PL175992B1

PL175992B1 - Method of removing organic pollutants from water

Info

Publication number: PL175992B1
Application number: PL94305151A
Authority: PL
Inventors: Jacek Kwiatkowski; Ryszard Pepłoński; Małgorzata Jarosz; Witold Tęcza
Original assignee: Inst Chemii Przemyslowej Im Pr
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1994-09-23
Publication date: 1999-03-31
Also published as: PL305151A1

Abstract

1. Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody, znamienny tym, że zanieczyszczenia organiczne zawarte w wodzie ekstrahuje się lekkim węglowodorem alifatycznym zawierającym od dwóch do pięciu węgli w cząsteczce, lub mieszaniną takich węglowodorów, w stosunku wagowym od 1:1 do 1:100 względem ilości substancji organicznych zawartych w wodzie, w temperaturze od 283 do 525 K i pod ciśnieniem od 0,1 do 15MPa, a uzyskaną w ten sposób mieszaninę dwóch faz rozdziela się znanymi sposobami, a następnie z fazy ciężkiej zawarty w niej ekstrahent wydziela się przez striping powietrzem lub azotem w temperaturze od 300 do 325 K i pod ciśnieniem od 0,1 do 0,3 MPa, i otrzymaną ggj mieszaninę par ekstrahenta z powietrzem lub azotem poddaje się spaleniuA method for separating organic pollutants from water, characterized in that the organic impurities in the water are extracted with a light aliphatic hydrocarbon containing from two to five carbons per molecule, or a mixture of these hydrocarbons in a weight ratio of 1: 1 to 1: 100 with respect to the amount of organic substances contained in water at a temperature of 283 to 525 K and a pressure of 0.1 to 15MPa, and the mixture of two phases obtained in this way is separated by known methods, a the extractant contained therein is then separated from the heavy phase by air stripping or with nitrogen at a temperature of 300 to 325 K and a pressure of 0.1 to 0.3 MPa, and obtained ggj the mixture of extractant vapors with air or nitrogen is combusted

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody. W wielu procesach chemicznych jako produkty uboczne, ścieki, otrzymywane są wodne roztwory węglowodorów i związków organicznych. Związki organiczne, a szczególnie węglowodory aromatyczne, stanowią duże zagrożenie dla środowiska naturalnego i dlatego muszą być usuwane ze ścieków przemysłowych przed spuszczeniem ich do wód powierzchniowych. Ponadto związki organiczne występują w wodach gruntowych i powierzchniowych, i jest konieczne usuwanie ich podczas oczyszczania wody dla celów komunalnych.The present invention relates to a method of separating organic pollutants from water. In many chemical processes, water solutions of hydrocarbons and organic compounds are obtained as by-products, sewage. Organic compounds, especially aromatic hydrocarbons, pose a great threat to the natural environment and therefore must be removed from industrial wastewater before discharge into surface waters. In addition, organic compounds are present in groundwater and surface water, and must be removed during municipal water treatment.

Znane są metody usuwania związków organicznych z wody za pomocą adsorpcji na węglach aktywnych lub na innych adsorbentach. Do usuwania związków organicznych z wodnych roztworów stosowane są również metody biologiczne, w których wykorzystuje się mikroorganizmy przetwarzające związki organiczne na substancje nieszkodliwe dla środowiska.There are known methods of removing organic compounds from water by means of adsorption on activated carbons or on other adsorbents. Biological methods are also used to remove organic compounds from aqueous solutions, which use microorganisms that transform organic compounds into substances that are harmless to the environment.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wodę zawierającą zanieczyszczenia organiczne poddaje się ekstrakcji w temperaturze od 283 do 525 K i pod ciśnieniem od 0,1 do 15 MPa lekkim węglowodorem alifatycznym zawierającym od dwóch do pięciu węgli w cząsteczce, zwanym dalej ekstrahentem, użytym w stosunku wagowym wynoszącym od 1:1 do 1:100 względem związków organicznych zawartych w wodzie, a w wyniku ekstrakcji uzyskuje się fazę lekką, zawierającą wydzielone substancje organiczne i ekstrahent, i fazę ciężką zawierającą wodę i lekki węglowodór lub mieszaninę lekkich węglowodorów alifatycznych. Fazę ciężką z ekstrakcji, zawierającą wodę i rozpuszczony lekki węglowodór alifatyczny, rozpręża się do ciśnienia od 0,1 do 0,3 MPa i w temperaturze od 300 do 325 K poddaje się stripingowi azotem lub powietrzem. Striping polega na przepuszczaniu w kolumnie w układzie przeciwprądowym tych gazów przez ciężką fazę. Gaz po stripingu zawierający powietrze lub azot i lekki węglowodór alifatyczny poddaje się spalaniu. Woda po ekstrakcji i stripingu nie zawiera związków organicznych i ekstrahenta.The method according to the invention consists in extracting water containing organic impurities at a temperature of 283 to 525 K and a pressure of 0.1 to 15 MPa with a light aliphatic hydrocarbon containing from two to five carbons per molecule, hereinafter called the extractant, used in a weight ratio of 1: 1 to 1: 100 with respect to organic compounds in water, and the extraction yields a light phase containing separated organics and an extractant, and a heavy phase containing water and a light hydrocarbon or a mixture of light aliphatic hydrocarbons. The heavy phase from the extraction, containing water and dissolved light aliphatic hydrocarbon, is expanded to a pressure of 0.1 to 0.3 MPa and, at a temperature of 300 to 325 K, it is stripped with nitrogen or air. Striping is the flow of these gases through the heavy phase in a countercurrent column. The stripped gas containing air or nitrogen and light aliphatic hydrocarbon is burned. Water after extraction and stripping does not contain organic compounds and extractant.

