, wie Sauerstoff,
und gegebenenfalls einen Katalysator mischen, um die in der Probe enthaltenen
Verbindungen zu oxidieren. Das Kohlendioxid, das so erzeugt wird,
wird gemessen, oft durch Infrarot-Analysierer, und in Einheiten
von mg Sauerstoff (O2) oder in ppm O2 aufgezeichnet, die pro Liter Wasser verbraucht
werden. Typische Abwasser-Ablaß-Spezifikationen
sind 100 ppm COD, da dies als nahe jenem Pegel angesehen wird, der
durch zerfallendes organisches Material natürlich im Wasser vorhanden ist.
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Die Mehrstufen-Verdampfungsbehandlung
nach dem Schritt (a) kann unter Verwendung einer üblichen
Mehrstufen-Verdampfungseinrichtung durchgeführt werden. Mehrstufen-Verdampfung
stellt eine wohlbekannte Stripptechnik dar. Im allgemeinen unterwirft
sie den zu behandelnden Strom einer Reihe von Verdampfungsbehandlungen
mit aufeinanderfolgenden Stufen bei fortschreitend niedrigeren Drücken. Aufgrund
des Druckgradienten zwischen aufeinanderfolgenden Stufen ergibt
sich eine daraus resultierende Verminderung der Siedetemperatur
in den aufeinanderfolgenden Stufen. Dieser Gradient ermöglicht die
Kondensation von Dämpfen
aus einer Sektion, welche Dämpfe
als Heizmedium für
die nächste
Stufe verwendet werden. Eine Stufe, wie sie in diesem Zusammenhang
verwendet wird, ist daher eine Sektion eines Mehrstufen-Verdampfers,
der mit Dampf (üblicherweise
Wasserdampf) beheizt ist und auch Dampf in die nachfolgende Sektion
abläßt, wo er
verwendet wird, um zumindest einen Teil der erforderlichen Verdampfungswärme zu liefern.
Das verbleibende Flüssigkeits-
(Boden-) Produkt aus einer Stufe ist die (höher konzentrierte) Flüssigkeit,
die der nächsten
Stufe zugeführt
wird.
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Die Mehrstufen-Verdampfungseinrichtung,
die für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann in dem
sogenannten Gleichstrommodus betrieben werden: der Rohzufluß wird in
die erste Stufe eingebracht und strömt von Stufe zu Stufe parallel
zum Dampf- (z.B. Wasserdampf-) Strom, wobei das flüssige "Produkt" von der letzten
Stufe abgezogen wird. Es ist auch möglich, den Verdampfungsprozeß im sogenannten
Gegenstrommodus zu betreiben, so daß die Sole im Gegenstrom zum
Dampfstrom durch die Verdampfungsstufen geführt wird. Dies wird so durchgeführt, daß die Sole
bei fortschreitend höheren
Temperaturen in den nachfolgenden Stufen siedet. Dieser Betriebsmodus
ist besonders vorteilhaft, wenn die Sole eine Neigung aufweist,
Salze auszufällen,
wenn sie konzentriert wird. Alternativ kann die Mehrstufen-Verdampfung
auch in dem sogenannten Parallelmo dus durchgeführt werden, der ein Aufteilen
des Abwassers über
die verschiedenen Stufen der Verdampfungsstraße umfaßt.
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Bei dem Prozeß nach der vorliegenden Erfindung
ist das flüssige
Produkt, das von der letzten Stufe erhalten wird, ein Solestrom,
der schwerere (z.B. nicht-flüchtige)
Verunreinigungen enthält.
Zweckmäßig wird dieser
Solestrom einem Verbrennungsofen zugeführt, in dem die organische
Fraktion mit hohem Wirkungsgrad zu Kohlendioxid verbrannt wird.
Der gereinigte Dampfstrom wird aus dem Verdampfer als die gasförmige Kopffraktion
der letzten Stufe und zweckmäßig auch
aus den kondensierten Zwischendampfströmen rückgewonnen.
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Im allgemeinen weist eine Stufe einen
Dampfauslaß und
einen Flüssigkeitsauslaß wie auch
Heizeinrichtungen zur Bereitstellung der Verdampfungswärme auf.
