廢離子交換樹脂廢白球熱裂解及回收工藝的製作方法
2023-04-30 01:35:01
專利名稱：廢離子交換樹脂廢白球熱裂解及回收工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及廢離子交換樹脂或廢白球熱裂解及回收的工藝，特別是涉及在離子交換樹脂生產中產生的廢白球和離子交換樹脂廢次半成品經熱裂解成混合芳烴，並使之精餾分離回收苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等化工原料的工藝方法。
目前苯乙烯系列的離子交換樹脂在發電工業、化學工業、電子工業的水處理工藝等方面已得到了廣泛的應用，但在離子交換樹脂的生產過程中，總由於粒徑關係會有大量離子交換樹脂的廢次品廢白球產生，數量約佔總量的15～20%，由於白球是用苯乙烯和二乙烯苯加引發劑懸浮共聚而成，而離子交換樹脂是以白球為原料，通過磺化、氯化等加工而成的，故它們有苯乙烯的成份，又有二乙烯苯的存在，使它產生了交聯，變成了具有網狀結構的高分子，在一般情況下，它是不熔不溶的有機化合物，為此要重新利用這些廢料就比較困難，目前少量用作油田鑽機的潤滑劑使用，部分廠家曾設想燃燒處理，但因其分子結構上含有苯環，在燃燒時會產生大量黑煙，堵塞煙道、汙染環境，故一般只能長期堆積擱置。中國專利CN 85103922A提供了一種《處理廢離子交換樹脂的方法和裝置》，使廢料分二個階段在惰性氣體和氧化性氣體中熱解成氣體後排空，雖能較好地處理廢料，但僅局限於對核電廠及類似工廠的放射性廢離子交換樹脂的處理，且處理方法較複雜，同時不能回收分解的氣體作為基本有機化工產品進行綜合利用。
本發明的目的是提供一種能有效處理廢離子交換樹脂廢白球並使其綜合利用，回收提取苯乙烯等基本有機化工產品的工藝方法。
本發明為廢離子交換樹脂廢白球熱裂解及回收工藝，將廢離子交換樹脂或廢白球放入密封的容器中，通過約一個半小時的外部加熱，使容器內溫度逐步到達400℃～600℃，這時容器內的廢離子交換樹脂或廢白球通過吸收熱量，固體狀的廢離子交換樹脂或廢白球會發生爆裂解體變成氣體，經導出通過冷凝器的冷凝收集成含有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等的液體狀混合芳烴。為降低熱裂解溫度，加速熱裂解，還可在密封容器中加入催化劑，使廢料在催化劑作用下加速熱裂解，所述催化劑選用Fe粉或Cu粉，SiO2，Al2O3。
本發明的又一技術特徵是將裂解冷凝收集的混合芳烴精餾分離出苯、甲苯、乙烯、苯乙烯等化工原料，混合芳烴在真空減壓的分餾塔內，通過外部加熱，在90℃以下狀態，根據不同沸點，使混合芳烴中的苯，甲苯，乙苯，苯乙烯在各自沸點溫度下氣化，經冷凝器冷凝分別回收苯，甲苯，乙苯，苯乙烯。所述分餾塔內壓力為50～60毫米汞柱。
本發明與現有技術相比，較成功地解決了廢白球和廢離子交換樹脂長期以來難以處理回收的難題，使之從根本上得到了妥善處理，而且可以變廢為寶，回收利用裂解後的芳烴產品，經實際試驗裂解後的混合芳烴約為廢白球和廢離子交換樹脂投料量的80%(重量百分比)，並經氣相色譜分析，其混合芳烴一般含有11～13%的苯和甲苯，11～14%的乙苯，44～46%的苯乙烯，均為基本有機化工原料，尤其是佔混合芳烴近一半的苯乙烯，經精餾分離，純度可達99%以上，能滿足對苯乙烯的工業需要，由此可見，本發明的經濟和社會效益十分明顯。
附圖
給出了本發明所述混合芳烴精餾實施例的工藝流程圖。
以下結合實施例對本發明作進一步描述，但本發明不以此為限定。
將廢白球和催化劑Fe粉放入密閉的反應釜內，通過約一個半小時的外部加熱，使反應釜內的溫度逐步到達450℃～550℃，在催化劑的作用下，固體狀的廢白球爆裂解體，變成氣體，由導管引出反應釜外，通過冷凝器的冷凝收集成液體狀的混合芳烴。
經過10～12小時的乾餾，廢白球已基本裂解完畢，混合芳烴的收率約為廢白球(乾燥)投料量的80%，另有10%在乾餾裂解中變成了焦炭和10%左右變成氣體揮發逸去。
下一步就是精餾，因為混合芳烴是含有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和高沸物等的一種混合物，其中含苯乙烯為44～46%，精餾目的是將含有各種芳烴成份的混合物分成單一的產品，特別要將其中主要產品苯乙烯的純度提高到99%以上，以滿足對苯乙烯的工業需要，由於混合芳烴中除含有苯乙烯外還含有乙苯、甲苯和苯，這些都是基本有機化工原料，必須進行分離回收，但混合芳烴的分離和精餾的過程比較複雜，而且在此過程中有二個問題必須解決。
