申请日2011.06.24
公开(公告)日2012.01.11
IPC分类号C02F9/10; C07C55/20; C01D5/00; C07C39/235; C07C37/66; C07C51/02
摘要
本发明涉及一种癸二酸生产过程中废水的资源化利用和处理方法，是癸二酸生产过程中产生的含苯酚和硫酸钠废水的资源化利用和处理方法，是回收利用苯酚钠和硫酸钠的方法，所述方法步骤如下:(1)固-液分离;(2)调节pH值;(3)液-液分离;(4)调节pH值;(5)蒸发浓缩;(6)冷却结晶;(7)固-液分离;(8)调节pH值;(9)蒸发干燥;(10)冷凝;(11)调节pH值;(12)蒸发浓缩。该工艺方法在得到苯酚钠的同时还可得到副产品硫酸钠。本发明的工艺合理，方法简单，环保节能，操作成本低，产品质量好，有价成分利用率高。
权利要求书
1.一种癸二酸生产过程中废水的资源化利用和处理方法，处理含有质量百分数为0.2%～1.0%苯酚和5%～20%硫酸钠的废水，其特征在于所述方法步骤如下:
(1)固-液分离：在固-液分离设备中，将癸二酸生产过程中产生的含苯酚、硫酸钠和其它有机物的废水进行固-液分离，经固-液分离得到的固相物料为废渣，去进一步处理，液相物料进入下一步;
(2)调节pH值：在上一步得到的液相物料中加入pH值调节剂，将调节pH调至6～9，物料进入下一步;
(3)液-液分离：将上一步得到的液相物料进行液-液分离，油相物料为有机物，经过进一步精制后作为生产癸二酸的原料使用，水相物料进入下一步;
(4)调节pH值：在上一步得到的水相物料中加入pH值调节剂氢氧化钠，将pH值调节至10～12，物料进入下一步;
(5)蒸发浓缩：在蒸发浓缩设备中，将上一步得到的物料蒸发浓缩，气相物料水蒸汽经进一步冷凝后回收使用，液相物料进入下一步;
(6)冷却结晶：将上一步得到的液相物料冷却降温，硫酸钠Na2SO4·10H2O结晶析出，物料进入下一步;
(7)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，固相为硫酸钠Na2SO4·10H2O粗品，进一步处理后得到硫酸钠产品，液相物料进入下一步;
(8)调节pH值：在上一步得到的液相物料中加入pH值调节剂硫酸，将pH值调节至2～4，物料进入下一步;
(9)蒸发干燥：在蒸发干燥设备中，将上一步得到的物料蒸发干燥，固相物料为硫酸钠Na2SO4·10H2O粗品，进一步处理后得到硫酸钠产品，气相物料苯酚和水蒸汽进入下一步;
(10)冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝，得到苯酚水溶液，物料进入下一步;
(11)调节pH值：在上一步得到的物料中加入pH值调节剂氢氧化钠，将pH值调节至10～12，物料进入下一步;
(12)蒸发浓缩：在蒸发浓缩设备中，将上一步得到的物料进行蒸发浓缩，含有苯酚钠的浓缩物直接作为癸二酸生产中裂化过程的稀释剂和催化剂使用，气相物料水蒸汽经冷凝得到水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2所述的pH值调节剂是氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠的任意组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3所述的液-液分离设备为沉降式或离心式或高效油水分离器中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5所述的蒸发浓缩设备是热泵蒸发浓缩设备。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤6冷却结晶中，物料冷却降温至0℃～40℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1和步骤7中所述的固-液分离装置是沉降式或过滤式或离心式或叶片式固-液分离装置。