Solche Heizeinrichtungen können
zum Beispiel in Form eines Aufkochers an dem Flüssigkeits- (z.B. Boden-) Teil der Stufe angeordnet
sein. Alternativ können die
Heizeinrichtungen in Form von Heizflächen, wie Rohren oder Platten,
ausgebildet sein. Alle diese Heizeinrichtungen weisen im allgemeinen
einen Wärmeeinlaß auf, der
mit Dampf aus der vorgehenden Stufe versorgt wird. Die Wärmeversorgung
für die
erste Stufe eines Mehrstufen-Verdampfers wird üblicherweise entweder durch
Frischdampf oder durch einen anderen Prozeßdampf bereitgestellt, der
zur Bereitstellung der Wärme mit
der richtigen Temperatur geeignet ist. Der Dampf, der aus der Kopffraktion
der letzten Stufe rückgewonnen wird,
wird in geeigneter Weise kondensiert. Der Kondensatstrom, der so
erhalten wird, kann danach den folgenden Schritt (b) durchlaufen,
wobei die rückgewonnene
Kondensationswärme
irgendwo in dem Prozeß eingesetzt
oder durch ein Kühlmedium
abgeführt
werden kann.
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Die nachfolgenden Stufen eines Mehrstufen-Verdampfers
weisen im allgemeinen Elemente auf, wie sie im obigen Absatz umrissen sind,
können
aber auch von der gleichen oder einer verschiedenen Verdampferart
sein. Beispiele von Verdampferarten umfassen Zwangsumlauf-Verdampfer,
Kurzrohr-Vertikalverdampfer, Langrohr-Vertikalverdampfer, Horizontalrohr-Verdampfer
und Wischfilm-Verdampfer. Diese Verdampferarten wie auch die Prinzipien
der Mehrstufen-Verdampfung sind der Fachwelt wohlbekannt und können in
vielen Konstruktions-Handbüchern
gefunden werden. In diesem Zusammenhang kann zum Beispiel Bezug
auf Perry's Chemical
Engineering Handbook, 7. Ausgabe, McGraw-Hill (1997), Seiten 11-108
bis 11-118, genommen werden.
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Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung wurde es als besonders vorteilhaft
gefunden, die Mehrstufen-Verdampfungsbehandlung in einem Mehrstufen-Verdampfer
durchzuführen,
der zwei bis fünf
Stufen umfaßt,
wobei zwei oder drei Stufen besonders bevorzugt werden.
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Wenn das zu behandelnde industrielle
Abwasser von einem SM/PO-Prozeß stammt,
so wird es normalerweise Spuren von Phenol enthalten. Phenol ist
eine toxische Chemikalie und darf daher nur in einem sehr kleinen
Ausmaß in
einem fertig gereinigten Wasser enthalten sein, insbesondere wenn
dieses Wasser in ein Oberflächenwasser
abgelassen wird. Typischerweise soll Phenol in einem solchen gereinigten
Wasserstrom nur in einem Ausmaß von
weniger als 1 ppm vorhanden sein. In dem vorliegenden Pro zeß wird sich
das meiste Phenol in dem Solestrom sammeln. In Abhängigkeit
vom Phenolpegel in dem zugeführten
Abwasser wird sich aber einiges Phenol in der Dampffraktion sammeln,
die von der Mehrstufen-Verdampfungseinheit rückgewonnen wird, und kann daher
im gereinigten Wasserstrom landen. Im allgemeinen wurde gefunden,
daß bei einem
Phenolgehalt von 30 ppm und mehr in dem zugeführten Abwasser und in der Absicht,
dieses Abwasser in einem solchen Ausmaß zu reinigen, daß es geeignet
ist, es in ein Oberflächenwasser
abzulassen, eine zusätzliche
Behandlung zur Entfernung von Phenol erforderlich sein wird. Wenn jedoch
die Phenolgehalte des zugeführten
Abwassers unter 30 ppm liegen und/oder das gereinigte Abwasser für eine Wiederverwendung
in dem Prozeß und
nicht für
ein Ablassen in ein Oberflächenwasser
vorgesehen ist, kann auf eine zusätzliche Phenolentfernung verzichtet
werden.
