DE69408116T2 - Rückgewinnung von phenol mit natriumsulfat aus niedrig konzentrierten lösungen - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft die Rückgewinnung von Phenol aus Wasser, das ungefähr 0,5 bis ungefähr 4 % Phenol und ungefähr 5 bis ungefähr 18 % Natriumsulfat enthält. Diese Erfindung betrifft außerdem die Herstellung von Phenolfabrikabwasser zur Einführung in eine biologische oder andere Abfallbehandlungsfabrik, indem die Konzentration des Phenols darin reduziert wird. Sie betrifft außerdem die Verwendung von relativ hohen Konzentrationen Natriumsulfat in einem Wasser/Phenol-Azeotrop, um die relative Flüchtigkeit des Phenols während der Destillation des Azeotrops zu vergrößern, wodurch die Rückgewinnung des Phenols vermehrt wird. Sie betrifft außerdem eine energiesparende Kombination einer Verwendung von Konzentrationen von Natriumsulfat, die höher als 8 % liegen, um die Flüchtigkeit des Phenols durch Rückfuhr des Natriumsulfats aus einem Phenolfabrikabwasserstrom zu verbessern.
• Es ist wohl bekannt, daß Phenol und Wasser ein Azeotrop bilden, das schwierig zu trennen ist. Wo es außerdem wünschenswert ist, größere Mengen anorganischer Salze aus Mischungen von Phenol und Wasser zu entfernen, werden die Verfahrensparameter unter Umständen noch komplizierter.
• In Band 44, Nr.2 des Chemical Engineering Progress (1948), berichteten Bogart und Brunjes in "Distillation of Phenolic Brines" über Experimente mit Trennungen einer Phenol- Wasser-Salz-Mischung der Art, die aus der Neutralisation von Natriumphenat mit Salzsäure erhalten wird. Sie beobachteten, daß Natriumchlorid in relativ hohen Konzentrationen eine ähnliche Funktion ausübte, wie die eines ausgewählten Lösungsmittels bei einer Extraktionsdestillation, was die Rückgewinnung von Phenol aus relativ schwachen Lösungen möglich (wenn auch immer noch schwierig) machte. Gemäß Bogart und Brunjes wird eine typische Phenol-Wasser-Salz-Mischung aus der Neutralisation von Natriumphenat ungefähr 6,7 % Phenol enthalten. Außerdem stellte sich heraus, daß die azeotrope Zusammensetzung, die 9,2 Gew.-% Phenol enthielt, die "maximale Anreicherung" in dem Verfahren, das sie verwendeten, um die Abtrennung des Phenols zu vergrößern, bereitstellte.
• In dem US-Patent 3,829,509 offenbaren Charles et al. die Zugabe von Calcium- oder Magnesiumchlorid zu einer wäßrigen Lösung Phenol und Wasserstoffchlorid, um die Abtrennung des Phenols und des Wasserstoffchlorids durch Destillation zu verstärken. Die hohen Konzentrationen des Calcium- oder Magnesiumchlorids scheinen die relative Flüchtigkeit des Wasserstoffchlorids und des Phenols zu vergrößern. Das System unterscheidet sich von demjenigen der gegenwärtigen Erfinder darin, daß das vorliegende System ein Abwassersystem aus einer Phenolfabrik behandelt, das wesentliche Mengen Natriumsulfat enthält.
• Diese Erfindung wurde entwickelt, um mit Abwasserströmen aus einer Phenolfabrik umgehen zu können, die ungefähr 0,5 bis ungefähr 4 % Phenol, ungefähr 8 bis ungefähr 18 % Natriumsulfat und in der Balance Wasser mit bis zu ungefähr 1 % anderen organischen Stoffen enthielten. Es war das Ziel, soviel wie möglich Natriumsulfat und Phenol zu entfernen, bevor der Strom zu einer Fabrik zur Behandlung von biologischem Abfall gebracht wurde.
• Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Entfernung von Phenol aus einem wäßrigen Medium, wo es in Konzentrationen von ungefähr 0,5 % bis ungefähr 4 % vorliegt, durch Destillation des wäßrigen Mediums, das das Phenol enthält, in Gegenwart von ungefähr 8 % bis ungefähr 18 Gew.-% Natriumsulfat, wobei hiervon mindestens 20 % aus einem Natriumsulfat-Rückgewinnungssystem für das Abwasser zugeführt werden können. Das Kondensat aus dem Destillationsschritt wird abgekühlt und in eine phenolreiche Schicht und eine wasserreiche Schicht getrennt. Die phenolreiche Schicht enthält mindestens 60 % Phenol und kann zu der Phenolfabrik zurückgeführt werden oder aufgrund ihres hohen Phenolgehalts anderweitig verwendet werden. Die wasserreiche Schicht wird vorzugsweise zu dem Destillationsschritt zurückgeströmt.
• Es ist wünschenswert, sowohl das Phenol als auch das Natriumsulfat im wesentlichen zu entfernen, bevor der Strom einer Fabrik zur Behandlung von biologischem oder anderem Abfall weitergeleitet wird. Vor der Destillation kann der Zufuhrstrom mit einem zweiten, phenolhaltigen Strom vermischt werden, der ein wasserreicher Teil eines Kondensats aus dem Destillationsschritt ist, wodurch der Phenolgehalt auf eine Konzentration von bis zu ungefähr 8 % angehoben wird und Natriumsulfat wird dem gemischten Strom zugefügt, um seine Konzentration bei ungefähr 8 % bis ungefähr 12 Gew.-% zu halten. Dieser gemischte Strom, der mehr oder weniger 10 % Natriumsulfat enthält, wird dem oberen Teil eines Destillationsturms zugefügt. Wie vorher ausgeführt, wird das Kondensat aus dem Destillationsschritt in eine wasserreiche Schicht und eine phenolreiche Schicht getrennt; die unteren Bereiche, die ungefähr 15 bis ungefähr 25 % Natriumsulfat enthalten, werden einer Verdampfungs-Kristallisationsvorrichtung zugeführt. Wärme, die im Kondensationsschritt entstanden ist, wird in der Verdampfungs-Kristallisationsvorrichtung verwendet. Der Kristallisationsschritt wird vorzugsweise bei einem pH von ungefähr 3 bis ungefähr 6 durchgeführt. Die Natriumsulfatkristalle, die in der Kristailisationsvorrichtung erhalten werden, sind relativ rein und können kommerzielle Verwendung finden; jedoch wird ein Teil von ihnen zurückgeführt, um die Natriumsulfatkonzentration des Materials zu erhöhen, das dem Destillationsturm zugeführt wird. Die wasserreiche Schicht wird zu dem Destillationsturm zurückgeführt und die phenolreiche Schicht kann der Phenolfabrik zurückgeführt werden. So werden große Teile von sowohl dem Phenol als auch dem Natriumsulfat in dem Abwasser für kommerzielle Verwendungen wiedergewonnen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Unser System zur Behandlung von Abwasserströmen zur Entfernung von großen Mengen Natriumsulfat und mäßigen Mengen, z.B. ungefähr 0,5 bis ungefähr 4 % Phenol, wird im Hinblick auf die begleitende Zeichnung beschrieben, wobei Figur 1 ein Blockdiagramm oder Flußdiagramm des bevorzugten Verfahrens darstellt.