W sposobie według wynalazku jako ekstrahent można stosować także mieszaninę lekkich węglowodorów alifatycznych zawierających od dwóch do pięciu węgli w cząsteczce. Ekstrahent może zawierać azot i/lub dwutlenek węgla w ilości od 1 do 15%/ objętościowych.In the process according to the invention, a mixture of light aliphatic hydrocarbons containing from two to five carbons per molecule can also be used as the extractant. The extractant may contain nitrogen and / or carbon dioxide in an amount from 1 to 15% v / v.

175 992175 992

W sposobie według wynalazku można przetwarzać fazę lekką dwoma sposobami w zależności od wpływu ciśnienia i temperatury na rozpuszczalność substancji ekstrahowanych w lekkich węglowodorach alifatycznych. W przypadku gdy zmiany ciśnienia w zakresie od 0,1 do 15 MPa i temperatury w zakresie od 283 do 520 K znacznie wpływają na rozpuszczalność substancji ekstrahowanych, fazę lekką rozpręża się do ciśnienia od 0,1 MPa do 0,5MPa i ochładza się do temperatury od 283 do 520 K. W warunkach tych następuje wydzielenie z ekstrahenta substancji organicznych. Po wydzieleniu substancji organicznych ekstrahent zawracany jest do ekstrakcji. W przypadku, gdy ciśnienie i temperatura we wspomnianych zakresach nieznacznie wpływają na rozpuszczalność substancji organicznych w lekkich węglowodorach alifatycznych, korzystne jest spalanie lekkiej fazy po ekstrakcji łącznie z gazami po stripingu fazy ciężkiej. Sposób według wynalazku pozwala na usunięcie z wody substancji organicznych. Zamknięte obiegi mediów technologicznych czynią go przyjaznym dla środowiska.In the process according to the invention, the light phase can be processed in two ways depending on the effect of pressure and temperature on the solubility of the extracted substances in light aliphatic hydrocarbons. When pressure changes in the range from 0.1 to 15 MPa and temperature in the range from 283 to 520 K significantly affect the solubility of the extracted substances, the light phase is expanded to a pressure of 0.1 MPa to 0.5 MPa and cooled down to the temperature from 283 to 520 K. Under these conditions organic substances are separated from the extractant. After separating the organic substances, the extractant is returned to the extraction. In the case where pressure and temperature in the mentioned ranges slightly influence the solubility of organic substances in light aliphatic hydrocarbons, it is preferable to burn the light phase after extraction together with the gases after heavy phase stripping. The method according to the invention makes it possible to remove organic substances from water. Closed technological media circuits make it environmentally friendly.

Przykłady wykonania ilustrują istotę wynalazku nie ograniczając jego zastosowania do podanych niżej przykładów.The embodiments illustrate the essence of the invention without limiting its application to the examples given below.

Schematy instalacji do realizacji sposobu będącego przedmiotem wynalazku przedstawiono na rysunkach 1 i 2.Diagrams of the installation for the implementation of the method being the subject of the invention are shown in figures 1 and 2.

Przykład 1. Proces wydzielania substancji organicznych z wody zrealizowano w aparaturze przedstawionej na rysunku 1.Example 1. The process of separating organic substances from water was carried out in the apparatus shown in Figure 1.

