一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝及裝置的製作方法

2023-04-30 16:10:16 1

專利名稱：一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於精細化工清潔生產領域，具體涉及一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝及裝置。
背景技術：
樹脂生產廢水是指在樹脂生產過程中，由原料發生聚合反應後生成的縮合水。醇酸樹脂廢水中的主要成分為溶解性的反應原料和小分子聚合物半成品，這些小分子聚合物由多元酸與多元醇聚合而成，由於分子中含有羥基和羧基而易溶於水中，此外，在生產過程中會加入一定量改性助劑以及揮發性有機溶劑。樹脂廠主要的生產原料、助劑及溶劑包括苯酐(鄰苯二甲酸酐)、季戊四醇、二甲苯、1，4 二氧六環、苯酚、於丁醇等，它們的理化性質如表1。其中鄰苯二甲酸是苯酐的水解物，跟季戊四醇都有較大的溶解度，兩者作為合成醇酸樹脂的反應原料，是構成廢水中高濃度COD的主要成分。醇酸樹脂廢水具有以下特點1. pH較低，這意味著廢水中含有樹脂合成原料苯甲酸和苯酐；2.氯化物含量低，水中無機鹽含量低，水的pH緩衝性能較低；3. COD含量較高，有機物類應該以酸洗有機物為主；4.總固體含量較高，總固體多為高沸點、低飽和蒸汽壓的有機物；5.從廢水產生的過程來看，缺乏生物處理需要的氮、磷、甚至缺乏生物體所需的基本電解質(無機鹽)。醇酸樹脂生產廢水是樹脂行業公認的一種處理難度很大的廢水。目前一般採用焚燒的方法處理，不僅費用昂貴，消耗大量能源，而且造成資源浪費，產生二次汙染。除此之外，還有蒸發法回收廢水中的原料，實現廢水資源化的技術。將醇酸樹脂廢水投入蒸餾釜，加熱升溫，蒸餾釜內導熱油溫度控制在130-150°C，同時打開蒸餾釜中的豎冷夾套冷卻水，使反應釜內的氣溫控制在125-135 進行蒸餾脫水，當蒸餾釜的豎冷頂部氣溫升至135°C時，蒸餾釜開冷油及冷卻水降溫，溫度降至50°C時，蒸餾釜內餘料為醇酸樹脂酯化廢水的回收提取物。蒸餾法一方面對酯化廢水中有用物質進行有效回收利用製造醇酸樹脂，降低樹脂配方成本，另一方面由於酯化原廢水經本製備方法處理後，蒸餾出的廢水其COD由原廢水的> 20萬下降到 5萬下降到< 1000，從而可提高生化汙水的處理量及降低處理費用。但由於水的比熱大，蒸餾法同樣消耗大量熱能，除非生產企業有多餘的熱能(如廢蒸汽)可利用，否則，單獨上一套蒸餾裝置從效廢比角度考慮是不合理的，難以推廣使用。

發明內容
本發明的目的是針對醇酸樹脂廢水目前缺乏高效、經濟的處理方法，而蒸餾法難以推廣使用的局面，提供一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝及裝置，該工藝通過溶劑萃取及蒸餾回收醇酸樹脂廢水中的苯甲酸和苯酐原料，實現廢水資源化和清潔生產的目的。
本發明的目的具體是通過以下方式實現的一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝，該工藝包括以下步驟將醇酸樹脂廢水加酸調節pHl. 5 2. 5後，依次通過萃取及蒸餾回收得到含苯甲酸和苯酐的混合物；其中，萃取採用的萃取劑為二甲苯，蒸餾溫度控制在80 120°C，蒸餾速率在0. 4 0. 8m3/h,優選為0. 4 0. 6m3/h。廢水和萃取劑的混合體積比為1 1 2 1，廢水和萃取劑進入萃取塔進行萃取的流量為0. 5 1. 