申请日2012.07.10
公开(公告)日2014.01.29
IPC分类号C02F9/10; C02F1/04; C07C47/058
摘要
本发明涉及一种含甲醛等低沸点有机物和高浓度无机盐废水资源化工艺。本发明采用的主要设备是精馏塔和多效蒸发系统等，将含0.01%-10%、或更高浓度低沸点有机物和1%-40%或更高浓度的NaCl、或Na2SO4、或NH4Cl等无机盐的废水经过精馏系统和多效蒸发系统后，得到浓度较高的无机盐溶液和废水中的有机物，如甲醇、甲醛等。在此过程中，利用精馏过程中塔顶蒸汽和塔底料液的废热进行原料的预热和中间过程的加热，形成热耦合网络，使得处理单位质量的废水所需能耗比现有其它工艺大大减少。本工艺具有能耗低，效率高等突出优点。
权利要求书
1.一种含低沸点有机物和高浓度无机盐的废水资源化工艺，其特征是它包括下列步骤：
步骤1. 热交换：将含0.01%-10%、或更高浓度低沸点有机物和1%-40%或更高浓度的NaCl、或Na2SO4、或NH4Cl无机盐或者将含有1%-40%或更高浓度的Cl、或SO42-、或NO3-等无机酸根离子的废水原料由管道1进入废水中和储罐一V-1中进行碱中和之后，由流体输送泵P-1输送，分别经过换热器A E-1、换热器B E-2和C E-3进行三次预热，换热器A E-1的热源为中间储罐V-2中的低温废水;换热器B E-2的加热热源为第三极蒸发器T-5的塔顶蒸汽;换热器C E-3的加热热源为精馏塔T-1的塔顶蒸汽;三级蒸发器E-1、E-2、E-3的热源温度逐渐升高;
步骤2.轻组分与溶液的分离： 经过三级预热的废水原料由管道三3进入常压精馏塔T-1进行分离，塔顶蒸汽经过换热器C E-3对原料预热后，部分由管道五5回流，其余物料由管道二十七27出料，该出料的组成为不含甲醛和无机盐的低沸点的有机物的水溶液，该水溶液再送入到常规精馏系统进行精细分离，获取不同组分的高纯度产品;其分离方法为常规技术，在此不再赘述;塔底物料为含无机盐和甲醛的水溶液，部分经过再沸器E-4进行加热，部分由管道六6进行出料，再沸器E-4的加热热源为加压精馏塔T-2的塔顶蒸汽，这样，就实现了该废水的第一步分离，即甲醛、无机盐混合溶液与其他有机物的分离;
步骤3. 甲醛与盐溶液的分离：常压精馏塔T-1的塔底出料的料液由流体输送泵二P-2，经过管道七7进入到加压精馏塔T-2进行加压精馏，加压精馏塔T-2的压力为2-10 atm，塔顶为含甲醛30%-37%的蒸汽，它经过精馏塔T-1的再沸器和一级蒸发器T-3的加热器后被冷凝，冷凝液一部分回流，一部分从管道十二12出料回收，加压精馏塔T-2的塔底为含有甲醛浓度低于0.05%的无机盐废水，塔底再沸器的加热热源为0.8-1.0MPa的生蒸汽，这样，就实现了该废水的第二步分离，即无机盐与甲醛的分离;
步骤4. 水与盐的分离：加压精馏塔T-2的塔底出料的料液，由流体输送泵三P-3经过管道十四14进入三效蒸发系统(必要时可更多效)的第一级蒸发器T-3、第二级蒸发器T-4和第三级蒸发器T-5进行蒸发，第一级蒸发器T-3的加热热源为加压精馏塔T-2的塔顶蒸汽，第二级蒸发器T-4的加热热源为第一级蒸发器T-3的塔顶蒸汽，第三级蒸发器T-5的加热热源为第二级蒸发器T-4的塔顶蒸汽，第一级蒸发器T-3和第二级蒸发器T-4蒸发器顶部的蒸汽(一般仅为含有微量有机物和水蒸气)分别用以加热下一效蒸发器，而后则冷凝为液体后进入储罐V-2，三级蒸发器T-3、T-4和T-5内的操作压力逐步降低，储罐V-2则与真空系统相连;而T-5顶部的蒸汽由于温度较低，只能用作废水原料的第一级预热之用;