说明书
癸二酸生产过程中废水的资源化利用和处理方法
技术领域
本发明属于环境化工领域，尤其是一种对癸二酸生产过程中产生的含苯酚、硫酸钠和其它有机物废水的资源化利用和处理方法。
背景技术
目前利用蓖麻油裂解制备癸二酸的生产工艺是：以蓖麻油为主要原料，经水解、裂化、中和、脱色、酸化、水洗、脱水、干燥等操作合成癸二酸。
(1) 水解：蓖麻油在一定条件下与过量水反应，生成蓖麻醇酸和甘油。反应结束后，物料静置后分上下两层，上层为蓖麻醇酸，下层为酸性甘油。酸性甘油经中和、脱水得工业甘油。
(2) 裂化：将苯酚加入到强碱溶液作为稀释剂和催化剂，使蓖麻醇酸发生裂化反应得到癸二酸二钠盐和仲辛醇。
(3) 中和：裂化反应物料后硫酸中和，脂肪酸游离出来与水相分离，而癸二酸仍以单钠盐的形式溶解在水相中，从而达到提纯的目的。
(4) 脱色酸化工序：利用吸附技术吸附除去料液中的有机色素及中和工序未除去的微量脂肪酸，然后料液加硫酸调节pH值在2.0～2.3之间，此时溶液中癸二酸单钠盐全部生成癸二酸，经冷却降温析出。
(5) 上一步得到的物料经固-液分离，固相物料进一步经水洗、脱水、干燥得到癸二酸产品。
在癸二酸生产过程中产生的废水，通常含有质量百分数为0.2%～1.0%的苯酚、5%～20%的硫酸钠及其它有机物，废水的pH值为2左右。如果废水直接排放一方面使废水中的有价成分无法得到充分的利用，造成大量的资源浪费，加大了生产费用，另一方面也造成严重的环境污染。如果单独对废水进行无害化处理则会大大增加处理成本，高昂的处理成本和极低的性价比使单独进行无害化处理很难在实际中得到应用。为了减少原料消耗，降低成本，满足环保要求，必须资源化利用和处理含苯酚、硫酸钠的废水。
发明内容
本发明旨在提供一种癸二酸生产过程中废水的资源化利用和处理的方法。
本发明的主要反应原理：
(1) 苯酚和苯酚钠的物理和化学性质的特殊性：苯环上相连羟基的性质使苯酚具有弱酸性，与强碱氢氧化钠反应生成苯酚钠，向苯酚钠中加入硫酸又会析出苯酚。
苯酚与氢氧化钠反应：
苯酚钠与硫酸反应：
(2) 硫酸钠的物理化学特性：硫酸钠化学性质稳定，难挥发，利用硫酸钠在水中的溶解度与温度的关系，采用蒸发浓缩或者冷却结晶的方法可以从水溶液中分离结晶析出硫酸钠。
(3) 利用中性pH值条件下废水中蓖麻油、蓖麻醇酸、甘油等有机物在水中溶解度非常小的特点，将废水的pH先调至6～9，进行油-水分离脱去这些有机物，经过进一步处理后回收使用，同时为废水的进一步处理创造了有利条件。
实现本发明需要的主要工艺设备为固-液分离设备、液-液分离设备、热泵蒸发浓缩设备、冷却结晶设备和蒸发干燥设备等。
本发明采用的技术方案为：一种癸二酸生产过程中废水的资源化利用和处理方法，是癸二酸生产过程中产生的含苯酚和硫酸钠废水的资源化利用和处理方法，是处理含有质量百分数为0.2%～1.0%苯酚和5%～20%硫酸钠的废水，并回收利用苯酚钠和硫酸钠的方法，所述方法步骤如下:
(1)固-液分离：在固-液分离设备中，将癸二酸生产过程中产生的含苯酚、硫酸钠和其它有机物的废水进行固-液分离，经固-液分离得到的固相物料为废渣，去进一步处理，液相物料进入下一步;
(2)调节pH值：在上一步得到的液相物料中加入pH值调节剂，将调节pH调至6～9，物料进入下一步;
(3)液-液分离：将上一步得到的液相物料进行液-液分离，油相物料为有机物，经过进一步精制后作为生产癸二酸的原料使用，水相物料进入下一步;
(4)调节pH值：在上一步得到的水相物料中加入pH值调节剂氢氧化钠，将pH值调节至10～12，物料进入下一步;
(5)蒸发浓缩：在蒸发浓缩设备中，将上一步得到的物料蒸发浓缩，气相物料水蒸汽经进一步冷凝后回收使用，液相物料进入下一步;
(6)冷却结晶：将上一步得到的液相物料冷却降温，硫酸钠Na2SO4·10H2O结晶析出，物料进入下一步;
(7)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步得到的物料进行固-液分离，固相为硫酸钠Na2SO4·10H2O粗品，进一步处理后得到硫酸钠产品，液相物料进入下一步;