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Es wird im allgemeinen aber bevorzugt,
das Phenol so weit wie möglich
aus dem zugeführten
Abwasser zu entfernen, insbesondere, wenn ein biologischer Reaktor
für die
weitere Reinigung des Wasserstromes verwendet wird, der durch den
vorliegenden Prozeß erhalten
wird, weil eine hohe Umwandlungsrate des Phenols über den
biologischen Reaktor erforderlich ist und niedrige zugeführte Gehalte
für diesen
Prozeß hilfreich sind.
Daher wird es bevorzugt, daß die
Kopffraktion von zumindest einer der Stufen des Mehrstufen-Verdampfers
einer Alkali-Absorptionsbehandlung unterzogen wird, wobei in einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
die Kopffraktionen aller Stufen einer solchen Alkali-Absorptionsbehandlung
unterzogen werden.
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Die Alkali-Absorptionsbehandlung
kann im Prinzip auf jede geeignete, in der Fachwelt bekannten Weise
durchgeführt
werden. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung umfaßt aber die Alkali-Absorptionsbehandlung
zweckmäßig das
Kontaktieren der dampfförmigen
Kopffraktion im Gegenstrom mit einer wäßrigen alkalischen Lösung, vorzugsweise
einer wäßrigen Natriumhydroxid-
(NaOH-) Lösung,
was zu einer gereinigten Kopffraktion führt. Die NaOH-Lösung ist
vorzugsweise eine 1–20%
NaOH-Lösung
in Wasser, die in den obersten Abschnitt der Absorptionskolonne
eingespeist wird, wobei die dampfförmige Kopffraktion der Stufe
in den Bodenbereich eintritt. Der Bodenstrom, der aus der Absorptionskolonne
rückgewonnen
wird, enthält
Natriumphenolsalz, das sich bei der Reaktion zwischen NaOH und Phenol
bildet. Zweckmäßig wird
dieser Bodenstrom zumindest teilweise dem Abwasser-Speisetank zugeführt. Als
ein Ergebnis dieser nicht-flüchtigen
Beschaffenheit des Natriumphenolsalzes wird sich dieses in dem Solestrom
anreichern, der üblicherweise
in einen Verbrennungsofen gefördert
wird, wie noch später
hierin genauer erläutert
werden wird.
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Nach dem Schritt (a) wird die möglicherweise
mit Alkali behandelte dampfförmige
Kopffraktion zumindest teilweise kondensiert und der so erhaltene
Wasser-Kondensatstrom im Schritt (b) einer Strippbehandlung in einer
Stripperkolonne unterzogen. Vorzugsweise werden zumindest 80 Volums-%,
und besonders bevorzugt werden 90 Volums-% oder mehr, der dampfförmigen Kopffraktion
kondensiert. Besonders bevorzugt wird es jedoch, im wesentlichen
die gesamte dampfförmige
Kopffraktion zu kondensieren. Beim Strippen wird das flüchtige organische
Material, das noch im Wasser-Kondensatstrom enthalten ist, über Kopf
entfernt, wobei der gereinigte Wasserstrom als Bodenstrom rückgewonnen
wird.
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Die Stripperkolonne kann irgendeine
Destillationskolonne sein, die als für das Abtrennen flüchtiger Komponenten
aus einem Flüssigkeitsstrom
geeignet bekannt ist. Zweckmäßig ist
der Stripper jedoch eine Rektifizier- oder Füllkörperkolonne, die von 10 bis
100 wirksame Platten, vorzugsweise von 15 bis 60 wirksame Platten,
aufweist. Um den Energieverbrauch des gesamten Prozesses zu minimieren,
ist es bevorzugt, daß die Stripperkolonne
unter einem Druck betrieben wird, der über dem Druck liegt, mit dem
die erste Stufe des Mehrstufen-Verdampfers betrieben wird. Auf diese
Weise ist es nämlich
möglich,
die Kondensationswärme
des Überkopfstromes
als Wärmeeingabe
der ersten Stufe bei der Mehrstufen-Verdampfungsbehandlung zu verwenden.
Mit einem atmosphärischen
Kopfdruck im Stripper beträgt
die Kopftemperatur typischerweise 80–100°C, abhängig von der Menge des leichten
organischen Materials, das über
Kopf kondensiert. Die Temperatur in den Bodenbereichen wird im wesentlichen
durch den Druckabfall bestimmt, doch sind Werte von 100–110°C typisch.