经过三效蒸发(必要时可更多效)后，第三级蒸发器T-5的塔底为不含低沸点有机杂质的盐水浓缩液，它被送去冷却结晶获得无机盐产品，结晶后的母液则可再次被送回储罐一V-1中循环，而储罐二V-2中则仅为含微量有机物和水蒸汽的冷凝液，该冷凝液则可被送入到生化处理系统进一步深度达标处理。
说明书
含甲醛等低沸点有机物和高浓度无机盐废水资源化工艺
技术领域
本发明涉及一种含甲醛等低沸点有机物和高浓度无机盐废水资源化工艺。
背景技术
含甲醛等低沸点有机物和高浓度无机盐的废水指的是在制药、香料香精、涂料、皮革、塑料等行业中产生的含有甲醛、甲醇、乙醇、甲烷、醋酸乙酯、醋酸甲酯等沸点低于水的有机物，并同时含有高浓度氯化铵、氯化钾、氯化钠、硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠等无机盐、或含有高浓度Cl-、或SO4=、或NO3-等无机酸根离子的废水。这些低沸点有机物以及无机盐都是有价值的资源，值得回收利用。如甲醛、甲醇、乙醇是常用的化学工业基础原料和清洁液体燃料，它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、能源和国防等工业中;甲醛是一种重要的化工原料，在化工制药等化学合成领域，尤其是在农药及其中间体合成领域有着举足轻重的作用;无机盐，如氯化钠，它在工业上可用于制造氢气、烧碱、氯气等的基础原料，在钢铁工业中可用作热处理剂，同时在医药行业中也有着重要的作用。
同时，该类含低沸点有机物和高浓度无机盐的工业废水如果直接排放将会对环境造成极大的污染。如甲醇，具有毒性，过量接触，会对中枢神经系统有麻醉作用，对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变，还可致代射性酸中毒。 甲醛作为一种高毒性致癌物质，现已被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质，也是潜在的强致突变物之一。
若将这些有机物和盐份进行回收，既可节约了资源，又有利于环境保护。因此有必要开发新型的资源化处理工艺技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种含甲醛等低沸点有机物和高浓度无机盐(酸根离子)的废水资源化工艺，如附图1所示。本发明采用多效蒸发与精馏集成的方法，将废水中的有机物和无机盐进行回收实现其资源化，同时利用塔底料液和塔顶蒸汽的余热作为原料预热和多效蒸发器的热源，从而实现大幅度节能降耗之目的。
本发明的目的可通过以下技术解决方案来实现：
一种含低沸点有机物和高浓度无机盐的废水资源化工艺，它包括下列步骤：
步骤1. 热交换：将含0.01%-10%、或更高浓度低沸点有机物和1%-40%或更高浓度的NaCl、或Na2SO4、或NH4Cl无机盐或者将含有1%-40%或更高浓度的Cl、或SO42-、或NO3-等无机酸根离子的废水原料由管道1进入废水中和储罐一V-1中进行碱中和之后，由流体输送泵P-1输送，分别经过换热器A E-1、换热器B E-2和C E-3进行三次预热，换热器A E-1的热源为中间储罐V-2中的低温废水;换热器B E-2的加热热源为第三极蒸发器T-5的塔顶蒸汽;换热器C E-3的加热热源为精馏塔T-1的塔顶蒸汽。三级蒸发器E-1、E-2、E-3的热源温度逐渐升高;
