一種皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法
2023-05-07 20:59:56
專利名稱：一種皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法
技術領域：
本發明涉及一種皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法。皂化廢鹼液是環己烷氧化製備環己酮過程中，用氫氧化鈉溶液中和氧化液中的有機酸，皂化氧化液中的有機酸酯而得到的一股廢液。該廢液是一種黑褐色強鹼性粘稠液體，化學耗氧量高達數十萬。國內外採用的皂化廢鹼液處理方法主要有焚燒法與酸中和回收有機物方法(即化學法)，兩種方法各有特點。焚燒法可以較徹底地消除汙染，副產純鹼和蒸汽。酸中和回收有機物方法可以回收利用環己烷氧化過程中衍生的多種有機酸(如丁酸、戊酸、己酸、己二酸)，同時可回收硫酸鈉等無機鹽產品，生產出我國市場緊缺、附加價值高的多種精細化工產品，有一定的潛在經濟效益，實現了變廢為寶。目前大多廠家採用焚燒法進行處理。在焚燒前先要將皂化廢鹼液濃度從28％wt左右經蒸發濃縮後提高到45％wt左右。由於皂化廢鹼液的特性決定，蒸發濃縮過程在換熱器中極易結垢，影響蒸發效果，總固濃度難以達到設計值50％wt，加大了焚燒裝置的負荷，又耗費重油，而且由於蒸發後冷凝液帶鹼又汙染環境，因此，提高總固濃度，降低廢鹼總量是提高處理裝置負荷的有效途徑。
皂化廢鹼液的組成及特性皂化廢鹼液的組成(在簡單蒸發濃縮後42％wt的皂化廢鹼液組成) 根據中國科學院化學研究所分析結果，其皂化廢鹼液典型組成為有機一元羧酸10．89％wt，二元酸1．36％wt，酮酯類化合物4．24％wt，聚合物13．17％wt，Na(折合為NaOH)17．46％wt，水52．88％wt。皂化廢鹼液的特性參數通過分析檢測，皂化廢鹼液的組成及有關物性數據，其皂化廢鹼液在簡單蒸發濃縮後的化學耗氧量為50-70萬mg／l，鹼度為13-19％wt，密度1．2-1．3g／cm3，現有技術中，一般在111℃總固為50％wt時的粘度為7．641mPas，蒸汽壓為109．300Kpa，結晶點30℃。
從環己烷氧化高壓裝置來的未經濃縮的皂化廢鹼液一般總固含量為18％wt-31％wt，總固為18％wt時含環己烷為0．02％wt，環己醇為0．05％wt，環己酮為0．11％wt，鹽為17．37％wt，NaOH為0．812％wt，水為79．43％wt，溫度96℃，密度1174kg／m3，粘度0．292mPas，蒸汽壓87．673Kpa，結晶點1．0℃。
如
圖1所示，未經濃縮的皂化廢鹼液經過皂化廢鹼液緩衝罐1後用皂化廢鹼液泵4送入皂化廢鹼液蒸發器5，經過降壓閃蒸，並用0．9Mpa蒸汽加熱蒸發，在分離器6中汽液分離，皂化廢鹼液濃度由18％wt-31％wt上升到41％wt-48％wt，經濃縮後皂化廢鹼液出料泵9送往焚燒裝置處理。氣相經冷凝器7冷凝後進入冷凝液收集槽8烷水分層，下層水相回收做工藝水用，上層環己烷有機相回系統再利用。
從上述流程看，皂化廢鹼液蒸發過程是一項簡單的閃蒸操作。流程並不複雜，但在實際操作中控制難以穩定，波動大，易受幹擾。這一階段主要表現是蒸發後冷凝液帶鹼而嚴重衝擊生化處理裝置，並且由於該股冷凝液得不到回收再利用又造成工藝水的浪費以及物耗的增加。這一問題又是因為皂化廢鹼液在皂化廢鹼液蒸發器5中閃蒸易結垢以及皂化廢鹼液進料的流量不穩定造成的，因此，增加了一個皂化廢鹼液緩衝罐1，通過皂化廢鹼液進料泵4送料，以穩定皂化廢鹼液進料，又在皂化廢鹼液蒸發器5的下封頭增加了一個盤管分布器，用氮氣作為載氣通入皂化廢鹼液蒸發器5中，避免皂化廢鹼液在蒸發過程中結垢。通過上述兩項措施，穩定了皂化廢鹼液蒸發工藝，消除了蒸發後冷凝液帶鹼現象，但是皂化廢鹼液的總固濃度並沒有得到提高。