5m3/h，優選lm3/h。本發明根據上述工藝設計了一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的裝置，該裝置包括調節池、酸化池、萃取塔和蒸餾塔，酸化池的入口通過管路連接調節池，酸化池的出口通過管路連接萃取塔的入口，蒸餾塔與萃取塔通過管路連接形成循環迴路。在蒸餾塔與萃取塔之間還可以通過管路連接萃取劑儲罐。調節池的設置可以獲得均勻的水量，考慮來水的間斷特性，調節池總容積優選為Mh的存儲水量。由於苯甲酸為酸性化合物，在酸性條件下溶解度降低，考慮採用酸價量降低溶解度，酸化池優選有效容積0. 5m3的壓力式酸化池。蒸餾塔可以採用導熱油加熱蒸餾回收萃取劑，實現萃取劑與溶質的分離，優選溫度控制在80 120°C，處理量 ImVh0利用本發明裝置進行廢水處理的步驟及原理本發明根據醇酸樹脂廢水的特點，基於液-液萃取原理，利用二甲苯為溶劑，將廢水中的苯甲酸、苯酐等原料萃取到有機溶劑中；萃取可在萃取塔中進行，廢水從萃取塔頂部輸入，萃取劑從萃取塔底部加入。有機溶劑和水在萃取塔中充分混合，由於二甲苯和水互不相溶，而且二甲苯重比水輕，最終兩者形成分層，二甲苯停留在萃取塔上層，廢水在下層。經萃取後廢水從塔底排出，而含有原料的有機溶劑從塔頂排出，進入蒸餾塔。蒸餾塔用導熱油加熱，萃取液通過蒸餾，實現原料的濃縮和二甲苯的分離，分離後的二甲苯作為萃取溶劑循環使用。由於二甲苯也用作酯化反應的溶劑，因此經蒸餾濃縮後的原料無需進一步的純化，便可直接回用於酯化反應釜。為提高原料苯甲酸和苯酐的回收利用率，本工藝的關鍵一方面是如何提高萃取效率首先需要選擇合適的萃取劑，本發明通過大量的實驗，篩選出二甲苯作為萃取劑，其與水不相容，對苯甲酸和苯酐都有很好的親和力，且可作為溶劑用於樹脂生產，避免了萃取物經濃縮後的純化工作；其次，由於苯甲酸是弱酸，其萃取效率受廢水PH值的影響也很大，因此，通過大量實驗篩選出廢水需要調節PH至合適的範圍，使得廢水中苯甲酸以中性分子形態存在；再次，需要調節萃取劑與廢水的體積比，三者參數的結合使得苯甲酸和苯酐獲得95%以上的萃取效率。另一方面，控制蒸餾的溫度及蒸餾速度，使得苯甲酸和苯酐保證高回收率的同時能耗降至最低，本發明蒸餾工藝與常規蒸餾法比較能耗降低50%以上。與現有技術比較本發明的有益效果本發明工藝一方面實現廢水資源化，回收廢水中95%以上的苯甲酸和苯酐，並直接回用於生產，同時去除廢水95%以上的C0D，顯著降低廢水COD值，大大降低後續廢水處理的難度。另一方面，二甲苯熱容低，容易蒸發，因此，運行成本低，並且苯甲酸和苯酐回收收益可完全抵消萃取-蒸餾的運行成本。


圖1為本發明醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的裝置示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的實施例以及說明用來解釋本發明內容，但並不作為對本發明的限定。使用的醇酸樹脂廢水為醇酸樹脂在生產過程中產生的廢水，是在酯化過程中由酸和醇的酯化反應產生工藝副產物，是經二甲苯等有機物共沸蒸發-冷凝-油水分離後排汙廢水。廢水總量約佔樹脂生產投加原料總重量的5%，廢水中COD約10萬mg/L，主要成分是苯甲酸以及苯酐。實施例1一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的裝置，包括調節池、酸化池、萃取塔和蒸餾塔，酸化池的入口通過管路連接調節池，酸化池的出口通過管路連接萃取塔的入口，蒸餾塔與萃取塔通過管路連接形成循環迴路，在蒸餾塔與萃取塔之間還可以通過管路連接萃取劑儲罐。