Im allgemeinen erstreckt sich ein Bereich von geeigneten Arbeitsdrücken von
1–3 Bar Überdruck
mit entsprechenden Bodentemperaturen von 100–110°C bei 1 Bar Überdruck bis 140–150°C bei 3 Bar Überdruck.
Die Temperatur im Kopfbereich der Kolonne wird üblicherweise um 3 bis 20°C niedriger
als die Bodentemperatur sein. Die Rückflußraten in dem Stripper können variieren,
um die erwünschte
Reinheit im Bodenbereich zu erhalten, doch können Raten von 1/1 bis 15/1
verwendet werden, um gute Ergebnisse zu erhalten. Obwohl der vorliegende
Prozeß nicht
zu einem beträchtlichen
Auftreten einer Schaumbildung im Stripper führt, die signifikant die Wirksamkeit
des Strippens vermindern würde,
kann ein Antischaummittel dem Stripper zugesetzt werden, um sicherzustellen,
daß keine
Schaumbildung auftritt. Geeignete Antischaummittel sind in der Fachwelt
bekannt.
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Dementsprechend ist es bevorzugt,
die Kopffraktion der Stripperkolonne zu kondensieren und die dabei
anfallende Kondensationswärme
als Wärmeeingabe
der ersten Verdampfungssektion bei der Mehrstufen-Verdampfungsbehandlung
zuzuführen.
Die kondensierte Kopffraktion, die ursprüngliche flüchtige organische Verunreinigungen
enthält,
die noch in dem Wasserkondensat enthalten sind, das nach dem Schritt
(a) erhalten wird, wird zweckmäßig einem
Verbrennungsofen zugeführt
oder für
eine Wiederverwendung in dem Prozeß rezirkuliert.
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Der gereinigte Wasserstrom, der als
der Bodenstrom aus dem Stripper rückgewonnen wird, kann als Prozeßwasser
in einem industriellen Prozeß wiederverwendet
werden, kann aber auch einer biologischen Behandlung unterzogen
werden, um den Pegel der Verunreinigungen weiter zu reduzieren und
um das Wasser für
ein Ablassen in ein Oberflächenwasser
geeignet zu machen. Solche biologischen Behandlungen schließen im allgemeinen
eine Kontaktierung des Abwassers mit geeigneten Mikroorganismen
in einem biologischen Reaktor ein. Dies kann auf Wegen ausgeführt werden,
die in der Fachwelt bekannt sind. Das biologisch be handelte Wasser,
das so erhalten wird, ist so rein, daß es in Oberflächenwässer abgelassen
werden kann. Entweder anaerobe oder aerobe biologische Behandlungen
können
in dem Strom verwendet werden, doch aufgrund der niedrigen Pegel
von COD, die in dem Abwasser vorhanden sind, wird eine aerobe biologische
Behandlung bevorzugt. Die biologische Behandlung ist in der Fachwelt
sehr bekannt und Referenzen zu typischen Auslegungskriterien können in
Standard Engineering Handbüchern
für die
Behandlung von Abwasser gefunden werden.
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Obwohl der gegenständliche
Prozeß im
Prinzip für
alle industriellen Abwasserströme
verwendbar ist, die aus einem Propylenoxid-Herstellungsprozeß stammen,
ist der Prozeß besonders
vorteilhaft für
die Behandlung eines Abwasserstromes, der aus einem SM/PO-Prozeß herrührt, z.B.
aus einem Prozeß für die Co-Produktion von Propylenoxid
und Styrol.
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In 1 ist
das Verfahren der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.
In 2 ist eine bevorzugte
Ausführungsform
des vorliegenden Verfahrens dargestellt. 3 zeigt ein detaillierteres Schema eines
bevorzugten Verfahrens in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 1 wird das zugeführte Abwasser 1 einer
Verdampfungsbehandlung in einer Mehrstufen-Verdampfungssektion 2 unterzogen.