步骤2.轻组分与溶液的分离： 经过三级预热的废水原料由管道三3进入常压精馏塔T-1进行分离，塔顶蒸汽经过换热器C E-3对原料预热后，部分由管道五5回流，其余物料由管道二十七27出料，该出料的组成为不含甲醛和无机盐的低沸点的有机物的水溶液，该水溶液再送入到常规精馏系统进行精细分离，获取不同组分的高纯度产品;其分离方法为常规技术，在此不再赘述。
塔底物料为含无机盐和甲醛的水溶液，部分经过再沸器E-4进行加热，部分由管道六6进行出料，再沸器E-4的加热热源为加压精馏塔T-2的塔顶蒸汽，这样，就实现了该废水的第一步分离，即甲醛、无机盐混合溶液与其他有机物的分离;
步骤3. 甲醛与盐溶液的分离：常压精馏塔T-1的塔底出料的料液由流体输送泵二P-2，经过管道七7进入到加压精馏塔T-2进行加压精馏，加压精馏塔T-2的压力为2-10 atm，优化的压力为3-6 atm，塔顶为含甲醛30%-37%的蒸汽，它经过精馏塔T-1的再沸器和一级蒸发器T-3的加热器后被冷凝，冷凝液一部分回流，一部分从管道十二12出料回收，加压精馏塔T-2的塔底为含有甲醛浓度低于0.05%的无机盐废水，塔底再沸器的加热热源为0.8-1.0MPa的生蒸汽，这样，就实现了该废水的第二步分离，即无机盐与甲醛的分离;
步骤4. 水与盐的分离：加压精馏塔T-2的塔底出料的料液，由流体输送泵三P-3经过管道十四14进入三效蒸发系统(必要时可更多效)的第一级蒸发器T-3、第二级蒸发器T-4和第三级蒸发器T-5进行蒸发，第一级蒸发器T-3的加热热源为加压精馏塔T-2的塔顶蒸汽，第二级蒸发器T-4的加热热源为第一级蒸发器T-3的塔顶蒸汽，第三级蒸发器T-5的加热热源为第二级蒸发器T-4的塔顶蒸汽，第一级蒸发器T-3和第二级蒸发器T-4蒸发器顶部的蒸汽(一般仅为含有微量有机物和水蒸气)分别用以加热下一效蒸发器，而后则冷凝为液体后进入储罐V-2，三级蒸发器T-3、T-4和T-5内的操作压力逐步降低，储罐V-2则与真空系统相连。而T-5顶部的蒸汽由于温度较低，只能用作废水原料的第一级预热之用;
经过三效蒸发(必要时可更多效)后，第三级蒸发器T-5的塔底为不含低沸点有机杂质的盐水浓缩液，它被送去冷却结晶获得无机盐产品，结晶后的母液则可再次被送回储罐一V-1中循环，而储罐二V-2中则仅为含微量有机物和水蒸汽的冷凝液，该冷凝液则可被送入到生化处理系统进一步深度达标处理。这样，就实现了该废水的第三步分离，即水与无机盐的分离。
本发明的优点为：
上述含低沸点有机物和高浓度无机盐废水资源化工艺为连续操作过程，所述的精馏塔T-1和T-2分别为常压精馏塔和加压精馏塔，用于分离低沸点有机物、甲醛与无机盐的水溶液。而三效蒸发系统(必要时可更多效)中的T-3、T-4和T-5为三个压力依次降低的蒸发器，其意在回收废水中的无机盐，同时使该过程的热耗降至最小程度。蒸发器T-3的热源是加压精馏塔T-2顶部的蒸汽经过常压精馏塔T-1塔底再沸器放热后的高温甲醛水汽液混合物，而T-4和T-5的蒸发热源分别为前一效蒸发器顶部的蒸汽。
上述甲醛等低沸点有机物和高浓度无机盐废水资源化工艺中，除了T-2的塔底再沸器的加热热源为生蒸汽外，其余的原料预热和加热热源都是其它设备顶部的蒸汽和底部的高温废水，利用塔底和塔顶料液的余热与再沸器和原料预热器形成热耦合，从而实现大幅度节能降耗之目的。
上述含甲醛等低沸点有机物和高浓度无机盐废水资源化工艺中所回收的无机盐和有机物都是重要的化工原料，不像传统的工艺那样采用直接生化处理，而是将它们分别回收资源化做成产品，实现资源循环。