• Ein typisches Verfahren wird im Hinblick auf Figur 1 beschrieben. Die Zufuhrleitung 1 wurde vorzugsweise so behandelt, daß Spurenmengen von Schwerstoffen entfernt wurden und daß der pH auf ungefähr 5 erniedrigt wurde. Die typische Zufuhr enthält 84,5 Gew.-% Wasser, 14,2 Gew.-% Natriumsulfat und 1,4 Gew.-% Phenol. Sie wird zu dem Mischtank 2 geführt, wo sie mit zwei Rückführströmen vermischt wird - einer in der Leitung 3, der konzentriertes Natriumsulfat enthält, und einer in der Leitung 4, der einen wasserreichen phenolhaltigen Bereich aus der Kondensattrennvorrichtung 5 enthält. Die Lösung, die aus dem Mischtank in Leitung 6 geführt wird, enthält 84,7 % Wasser, 10, 5 % Natriumsulfat und 4,8 % Phenol. Sie wird zu dem oberen Bereich eines Turms 7 zur Destillation geschickt. Der Turm 7 weist 42 Böden (trays) auf und operiert bei einem Druck von ungfähr 35 psi. Der Überkopfdampf wird durch die Leitung 8 zu dem Hitzeaustauscher 9 für die Verdampfungs- Kristallisationsvorrichtung 10 geschickt und das Kondensat wird gesammelt und in der Trennvorrichtung 5 getrennt. Der phenolreiche Teil des Materials in der Trennvorrichtung 5 wird über die Leitung 17 zurück zu der Phenolfabrik geschickt, zur Einfuhr in einen Strom mit ungefähr derselben Zusammensetzung&sub1; der nicht dargestellt ist, oder zur anderweitigen Verwendung der Phenolwerte. Die unteren Bereiche aus dem Turm 7 werden über die Leitung 11 nach Ansäuerung auf einen pH von 4,5 (durch eine nicht dargestellte Säurezugabe) zu der Verdampfungs-Kristallisationsvorrichtung 10 geschickt. Unreinheiten können aus der Kristallisationsvorrichtung über die Leitung 12 entfernt werden. Das Material in der Kristallisationsvorrichtung wird über die Leitung 13a durch den Hitzeaustauscher 9 zirkuliert, um Wärme aus der Kondensation des Überkopfdampfes aus dem Turm 7 zu entziehen, wobei die Wärmeenergie über die Leitung 13b zu der Kristallisationsvorrichtung 10 zurückgebracht wird, um das Verdampfungsverfahren zu unterstützen.
• Die Lösung, die von der Kristallisationsvorrichtung 10 über die Leitung 14 geführt wird, wird zur Zentrifuge 15 geschickt, wo eine Zusammensetzung hergestellt wird, die 90 % Natriumsulfat und 10 % Wasser umfaßt. Ein Teil dieser Zusammensetzung wird über die Leitung 3 zum Mischtank 2 zurückgeführt und die Balance wird durch die Leitung 16 für einen Trokken schritt und/oder weitere Verwendung des Natriumsulfatgehalts ausgeführt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Phenolwerten aus Konzentrationen von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 4 Gew.-% in einer wäßrigen Lösung, umfassend die Durchführung einer Destillation der wäßrigen Lösung in Gegenwart von ungefähr 8 Gew.-% bis ungefähr 18 Gew.-% Natriumsulfat, Kondensation des Dampfes aus der Destillation, Sammlung des Kondensats davon in wasser- und phenolreichen Teilen und Rückgewinnung der Phenolwerte aus dem phenolreichen Teil.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein phenolhaltiger Strom zu der Lösung vor der Destillation zugefügt wird, wodurch eine Phenolkonzentration von bis zu ungefähr 8 % erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Teil des Natriumsulfats aus dem unteren Teil der Destillation wiedergewonnen und zu der wäßrigen Lösung zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Natriumsulfat durch Konzentration der unteren Teile wiedergewonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Natriumsulfat durch Evaporationskristallisation aus den unteren Teilen bei einem pH von ungefähr 3 bis ungefähr 6 wiedergewonnen wird und wobei die Wärmeenergie von der Kondensation des Dampfes verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gefolgt von einer Zentrifugation des Natriumsulfats, um Natriumsulfatkristalle rückzugewinnen.

7. Verfahren zur Rückgewinnung von Phenol und Natnuin.sulfat aus einem wäßrigen Abwasserstrom, umfassend Natriumsulfat und ungefähr 0,5 % bis ungefähr 4 % Phenol, umfassend die Zugabe von Natriumsulfat, um ungefähr 8 bis ungefähr 18 % Natriumsulfat zu erhalten, die Destillation des Stroms um einen Überkopfbereich und einen unteren Bereich zu erhalten, Rückgewinnung eines Phenolstroms und eines wasserreichen phenolhaltigen Stroms aus dem Überkopfbereich, Rückgewinnung des Natriumsulfats aus dem unteren Bereich, Rückführung von mindestens einem Teil des rückgewonnenen Natriumsulfats zu dem Strom an einer Stelle vor der Destillation und Rückführung des wasserreichen, phenolhaltigen Stroms zu dem wäßngen Abwasserstrom.