Surowiec-woda zawierająca 0,3% wag. węglowodorów aromatycznych w ilości 12000 kg/h sprężany jest pompą P-1 do ciśnienia 5,0 MPa i po przejściu przez wymiennik ciepła E-1, gdzie ulega podgrzaniu do temperatury 315 K. podawany jest do górnej części ekstraktora C-1. Do dolnej części ekstraktora C-1 pompami P-2 (gaz świeży, 108 kg/h) i P-3 (gaz obiegowy, 3492 kg/h) jest podawany ekstrahent-mieszanina lekkich węglowodorów alifatycznych zawierająca 80% obj. propanu i 20% obj. butanu. Szczyt ekstraktora opuszcza mieszanina, w ilości 3586 kg/h, zawierająca ekstrahent i rozpuszczone w nim węglowodory aromatyczne.Raw material-water containing 0.3 wt. Aromatic hydrocarbons in the amount of 12,000 kg / h are compressed with the P-1 pump to a pressure of 5.0 MPa and after passing through the E-1 heat exchanger, where it is heated to a temperature of 315 K. it is fed to the upper part of the C-1 extractor. The extractant - a mixture of light aliphatic hydrocarbons containing 80 vol.% Of the extractant is fed to the lower part of the extractor C-1 by means of pumps P-2 (fresh gas, 108 kg / h) and P-3 (circulating gas, 3492 kg / h). of propane and 20 vol. butane. The mixture at the top of the extractor leaves the mixture, in the amount of 3586 kg / h, containing the extractant and aromatic hydrocarbons dissolved in it.

Natomiast z dołu ekstraktora wyprowadzany jest strumień, w ilości 12014 kg/h, zawierający głównie wodę, a ponadto śladowe ilości węglowodorów aromatycznych i lekkich węglowodorów alifatycznych. Strumień odbierany ze szczytu ekstraktora C-1 jest kierowany do podgrzewacza E-3, w którym ulega zagrzaniu do temperatury 395 K. W wyniku podgrzania powstają dwie fazy, które są rozdzielane w separatorze S-1. Dół separatora S-1 opuszcza faza ciężka, w ilości 94 kg/h, zawierająca węglowodory aromatyczne i lekkie węglowodory alifatyczne. Z góry separatora S-1 jest wyprowadzana faza lekka, w ilości 3498 kg/h, zawierająca głównie lekkie węglowodory alifatyczne. Strumień ten po schłodzeniu w chłodnicy E-4 zawracany jest pompą P-3 ponownie do ekstraktora C-1. Strumień z dołu ekstraktora C-1, po rozprężeniu do ciśnienia 0,2 MPa podawany jest do środkowej części kolumny C-2. Do dolnej części kolumny C-2 podawany jest strumień azotu w ilości 65 m³ /h. Dół kolumny opuszcza woda pozbawiona węglowodorów. Strumień odbierany z góry kolumny jest kierowany do spalenia łącznie ze strumieniem odbieranym z góry separatora S-2. Ciepło uzyskane ze spalenia tych węglowodorów wykorzystywane jest do wytworzenia pary stosowanej jako medium grzewcze w procesie.On the other hand, from the bottom of the extractor a stream is discharged, in the amount of 12014 kg / h, containing mainly water and, moreover, traces of aromatic and light aliphatic hydrocarbons. The stream received from the top of the C-1 extractor is directed to the E-3 heater, where it is heated to 395 K. As a result of heating, two phases are formed, which are separated in the S-1 separator. The bottom of the S-1 separator leaves the heavy phase, in the amount of 94 kg / h, containing aromatic and light aliphatic hydrocarbons. The light phase of 3498 kg / h, containing mainly light aliphatic hydrocarbons, is discharged from the top of the separator S-1. This stream, after cooling in the E-4 cooler, is returned by the P-3 pump back to the C-1 extractor. The stream from the bottom of the C-1 extractor, after expansion to the pressure of 0.2 MPa, is fed to the middle part of the C-2 column. To the bottom of the column C-2 is fed a stream of nitrogen in an amount of 65 m ³ / h. Hydrocarbon-free water leaves the bottom of the column. The stream received from the top of the column is routed for combustion together with the stream received from the top of separator S-2. The heat obtained from burning these hydrocarbons is used to generate steam that is used as a heating medium in the process.

