申请日2014.01.28
公开(公告)日2014.05.14
IPC分类号C02F103/36; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺，包括如下步骤：a.调节pH值;b.脂肪酸净化;c.蒸发结晶;d.元明粉浆液固-液分离;e.二次蒸汽除苯酚净化;f.二次蒸汽压缩;g.重复步骤c-f，然后收集苯酚钠溶液、冷凝水和d步骤获得的分离的固体。本发明还涉及一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理装置，包括如下装置：pH调节池、脂肪酸净化器、废料输送泵、机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统和干燥机等装置。本发明的回收工艺，操作简单、成本低，并且能够实现污染物质的零排放，环保节能，同时回收装置简单、易操作。
权利要求书
1.一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺，其特征在于包括如下步骤：
a.调节pH值：在废水中加入氢氧化钠，调节pH值为8-13，所述废水由蓖麻油制备癸二酸产生，所述废水含有硫酸钠、苯酚和脂肪酸杂质;
b.脂肪酸净化：将经过a步骤处理的废水经过气浮方法或微滤方法处理，除去浮渣;
c.蒸发结晶：将经过b步骤处理的废水在机械蒸汽再压缩系统中以50-120℃的温度下进行蒸发和结晶处理，获得元明粉浆液、二次蒸汽以及冷凝水;
d.元明粉浆液固-液分离：将经c步骤获得的元明粉浆液进行固液分离处理，得到分离的固体和分离的液体，然后将分离出的液体通过泵导入c步骤中的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统中;
e.二次蒸汽除苯酚净化：将经c步骤获得的二次蒸汽通入蒸汽净化器中进行净化处理，所述蒸汽净化器中添加有氢氧化钠溶液，得到苯酚钠溶液和净化的二次蒸汽;
f.二次蒸汽压缩：将经e步骤处理得到的净化的二次蒸汽进行压缩处理，然后通入机械蒸汽再压缩系统中;
g.至少一次重复步骤c-f，然后收集苯酚钠溶液、冷凝水和d步骤获得的分离的固体。
2.根据权利要求1所述的蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺，其特征在于：将g步骤收集的分离的固体进行干燥处理，制得干燥的元明粉，然后进行包装。
3.根据权利要求1所述的蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺，其特征在于：将g步骤收集的苯酚钠溶液进行回收。
4.根据权利要求1所述的蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺，其特征在于：将所述c步骤获得的冷凝水与由蓖麻油制备癸二酸产生的废水通过换热器进行换热，然后将换热后的冷凝水收集。
5.一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理的装置，其特征在于包括如下装置：
pH调节池、脂肪酸净化器、废料输送泵及机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统;所述pH调节池的出料口通过管道依次与脂肪酸净化器和废料输送泵连接;
所述机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统包括：蒸发结晶器、浓缩液循环泵、离心机、真空泵、蒸汽净化器、蒸汽压缩机，所述蒸发结晶器包括蒸发结晶室及与其上部开口连接的加热室，所述加热室设有第一进料口、第一出料口、二次热源入口和冷凝水出口，所述蒸发结晶室底部设有浆料出口以及离心机母液回流口，所述蒸发结晶室的侧壁上设有第二进料口、二次蒸汽出口，所述浆料出口通过管道与离心机连接，所述离心机设有浆料入口、离心机母液出口以及固体出料口，所述离心机母液出口通过管道依次与离心机母液回流泵、蒸发结晶室底部的离心机母液回流口连接，所述浓缩液循环泵通过三通管道和/或旁通管道分别与废料输送泵的出口、加热室上的第一进料口、蒸发结晶室侧壁的第二进料口连接，所述二次蒸汽出口通过管道依次与真空泵、蒸汽净化器、蒸汽压缩机和二次热源入口连接。
6.根据权利要求5所述的蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理的装置，其特征在于：所述离心机的固体出料口通过管道与干燥包装机连接。
7.根据权利要求5所述的蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理的装置，其特征在于：所述冷凝水出口通过管道与冷凝水回用泵连接。
8.根据权利要求5所述的蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理的装置，其特征在于：所述蒸汽净化器上设有一个溶液出料口，所述溶液出料口通过管道与苯酚钠溶液回收泵连接。