(8)调节pH值：在上一步得到的液相物料中加入pH值调节剂硫酸，将pH值调节至2～4，物料进入下一步;
(9)蒸发干燥：在蒸发干燥设备中，将上一步得到的物料蒸发干燥，固相物料为硫酸钠Na2SO4·10H2O粗品，进一步处理后得到硫酸钠产品，气相物料苯酚和水蒸汽进入下一步;
(10)冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝，得到苯酚水溶液，物料进入下一步;
(11)调节pH值：在上一步得到的物料中加入pH值调节剂氢氧化钠，将pH值调节至10～12，物料进入下一步;
(12)蒸发浓缩：在蒸发浓缩设备中，将上一步得到的物料进行蒸发浓缩，含有苯酚钠的浓缩物直接作为癸二酸生产中裂化过程的稀释剂和催化剂使用，气相物料水蒸汽经冷凝得到水。
步骤(2)所述的pH值调节剂是氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠的任意组合，将调节pH调至6～9。
步骤(3)所述的液-液分离设备为沉降式或离心式或高效油水分离器中的任意一种。
步骤(5)所述的蒸发浓缩设备是热泵蒸发浓缩设备。
在步骤(6)冷却结晶中，物料冷却降温至0℃～40℃。
在步骤(1)和步骤(7)中所述的固-液分离装置是沉降式或过滤式或离心式或叶片式固-液分离装置。
本发明采用蒸发浓缩—蒸发干燥—pH调控耦合技术处理废水，可以将硫酸钠彻底从废水中分离出来得到硫酸钠粗品，回收的苯酚钠和水也可以循环利用，具有工艺合理、方法简单、环保节能、成本低、产品质量好、有价成分利用率高的优点。具体表现在：
(1) 首先将废水的调节pH调至6～9，利用中性pH值条件下废水中蓖麻油、蓖麻醇酸、甘油等有机物在水中溶解度非常小的特点，通过油-水分离除去有机物，这些有机物经过进一步处理后回收使用，同时为废水的进一步处理创造了有利条件。
(2) 特别采用碳酸氢钠或碳酸钠将废水的调节pH调至6～9，在调节废水的pH值同时，产生二氧化碳使油相物料位于物料上层，同时进一步降低处理费用。
(3) 采用pH调控技术，充分利用苯酚与苯酚钠可以在酸、碱条件下相互转化的性质。当pH值大于10时，苯酚容易转化为苯酚钠，苯酚钠性质稳定，在水中溶解度大，难挥发;当pH值控制在4以下时，苯酚会以游离的形式存在，可以随水蒸汽蒸发。采用pH值调控节法，使工艺操作和处理均变得简单化，并可以得到苯酚钠产品。在蒸发浓缩—蒸发干燥—pH调控耦合技术工艺流程步骤8调pH值中，使用的氢氧化钠与苯酚反应生成苯酚钠的氢氧化钠费用应扣去，因为在生产癸二酸的过程中需要加入氢氧化钠和苯酚，而本处理工艺直接以苯酚钠的形式循环利用。
(4) 采用蒸发浓缩或蒸发干燥技术，蒸出的水纯度高，可以循环应用于生产的相应工艺中作为洗涤水使用，节约了一次水的用量，大幅度减少废水排放量。因采用了蒸发干燥结晶技术，处理过程中可能产生的杂质进入了硫酸钠中，使苯酚钠和水都可以循环利用于癸二酸的生产过程中，代替所需的苯酚和氢氧化钠使用，蒸发冷凝水可替代去离子水使用，而且苯酚和硫酸钠回收彻底，基本无损失。
(5) 在该工艺过程中只消耗氢氧化钠和硫酸，用蒸发干燥的技术可以将硫酸钠较彻底地从废水中分离出来，得到硫酸钠粗品，废水中分离出的水全部作为冷凝水回收使用。
(6) 充分利用了热泵技术的特点，在蒸发浓缩过程中，蒸发出的气相物料放出潜热作为再沸器热源，大幅度提高能量的利用率，减小换热器的换热面积，每吨水的直接蒸发处理费用大幅度下降，使蒸发浓缩脱水技术成为现实。
本发明方法易于实现连续操作，特别适用于大规模含苯酚和硫酸钠废水的资源化利用和处理。本发明工艺合理，方法简单易行，环保节能，操作费用低，产品质量好，有价成分利用率高，处理后的废水全部返回循环使用。该工艺方法充分利用了废水中物质的特点和过程的特殊性，使操作变得简单、方便。本发明解决了废水处理和回收利用的技术难题，同时又变废为宝，既可制备出苯酚钠产品，还可副产硫酸钠。