調節池總容積為Mh的存儲水量，酸化池為有效容積0. 5m3的壓力式酸化池，蒸餾塔用導熱油加熱，處理量lm3/h。實施例2收集醇酸樹脂廢水，置於總容積為Mh的存儲水量的調節池中，加鹽酸，調節pHl. 5 2. 5，用輸液泵將廢水輸入萃取塔。廢水從萃取塔頂部輸入，流量為0. 5 lm3/h，廢水和萃取劑的混合體積比例在1 1 2 1之間。同時萃取劑從萃取塔底部加入，流量為0. 5 lm3/h。經萃取後廢水從塔底排出，經重鉻酸鉀法檢測，排出的廢水COD低於5000mg/L ；而含有苯甲酸和苯酐的二甲苯萃取液從塔頂排出，經氣相色譜方法檢測，萃取液中主要成分是苯甲酸和苯酐，其中苯甲酸約5g/L，苯酐0. 6g/L。萃取液進入蒸餾塔，蒸餾塔用導熱油加熱，溫度控制在80 120°C，使得蒸餾速率在0. 4 0. 8m3/h。裝置運行4小時後回收蒸餾濃縮液，其主要成分是苯甲酸和苯酐混合物，直接回用於樹脂生產，二甲苯蒸汽用冷卻水降溫後流入萃取液儲罐，回用於萃取。蒸餾後所得蒸餾濃縮液中10%為二甲苯，85%左右為苯甲酸，其餘為苯酐。醇酸樹脂廢水經過本發明工藝處理，苯甲酸的回收率為95%，苯酐的回收率為98%。
權利要求
1.一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝，其特徵在於該工藝包括以下步驟將醇酸樹脂廢水加酸調節pHl. 5 2. 5後，依次通過萃取及蒸餾回收得到含苯甲酸和苯酐的混合物；其中，萃取採用的萃取劑為二甲苯，蒸餾溫度為80 120°C，蒸餾速率為0. 4 0. 8m3/h。
2.根據權利要求1所述的醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝，其特徵在於廢水和萃取劑的混合體積比是1 1 2 1。
3.根據權利要求1所述的醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝，其特徵在於廢水和萃取劑進入萃取塔進行萃取的流量為0. 5 1. 5m3/h。
4.一種用於權利要求1所述的醇酸樹脂廢水資源化綜合處理方法的裝置，該裝置包括蒸餾塔，其特徵在於酸化池的入口通過管路連接調節池，酸化池的出口通過管路連接萃取塔的入口，蒸餾塔與萃取塔通過管路連接形成循環迴路。
5.根據權利要求4所述的醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的裝置，其特徵在於在蒸餾塔與萃取塔之間通過管路連接萃取劑儲罐。
全文摘要
本發明公開了一種醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的工藝及裝置，該工藝將醇酸樹脂廢水中的苯甲酸、苯酐等原料萃取到二甲苯中，然後通過蒸餾實現原料的濃縮和二甲苯的分離，分離後的二甲苯作為萃取溶劑循環使用，由於二甲苯也用作酯化反應的溶劑，因此經蒸餾濃縮後的原料液無需進一步的純化，便可直接回用於醇酸樹脂酯化反應釜。本發明同時根據該工藝設計了醇酸樹脂廢水資源化綜合處理的裝置。本發明裝置及工藝一方面實現廢水資源化，回收廢水中95％以上的苯甲酸和苯酐，同時顯著降低廢水COD值，大大降低後續處理的難度，並且降低了運行成本。
文檔編號C02F1/26GK102381794SQ20111023867
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者陸雋鶴, 黎澤華 申請人:無錫市寰創環境科技發展有限公司