圖1為原皂化廢鹼液蒸發工藝流程示意1中1-皂化廢鹼液緩衝罐 2-閃蒸汽冷凝器3-冷凝液槽 4-皂化廢鹼液進料泵5-皂化廢鹼液蒸發器 6-分離器
7-冷凝器 8-冷凝液收集槽9-濃縮後皂化廢鹼液出料泵 10-載氣管線11-去焚燒裝置管線圖2為本發明皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥工藝流程示意2中1-皂化廢鹼液增壓泵 2-皂化廢鹼液預熱器3-氮氣預熱器 4、5-霧化噴嘴6-噴霧真空乾燥器 7-冷凝器8-冷卻器 9-冷凝液收集槽10-真空抽除裝置11、12-高壓蒸汽管線13-皂化廢鹼固體料本發明的目的在於提供一種皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法。
易在加熱壁面上形成結垢的物料，其結垢的主要原因是溶液蒸發時受到過熱，或在加熱壁面上氣化核心處形成結晶。由傳熱學分析可知，在一般加熱壁面上形成汽化核心時，壁面要過熱3-5℃，由此可知，溶液蒸發時有晶體析出的原因，是由於壁面上溶液的沸騰汽化，在汽化核心處溶液濃度驟然提高，因而析出晶體，晶體積累就形成結垢。皂化廢鹼液總固含量高，在蒸發過程中容易結垢，阻礙換熱效果，導致換熱不均勻。通過對皂化廢鹼液的試驗分析可知，只要沒有水分的蒸發，皂化廢鹼液在換熱器中不易結垢，而且通過實驗證明，45％wt的皂化廢鹼液在1．0℃時並不結晶，只是粘度加大，因此，可通過增壓下強制湍流傳熱，將皂化廢鹼液加熱成過熱液體，然後通過氣流式噴霧器噴入真空噴霧乾燥器中，在真空狀態下，瞬間閃蒸，將水分蒸乾。由於噴霧乾燥速率快，乾燥時間短，一般僅為5-30s，且可以直接獲得乾燥產品，因而可以省去蒸發分離等操作，還可連續、自動化生產，操作穩定，操作環境也較好。
將經過圖1中分離器6的皂化廢鹼液(總固為25％wt～45％wt)用改進後的皂化廢鹼液增壓泵1增壓至2．0Mpa～2．5Mpa後送入皂化廢鹼液預熱器2中用3．0Mpa～4．0Mpa高壓蒸汽加熱至120℃～150℃，然後與經過用高壓蒸汽加熱至120℃～150℃的2．0Mpa～3．0Mpa高壓氮氣一起進入霧化噴嘴4和5，霧化液滴控制在10μm～60μm，在噴霧真空乾燥器6中迅速閃蒸，閃蒸的水汽由頂部進入冷凝器7、冷卻器8中冷凝，回收水可回收利用，不凝氣進入真空抽除裝置10中抽真空，一般真空度為-80Kpa～-90Kpa。在噴霧真空乾燥器6中皂化廢鹼液水分大量蒸乾後可變為固體，也可通過控制閃蒸量只濃縮為液體，這將根據皂化廢鹼液的處理方法來定，一般來說，採用化學中和法可將皂化廢鹼液乾燥成固體顆粒，而採用焚燒法則宜保留液態。
霧化噴嘴的目的是通過高壓氮氣的霧化將廢鹼液噴灑成顆粒很小的液滴，一般為10μm～60μm，提供了很大的蒸發表面積，每m3溶液具有的表面積為100m2～600m2，以利於達到快速乾燥的目的。有利於廢鹼液中鈉鹽與水分的分離，液滴的大小可根據皂化廢鹼液流量的大小以及需要達到的乾燥效果來決定，可以用不同規格的霧化噴咀備用，採用熱氮氣作為霧化氣，使氮氣在進入噴霧乾燥器中後又可作為熱載氣流將水汽帶走。噴霧真空乾燥器既要利於水分的及時蒸發，也即真空度要高，又要利於乾燥後的廢鹼顆粒的沉降，由於噴霧真空乾燥技術已經廣泛應用與食品、醫藥、染料等生產中，是較為成熟的技術，因此設計選型較為便利。如果要將廢鹼液乾燥成固體顆粒，還要考慮增設旋風分離器、增加料倉和螺旋輸送機等固體運輸設備。