Der flüssige
Solestrom 3 wird als eine Bodenfraktion rückgewonnen, wobei
die Dampffraktion 4 aus der Mehrstufen-Verdampfungssektion 2 in einer
Kondensationseinheit 5 kondensiert wird, wodurch sich ein
Kondensatstrom 6 ergibt. Dieser Kondensatstrom 6 wird
danach einer Trennungsbehandlung in einer Strippereinheit 7 unterzogen,
wodurch sich eine Kopffraktion 9, die die flüchtigen organischen
Verunreinigungen enthält,
und ein gereinigter Wasserstrom 8 ergibt, der als eine
flüssige
Bodenfraktion rückgewonnen
wird. Der Solestrom 3 und die Kopffraktion 9 können getrennt
voneinander oder nach der Kondensation der Kopffraktion 9 gemeinsam
einem Verbrennungsofen (nicht dargestellt) zugeführt werden.
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In 2 ist
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des vorliegenden Verfahrens dargestellt, bei dem die gleichen Bezugszeichen
wie in 1 verwendet sind,
wobei die Dampffraktion 4 aus der Mehrstufen-Verdampfungssektion 2 zuerst
einer kaustischen Absorptionsbehandlung in einer alkalischen Absorptionseinheit 10 unterzogen
werden, nach der der behandelte Strom 11 in einer Kondensationseinheit 5 kondensiert
wird. Darüber
hinaus wird der gereinigte Wasserstrom 8 einer biologischen
Behandlung in einem biologischen Reaktor 12 unterzogen,
wodurch sich ein Reinwasserstrom 13 ergibt, der in ein
Oberflächengewässer abgelassen
werden kann.
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3 zeigt
eine detailliertere Ausführungsform
des vorliegenden Prozesses, wobei die Mehrstufen-Verdampfungseinheit
in einem Gegenstrommodus betrieben wird. Die Bezugszeichen, die
darin verwendet werden, korrespondieren nicht mit jenen, die in
den 1 und 2 verwendet werden. Dementsprechend
tritt der Abwasserstrom 1 nach 3 in die erste Stufe 2 einer
Mehrstufen-Verdampfungseinheit ein, die aus zwei Stufen (2 und 3)
besteht. Die tatsächliche
Verdampfung erfolgt in der Verdampfungssektion 2a, wodurch
sich eine Erststufensole 4 und eine Erststufen-Dampffraktion 6 ergeben.
Der Erststufen-Solestrom 4 wird in die zweite Stufe 3 geleitet,
in der eine Verdampfungsbehandlung in der Verdampfungssektion 3a erfolgt,
was zu einem Solestrom 5 und eine Zweitstufen-Dampffraktion 18 führt. Die
Erststufen-Dampffraktion 6 wird einer kaustischen Absorptionsbehandlung
in einem kaustischen Absorber 7a der kaustischen Absorptionseinheit 7 unterzogen.
Der behandelte Dampfstrom 8 wird in dem Kondensator 9 kondensiert,
wodurch sich ein Erststufen-Kondensatstrom 10 ergibt. Die
Zweitstufen-Dampffraktion 18 wird
ebenfalls einer kaustischen Absorptionsbehandlung in einer kaustischen
Absorptionseinheit 7 unterzo gen, jedoch in einem kaustischen
Absorber 7b desselben. Der behandelte Dampfstrom 19 wird
in die Aufkocher-Sektion 2b der ersten Stufe 2 eingeleitet,
wodurch die Kondensationswärme
freigesetzt und die Verdampfungswärme für die erste Stufe 2 bereitgestellt wird
und sich ein Zweitstufen-Kondensat 20 ergibt. Das Erststufen-Kondensat 10 und
das Zweitstufen-Kondensat 20 werden in dem Kondensatstrom 11 vereinigt,
der in den Stripper 12 geleitet wird. Dort wird das Kondensat
in eine Kopffraktion 15 und einen Bodenstrom 13 aufgetrennt.
Die Kopffraktion 15, die flüchtige organische Verunreinigungen
enthält,
wird der Aufkocher-Sektion 3b der zweiten Stufe 3 zugeführt, um
die Verdampfungswärme
für diese
Stufe bereitzustellen. Ein Teil des sich ergebenden Kondensats 16 wird
in den Stripper 12 zurückgeführt, wobei
der verbleibende Kondensatstrom 16 mit dem Solestrom 5 zu
einem vereinigten Solestrom 17 vereinigt wird, der in einen
Verbrennungsofen (nicht dargestellt) geleitet werden kann. Ein Teil
des Bodenstromes 13 aus dem Stripper 12 wird in
dem Aufkocher 14 aufgekocht, wobei der verbleibende Bodenstrom 13 als
der gereinigte Wasserstrom rückgewonnen
wird, der weiter in einem biologischen Reaktor (nicht dargestellt)
behandelt werden kann.