一是苯乙烯聚合能力大，隨著溫度升高聚合速度加快，受熱到100℃時，即使有阻聚劑的存在情況下也會很快發生聚合作用，以致生產停頓，所以苯乙烯在常壓下(沸點為145.2℃)進行蒸餾是不可能的，必須採用真空減壓蒸餾，並加阻聚劑的辦法來防止聚合，且在減壓後要求在蒸餾操作時各部分溫度不得超過90℃。
二是乙苯和苯乙烯沸點相近，常壓下僅相差9.2℃，隨著壓力降低其沸點差更小，不同壓力下苯乙烯和乙苯的沸點如表所示<
從表中可見壓力越低沸點差越小，分離也就越困難，沸點差越小就需要高效率的精餾塔而且需要的塔板數較多，按計算需要80～90塊塔板的精餾塔才能把二者分開，但採用這樣高的精餾塔流體阻力很大(達230毫米汞柱)以致塔頂雖然達到了很大真空度但塔底還不能保證在100℃以下操作，為了解決這個問題採用二塔串聯，依次精餾操作，以減少阻力使塔頂的真空度在經阻力損失後仍能保證塔底液體沸點處於90℃以下，既減少了聚合的可能性，又使二沸點相近物質得到了分離。
對於混合芳烴的分離其流程組織可按餾份的揮發度先將沸點高的高沸物和焦油除去以減少工作量，如下所示
這一方案使含苯乙烯的混合物從塔頂取出，能保證苯乙烯的純度，同時可減少苯乙烯的加熱次數，避免苯乙烯的聚合損失。
按此方案的生產流程為先將精餾塔Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ進行真空減壓至50～60毫米汞柱，將混合芳烴(1)送入粗餾塔Ⅰ，加熱至88～90℃，粗餾除去高沸物和焦油(2)，在塔頂餾出含苯、甲苯、乙苯、苯乙烯的混合物(3)，經冷凝器冷凝後，進入精餾塔Ⅱ，加熱至80℃～82℃，在塔頂餾出苯，甲苯和部分乙苯，經冷凝器冷凝後一部分回流至精餾塔Ⅱ內，一部份苯和甲苯組成混合苯(4)回收;(以後在蒸餾塔蒸餾間隙中進行分離回收苯和甲苯單體)，將精餾塔Ⅱ釜中液體(乙苯、苯乙烯和少量焦油的混合物)送入精餾塔Ⅲ，加熱至82℃～85℃，在塔頂餾出乙苯和少量苯乙烯，經冷凝器冷凝，餾出的少量苯乙烯回流至精餾塔Ⅲ內，乙苯(5)分離回收;將精餾塔Ⅲ釜中的液體(苯乙烯和少量焦油的混合物)送入精餾塔Ⅳ，加熱至86℃～88℃，在塔頂餾出苯乙烯，經冷凝器冷凝，回收得到苯乙烯(6)，純度可達到99.0%以上，收率在90%以上，在精餾塔Ⅳ釜中得到含苯乙烯40%左右的焦油殘渣(7)，再通過蒸餾塔蒸餾的間隙進行回收。
以上熱裂解工藝和精餾工藝也同樣適用於以廢離子交換樹脂裂解回收混合芳烴及苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等化工產品。
權利要求
1.廢離子交換樹脂廢白球熱裂解工藝，其特徵在於將廢離子交換樹脂或廢白球放入密封容器中，通過容器的外部加熱，使固體狀廢料爆裂解體成氣體，經導出通過冷凝器冷凝成液體狀混合芳烴。
2.按權利要求1所述的廢離子交換樹脂廢白球熱裂解工藝，其特徵在於在所述的密封容器中還加入催化劑加速裂解。
3.按權利要求1或2所述的廢離子交換樹脂廢白球熱裂解工藝，其特徵在於在所述的熱裂解溫度為400～600℃。
4.按權利要求1或2所述的廢離子交換樹脂廢白球裂解工藝，其特徵在於所述的催化劑為Fe粉或Cu粉，SiO2，Al2O3。
5.按權利要求1或2所述的廢離子交換樹脂廢白球熱裂解及回收工藝，其特徵在於所述的混合芳烴在真空減壓的分餾塔內通過外部加熱，在90℃以下使液體狀混合芳烴分段氣化，經冷凝器冷凝成液體狀苯或甲苯，乙苯，苯乙烯。
6.按權利要求5所述的廢離子交換樹脂熱裂解及回收工藝，其特徵在於所述分餾塔內的壓力為50～60毫米汞柱。
全文摘要
一種廢離子交換樹脂廢白球熱裂解及回收工藝，其特徵在於，將廢離子交換樹脂或廢白球放入密封容器中，通過對容器外部加熱至400～600℃，使容器內的固體狀廢料，爆裂解體成氣體，經導出通過冷凝器冷凝成混合芳烴，然後將混合芳烴置於真空減壓的分餾塔內加熱氣化，經冷凝器冷凝分別回收成苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等基本有機化工產品，與現有技術相比較成功地解決了現有廢料難以處理回收的難題，使之從根本上得到妥善處理，經濟和社會效益十分明顯。
文檔編號C08J11/00GK1112580SQ9410547
公開日1995年11月29日 申請日期1994年5月21日 優先權日1994年5月21日
發明者宋臨澤, 朱文青 申請人:宋臨澤