本發明的積極效果在於如果將皂化廢鹼液濃縮成固體顆粒，將更有利於採用化學中和法處理這股廢液，因為這將減少40％～50％的硫酸消耗，化學中和法產生的二次廢水的量也將減少40％～50％，從而真正徹底處理皂化廢鹼液。而如果採用焚燒法處理，由於皂化廢鹼液中的水分減少了，也將大大降低燃料油的消耗。
實施例1將總固為25％wt皂化廢鹼液用改進後的皂化廢鹼液增壓泵1增壓至2．0Mpa後送入皂化廢鹼液預熱器2中用4．0Mpa高壓蒸汽加熱至150℃，然後與經過用高壓蒸汽加熱至150℃的2．0Mpa高壓氯氣一起進入霧化噴嘴4和5，霧化液滴控制在20μm，在噴霧真空乾燥器6中迅速閃蒸，閃蒸的水汽由頂部進入冷凝器7、冷卻器8中冷凝，回收水可回收利用，不凝氣進入真空抽除裝置10中抽真空，真空度為-90Kpa。在噴霧真空乾燥器6中皂化廢鹼液水分大量蒸乾後可變為固體。
實施例2按實施例1的工藝將35％wt的皂化廢鹼液進料，在增壓至2．0Mpa，加熱到135℃後，與135℃左右的壓力為2．0Mpa的高壓氮氣一起進入霧化噴嘴，在真空度為-85Kpa左右，霧化液滴控制在40μm時，在噴霧真空乾燥器6中皂化廢鹼液水分大量蒸乾後可變為固體。
實施例3
按實施例1的工藝將45％wt的皂化廢鹼液進料，在增壓至2．0Mpa，加熱到120℃後，與120℃左右的壓力為2．0Mpa的高壓氮氣一起進入霧化噴嘴，在真空度為-80Kpa左右，霧化液滴控制在60μm時，在噴霧真空乾燥器6中皂化廢鹼液水分大量蒸乾後可變為固體。
權利要求
1.一種皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法，將未濃縮的皂化廢鹼液經蒸發設備降壓閃蒸，加熱蒸發後汽液分離，提高皂化廢鹼液的濃度，其特徵在於將濃縮分離後的皂化廢鹼液經預熱設備加熱後與用水蒸氣加熱後的氮氣混合併經霧化設備進入噴霧真空乾燥設備進行閃蒸，在噴霧真空乾燥器中皂化廢鹼液水分大量蒸乾後可變為固體料。
2.根據權利要求書1所述的皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法，其特徵在於在預熱設備中皂化廢鹼液的加熱溫度為120℃～150℃。壓力為2．0Mpa～2．5Mpa。
3.根據權利要求書1所述的皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法，其特徵在於所使用的氮氣壓力為2．0Mpa～3．0Mpa，在預熱設備中氮氣的加熱溫度為120℃～150℃。
4.根據權利要求書1所述的皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法，其特徵在於進料皂化廢鹼液的濃度範圍是25％wt～45％wt。
5.根據權利要求書1所述的皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法，其特徵在於噴霧乾燥設備中的真空度為-80Kpa～-90Kpa。霧化噴嘴的霧化液滴大小為10μm～60μm。
全文摘要
本發明涉及一種皂化廢鹼液蒸發濃縮乾燥的方法,其特徵在於:將濃縮分離後的皂化廢鹼液經預熱設備加熱後與用水蒸氣加熱後的氮氣混合併經霧化設備進入噴霧真空乾燥設備進行閃蒸,在噴霧真空乾燥器中皂化廢鹼液水分大量蒸乾後可變為固體料。本發明具有降低皂化廢鹼液後處理物耗和能耗等處理費用的優點。
文檔編號C09K3/32GK1293223SQ9911560
公開日2001年5月2日 申請日期1999年10月18日 優先權日1999年10月18日
發明者何建輝 申請人:巴陵石化鷹山石油化工廠