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Die Erfindung wird weiters durch
das folgende Beispiel erläutert,
ohne den Bereich der Erfindung auf diese besondere Ausführungsform
zu beschränken.
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Beispiel
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Abwasserproben aus einer kommerziellen
SM/PO-Anlage wurden mit einer Reihe von maßstäblichen Einzelschritten in Übereinstimmung
mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung im Labormaßstab behandelt.
Die Beträge
der relevanten Verunreinigungen des Abwassers sind in der Tabelle
1 angegeben.
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Um den Mehrstufen-Verdampfungsschritt
zu simulieren, wurde ein Laboratoriums-Rotovapor-Apparat verwendet.
Dieser wurde unter Vakuum mit einer Temperatur zwischen 70–80°C betrieben.
Das Abwasser wurde mit einer Geschwindigkeit von 255 Gramm pro Stunde
diesem Verdampfer zugeführt.
Der kaustische Absorptionsschritt wurde ebenfalls in einem Laboratoriums-Rotovapor
simuliert, wobei ein fester Betrag (0,3% der zugeführten Probe)
von Natriumhydroxid der Probe zugesetzt wurde, zusammen mit einem
Zusatz von 10% Wasser basierend auf dem Gewicht der Probe. Das zusätzliche
Wasser bildete einen falschen Boden für das kaustische Absorptionsexperiment.
Der kaustische Absorptionsschritt wurde unter Temperatur- und Druckbedingungen
durchgeführt,
die jenen des Verdampfungsschrittes ähnlich sind. Die kondensierten
Dämpfe
wurden durch Gaschromatographie auf Phenol, 1-Phenylethanol (oder
Methylphenylcarbinol, MPC), Methylphenylketon (MPK), Monopropylenglykol
(MPG) und 1-Phenoxy-2-propanol
(PPO) analysiert.
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Das Abtrennen der Abwasserprobe nach
der kaustischen Absorption wurde kontinuierlich in einer 2,54 cm
(1 inch) Durchmesser, 35 Boden Oldershaw Destillationskolonne durchgeführt. Der
Zulauf, üblicherweise auf
85°C vorgeheizt,
wurde oberhalb des Bodens 6 zugeführt. Der obere Teil der Destillationskolonne
wurde mit atmosphärischem
Druck betrieben. Die Temperatur im Kopf der Kolonne wurde üblicherweise
zwischen 99 und 100°C
gehalten, und die Bodentemperaturen wurden auf 104°C gehalten.
Bei den Experimenten wurde die Aufteilung zwischen dem obersten
Bereich und dem Boden der Destillationskolonne auf ungefähr 9% des Zustroms über Kopf
zugeführt
und der Rest des Materials wurde als Bodenprodukt abgezogen. Das
Kopfmaterial war eine zweiphasige wäßrig-organische Mixtur, die
leicht emulgierte und bei der keine Phasentrennung versucht wurde.
Die Rückflußraten wurden
durch einen elektronischen Zeitgeber mit Raten von 3/1 überwacht. Das
Boden- und das Kopfmaterial wurde durch Gaschromatographie auf Verunreinigungen,
die oben aufgelistet sind, analysiert.
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Die Pegel der verschiedenen Verunreinigungen,
die oben aufgelistet sind und in dem Abwasserzustrom (Zustrom),
in der Dampffraktion, die aus der Verdampfungsbehandlung rückgewonnen
wird (Dampf 1), im Wasserdampf nach der kaustischen Absorptionsbehandlung
und in dem gereinigten Wasser enthalten sind, sind in der Tabelle
1 angeführt
("n.d." bedeutet "nicht erfaßt").
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Tabelle
1: Abwasser und gereinigter Wasserstrom
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Aus Tabelle 1 kann ersehen werden,
daß der
Pegel der Verunreinigungen durch den vorliegenden Prozeß merklich
reduziert wird. Eine weitere Verminderung des Pegels der Verunreinigungen
könnte
dadurch erreicht werden, daß der
gereinigte Wasserstrom einer biologischen Behandlung unterzogen
wird, insbesondere zur weiteren Verminderung des Phenolgehaltes.
