申请日2010.12.23
公开(公告)日2011.07.20
IPC分类号C07C31/20; C07C29/10; C02F9/10; C07C45/42; C02F1/20; C07C47/06
摘要
本发明公开了一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，是通过以下的步骤实现的：(1)酯化废水进入气提塔处理，在塔顶收集到的有机物气体与水蒸气直接进入乙醛精馏塔;(2)经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到高纯度乙醛，塔底废水进入乙二醇蒸馏塔;(3)经乙二醇蒸馏塔处理后，在塔底收集到高纯度乙二醇溶液，塔顶产生的废气和水蒸气再次进入气提塔循环处理。本发明采用连续不断的收集乙醛和乙二醇，使酯化废水中的副产物2-甲基-1，3-二氧戊环的水解不断向正反应方向进行，处理结束得浓度为95%以上乙醛和70%以上乙二醇，2-甲基-1，3-二氧戊环全部水解。
权利要求书
1.一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，是一个连续收集的方法，其特征在于是通过以下的步骤实现的：
(1)酯化废水进入气提塔处理，在塔底得到气提废水进行污水处理，在塔顶收集到的有机物气体直接进入乙醛精馏塔;
(2)经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到高纯度乙醛，塔底收集到的废水进入乙二醇蒸馏塔;
(3)经乙二醇蒸馏塔处理后，在塔底收集到高纯度乙二醇溶液，塔顶产生的废气和整个流程伴随而来的气提水蒸气再次进入气提塔循环处理。
2.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述步骤(1)中的气提塔需要添加传质，优选热源为水蒸气，塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为60-140℃;塔底温度为80-160℃。
3.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述步骤(1)中在塔顶收集到的有机物气体在进入乙醛精馏塔之前，还可以进入一个废水分离塔，在塔顶收集到的有机物气体进入乙醛精馏塔。
4.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述气提塔和废水分离塔在塔底收集的废水均为COD小于5000mg/L的废水;在塔顶收集的有机物气体为含有酯化废水中95%以上的有机物气体。
5.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述废水分离塔需要添加传质，优选热源为水蒸气，塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为60-140℃;塔底温度为80-160℃。
6.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述步骤(2)中的乙醛精馏塔需要添加传质，优选热源为水蒸气，塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为20-80℃，塔底温度为80-160℃，回流比为0.1-50，操作压力为0-1.0MPa。
7.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述步骤(2)中的乙醛精馏塔在塔顶收集的乙醛纯度大于95%。
8.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述步骤(3)中的乙二醇蒸馏塔的塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为30-140℃，塔底温度为80-160℃，回流比是0.1-30。
9.如权利要求1所述的一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于所述步骤(3)中的乙二醇蒸馏塔在塔底收集的乙二醇溶液纯度大于70%。在塔顶收集到的极少量的2-甲基-1，3-二氧戊环和乙醛蒸汽重新进入气提塔进行循环处理。
10.一种酯化废水中2-甲基-1，3-二氧戊环的处理方法，其特征在于根据2-甲基-1，3-二氧戊环在加热的条件下水解为乙醛和乙二醇的可逆反应原理，酯化废水在通过所述温度的气提塔、废水分离塔、乙醛精馏塔和乙二醇蒸馏塔过程中，不断水解，并且分别在乙醛精馏塔和乙二醇蒸馏塔连续收集乙醛蒸汽和乙二醇溶液，使水解反应连续不断向正反应方向进行，最终在所述乙二醇蒸馏塔顶收集到未分解的2-甲基-1，3-二氧戊环蒸汽重新回到所述气提塔，进行循环处理，最终完全水解。
说明书
一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法
技术领域
本发明涉及一种化工过程中，聚酯废水的回收与再利用的方法，特别涉及一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法。
背景技术
聚酯(PET)，特别是差别化聚酯的生产，国内企业普遍采用对苯二甲酸和乙二醇直接酯化法，其排放的酯化废水的浓度受酯化反应条件影响较大，酯化废水化学耗氧量COD的浓度约20000-30000mg/L。聚酯废水中主要的有机污染物为乙二醇和乙醛，其中易挥发组分乙醛占总有机污染物的50%左右，另外由于我国聚酯工业的装置采用的技术参差不起，各种工艺产生的副产物组分也不尽相同，其中2-甲基-1，3-二氧戊环是其中较大的组分。其可以水解生成乙醛和乙二醇，其反应如下：