Przykład 2. Proces wydzielania substancji organicznych z wody zrealizowano w aparaturze przedstawionej na rysunku 2.Example 2. The process of separating organic substances from water was carried out in the apparatus shown in Figure 2.

Surowiec-woda zawierająca 0,5% wag. fenoli w ilości 15000 kg/h, sprężany jest pompą P-1 do ciśnienia 4,5 MPa i po przejściu przez wymiennik ciepła E-1, gdzie ulega podgrzaniu do temperatury 325 K, podawany jest do górnej części ekstraktora C-1. Do dolnej części ekstraktora C-1 podawana jest pompą P-2 mieszanina lekkich węglowodorów alifatycznych, zawierająca 80% obj. propanu i 20% obj. butanu, w ilości 1800 kg/h. Szczyt ekstraktora opuszcza ekstrahent i rozpuszczone w nim fenole, w ilości 1825 kg/h. Natomiast z dołu ekstraktora wyprowadzany jest strumień, w ilości 14950 kg/h, zawierający głównie wodę, aponadto śladowe ilości fenoli i ekstrahenta. Strumień odbierany ze szczytu ekstraktora, po rozprężeniu do ciśnienia 0,25 MPa, jest kierowany do podgrzewacza E-3, w którym ulega zagrzaniu do temperatury 390 K. Strumień z dołu ekstraktora C-1 po rozprężeniu do ciśnienia 0,3 MPa podawany jest do środkowej części kolumny C-2. Do dolnej części kolumny C-2 podawany jest strumień powietrza w ilości 550 m3/h. Dół kolumny opuszcza woda pozbawiona węglowodorówRaw material-water containing 0.5 wt. phenols in the amount of 15,000 kg / h, is compressed with the P-1 pump to a pressure of 4.5 MPa and after passing through the E-1 heat exchanger, where it is heated to a temperature of 325 K, it is fed to the upper part of the C-1 extractor. A mixture of light aliphatic hydrocarbons, containing 80 vol.%, Is fed to the lower part of the C-1 extractor with the P-2 pump. of propane and 20 vol. butane, in the amount of 1800 kg / h. The top of the extractor leaves the extractant and the phenols dissolved in it, in the amount of 1825 kg / h. On the other hand, from the bottom of the extractor a stream is discharged in the amount of 14950 kg / h, containing mainly water, and moreover traces of phenols and the extractant. The stream received from the top of the extractor, after decompression to the pressure of 0.25 MPa, is directed to the E-3 heater, where it is heated to the temperature of 390 K. The stream from the bottom of the C-1 extractor, after decompression to the pressure of 0.3 MPa, is fed to center of column C-2. An air stream of 550 m3 / h is fed to the lower part of the C-2 column. Hydrocarbon-free water leaves the bottom of the column

175 992 i fenoli. Strumień odbierany z góry kolumny C-2 jest spalany wraz ze strumieniem odbieranym z góry kolumny C-l. Ciepło uzyskane ze spalenia tych węglowodorów wykorzystywane jest do wytworzenia pary do celów procesowych175,992 and phenols. The top draw stream of column C-2 is combusted with the top draw stream of column C-1. The heat obtained from burning these hydrocarbons is used to generate steam for process purposes

175 992175 992

2.2.

175 992175 992

RYSUNEK 4..FIGURE 4 ..

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 2,00 złPrice PLN 2.00

Claims

Patent claims

A method of separating organic pollutants from water, characterized in that the organic pollutants contained in water are extracted with a light aliphatic hydrocarbon containing from two to five carbons per molecule, or a mixture of such hydrocarbons, in a weight ratio of 1: 1 to 1: 100 in relation to the amount of organic substances contained in water at a temperature of 283 to 525 K and a pressure of 0.1 to 15 MPa, and the mixture of two phases obtained in this way is separated by known methods, and then the extractant contained in it is separated from the heavy phase by air striping or with nitrogen at a temperature of 300 to 325 K and a pressure of 0.1 to 0.3 MPa, and the resulting mixture of extractant vapors with air or nitrogen is burned.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the light aliphatic hydrocarbon or mixture of light aliphatic hydrocarbons used for the extraction contains from 1 to 15 vol.% Nitrogen or carbon dioxide.

3. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the light phase is expanded to a pressure of 0.1 to 0.5 MPa and cooled to a temperature of 283 to 520 K, and the extractant free of organic substances is returned to the extraction.

4. The method according to p. The process of claim 1, wherein the light phase is burned together with the stripper gases.