目前，国内外主要采用以下几种方法进行处理。
厌氧-好氧法处理该废水。但由于醛类物质毒性非常大，不利于细菌生长，导致生化方法处理效率较低，而且对于如此高COD值的废水，单独采用生物法处理不但投资费用高而且处理成本也很昂贵，企业负担重。
汽提后再焚烧的方法处理该废水。汽提后，COD值降到5000mg/L以下，然后将塔顶物料通入热煤炉进行焚烧，并综合利用其热能，但是焚烧生成的二氧化碳造成温室效应，燃烧不完全还会产生二次污染，而且焚烧要求安全系数相当高否则易发生爆炸，焚烧的热能利用不经济。
约翰·布朗德意志工程有限公司采用连续减压蒸馏(CN16854A)，从而得到纯度很高的乙二醇，该方法费用较高，且能耗较大。
反渗透膜的方法(CN1301238C)回收酯化废水中乙二醇，该方法得到乙二醇的纯度较高但是不能将乙醛分离出来尤其是采用的反渗透膜都是从国外进口的，技术依赖性大，成本高。而且上述方法没有考虑到乙醛的回收，尤其是含量较大的副产物2-甲基-1，3-二氧戊环的对水污染或COD值的影响等问题。
近来，(CN1974508A)报道了汽提后通过催化离子交换来间歇处理2-甲基-1，3-二氧戊环副产物然后再分别处理回收乙醛和乙二醇等工艺回收酯化废水中乙二醇和乙醛的方法。该方法能够得到纯度很高的乙二醇，但时采用了水直接吸收乙醛蒸汽，造成工业用水加大而且得到的乙醛溶液浓度太低，需要后续处理，增加了处理成本，而且该方法是间歇的方法，尤其是引入了间歇酸催化处理副产物2-甲基-1，3-二氧戊环，由于酸的腐蚀性，这样对工业化设备要求很高，而且由于2-甲基-1，3-二氧戊环生成乙醛和乙二醇是一个可逆反应，在间歇处理完后，进去下一道工序难保乙醛和乙二醇不会再生成2-甲基-1，3-二氧戊环。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，在处理废水过程中不断回收高浓度乙醛和乙二醇，使2-甲基-1，3-二氧戊环在高温条件下的水解不断向正反应方向进行，最终水解完全，废水的COD值在5000mg/L以下。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，是一个连续收集的方法，是通过以下的步骤实现的：
(1)酯化废水进入气提塔处理，在塔底得到气提废水进行污水处理，在塔顶收集到的有机物气体直接进入乙醛精馏塔;
(2)经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到高纯度乙醛，塔底收集到的废水进入乙二醇蒸馏塔;
(3)经乙二醇蒸馏塔处理后，在塔底收集到高纯度乙二醇溶液，塔顶产生的废气和整个流程伴随而来的气提水蒸气再次进入气提塔循环处理。
所述步骤(1)中的气提塔需要添加传质，优选热源为水蒸气，塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为60-140℃;塔底温度为80-160℃。
所述步骤(1)中在塔底收集到的气提废水是COD值小于5000mg/L的废水。在经过本气提塔处理之后的废水，COD值小于5000mg/L，已经可以直接进行污水处理。
所述步骤(1)中在塔顶收集到的有机物气体在进入乙醛精馏塔之前，还可以进入一个废水分离塔，在所述废水分离塔的塔底收集COD值小于5000mg/L的废水进行污水处理，在塔顶收集到的有机物气体进入乙醛精馏塔。
所述的气提塔和废水分离塔起到一个精馏的作用，废水分离塔可以使提气塔顶本来已经收集到的酯化废水中95%以上的有机物气体组分(包括乙醛、乙二醇和2-甲基-1，3-二氧戊环)在经过废水分离塔之后纯度更高，在进入后续的工艺流程中能够收集到更高纯度的乙醛和乙二醇，并更高效的水解2-甲基-1，3-二氧戊环。
所述废水分离塔需要添加传质，优选热源为水蒸气，塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为60-140℃;塔底温度为80-160℃。
所述步骤(2)中的乙醛精馏塔需要添加传质，优选热源为水蒸气，塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为20-80℃，塔底温度为80-160℃，回流比为0.1-50，操作压力为0-1.0MPa。
所述步骤(2)中的乙醛精馏塔在塔顶收集的乙醛纯度大于95%。
所述步骤(3)中的乙二醇蒸馏塔的塔顶压力为0-1.0MPa，塔顶温度为30-140℃，塔底温度为80-160℃，回流比是0.1-30。
所述步骤(3)中的乙二醇蒸馏塔在塔底收集的乙二醇溶液纯度大于70%。在塔顶收集到的极少量的2-甲基-1，3-二氧戊环和乙醛蒸汽重新进入气提塔进行循环处理。
本发明还提供了一种酯化废水中2-甲基-1，3-二氧戊环的处理方法，根据2-甲基-1，3-二氧戊环在加热的条件下水解为乙醛和乙二醇的可逆反应原理，酯化废水在通过所述温度的气提塔、废水分离塔、乙醛精馏塔和乙二醇蒸馏塔过程中，不断水解，并且分别在乙醛精馏塔和乙二醇蒸馏塔连续收集乙醛蒸汽和乙二醇溶液，使水解反应连续向正反应方向进行，最终在所述乙二醇蒸馏塔顶收集到未分解的2-甲基-1，3-二氧戊环重新回到所述气提塔，进行循环处理，最终完全水解。
本发明的有益效果为：本发明不仅能够得到纯度超过70%的乙二醇溶液和大于95%的乙醛液体，同时大大的降低了处理后酯化废水的COD值，使COD值从30000mg/L降到5000mg/L以下。本发明回收的乙醛溶液具有良好的经济利益。同时，有效的将含量较大的有机副产物2-甲基-1，3-二氧戊环在分离过程中水解成为乙醛和乙二醇，综上可知，本发明不仅克服了汽提塔顶物料焚烧处理带来的安全性问题，同时得到了高纯度的乙二醇和乙醛产品，减少了后续的处理工艺，变废为宝，所得废物可以直接作为市面上的优质产品进行销售，具有良好的经济和环境效益。