9.根据权利要求5-8任一项所述的蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理的装置，其特征在于：所述管道上均设有阀门。
说明书
一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种废水回收工艺及装置，具体涉及一种蓖麻油制癸二酸产生的废水回收处理工艺及装置。
背景技术
以蓖麻油为原料，通过水解、以苯酚作为催化剂碱热裂解、中和、脱色、酸化等工艺制癸二酸的生产过程中会产生大量的废水，每生产1吨癸二酸将产生约30吨的废水且废水具有如下特征：硫酸钠30—350g/L、苯酚100—5000mg/L、脂肪酸杂质50--25000 mg/L、COD5000--15000mg/L、PH值2—5。这种废水含有对人体和环境有毒有害的苯酚和高浓度的硫酸钠，属极难处理的含酚含盐废水。如果直接排放，将对环境造成严重的破坏。如果将苯酚和硫酸钠分开单独处理，除了处理成本高昂以外，还造成有用资源的浪费，增加了企业的生产成本。
申请号为CN102372378A的发明专利申请文件，公开了一种种蓖麻油制备癸二酸产生的废水的处理方法：首先将铁屑加入氧化池，形成固体的固定床层;然后将经过滤除去固体杂物后的废水排入氧化池，同时将浓度为30%的双氧水氧化剂加入氧化池;由风机将空气送入氧化池;最后加硫酸并调节pH 值为3～4，进行三相催化氧化反应，其中催化剂活性组分为硫酸亚铁，反应温度为50℃～60℃，反应时间为4h～8h ;反应完成后，将处理后的废水排入废水调节池，并加入絮凝剂，然后过滤去除悬浮物沉淀，得到处理好的废水。
上述方法给废液处理带入了新的杂质，同时还需要耗费硫酸、双氧水等，增加了成本，同时生成的悬浮物成分比较复杂，需要进一步处理回收。为了使回收工艺更加简单，降低回收成本，公开号为101139148A的发明专利申请文件，公开了一种癸二酸生产废水的处理方法及其专用萃取装置：采用蓖麻油酸作为萃取剂提取禁排物，并借助专用的多级萃取装置循环操作，实现禁排物与排放水的分离。
公开号为101654305A的发明专利申请文件，一种萃取蒸发结晶耦合资源化含酚硝液工艺。主要包括以下步骤： A、废水预处理，首先含酚硝液进入冷却池(1)中，因冷却而结晶的癸二酸回癸二酸制备工艺中重新纯化，冷却池(1)中的上层清液进第一pH值调节池(2)，调节废水的pH值为3-7，然后通过第一水泵(3)将含酚硝液打入萃取塔(6)中;B、苯酚萃取含酚硝液由萃取塔(6)的上部进入，蓖麻油酸由萃取塔(6)下部进入，通过逆流操作使油水两相充分接触，萃取塔(6)顶部排出含苯酚蓖麻油酸，进入第一油水分离器(7)中，第一油水分离器(7)顶部排出的含苯酚蓖麻油酸回癸二酸制备工艺中的裂解步骤，第一油水分离器(7)底部排出的有机物回萃 取塔(6)上部，回流比为1∶1至1∶8，脱酚后的废水由萃取塔(6)底部排 出并进入第二油水分离器(8)中，分离出的含蓖麻油酸的溶液由第二油水分离 器(8)上部回萃取塔(6)下部，回流比为1∶1至1∶8，脱酚含硝废水由第二油水分离器(8)底部排出;C、三效蒸发结晶 从第二油水分离器(8)底部排出的脱酚含硝废水进入第二pH值调节池(9) 中，调节废水的pH值为8-13，然后通过第二水泵(10)进入三效蒸发结晶器 进行蒸发结晶; D、回收硫酸钠 由第一结晶器(12)、第二结晶器(14)、第三结晶器(16)底部排出的硫 酸钠晶浆进入硫酸钠晶浆储桶(20)进行沉淀，从硫酸钠晶浆储桶(20)底部 排出的硫酸钠晶浆通过离心机(21)的离心分离后，在干燥器(22)中干燥， 从而获得硫酸钠固体粉末。
但上述方法，基本上是采用萃取剂提取苯酚，需要加入萃取剂，给废水中带来了新的杂质，同时采用的全蒸发法或者三效蒸发法需要提供大量的产生蒸汽的热能，并且其中的回收装置过于复杂。
发明内容
为了解决现有蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理方法成本过高、并且会带入新的杂质等问题，本发明提供了一种低耗能、回收产品纯度高、操作简单的回收处理工艺，同时本发明还提供一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理装置。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺，包括如下步骤：
a.调节pH值：在废水中加入氢氧化钠，调节pH值为8-13，该步骤可以在各种大容器中进行，如pH调节池，所述废水由蓖麻油制备癸二酸产生，所述废水含有硫酸钠、苯酚和脂肪酸杂质;所述废水在加入氢氧化钠后，脂肪酸发生皂化反应。
b.脂肪酸净化：将经过a步骤处理的废水经过气浮方法或微滤方法处理，废液形成高度分散的小水泡，形成水-气-颗粒三相混合体系，脂肪酸钠附着在气泡上并上浮到水面形成浮渣层，然后刮去浮渣层，即除去脂肪酸杂质，该步骤可以在气浮机等脂肪酸净化器装置中进行。
c.蒸发结晶：将经过b步骤处理的废水在机械蒸汽再压缩系统中以50-120℃的温度下进行蒸发和结晶处理，获得元明粉浆液、二次蒸汽以及冷凝水。二次蒸汽中含有苯酚。
d.元明粉浆液固-液分离：将经c步骤获得的元明粉浆液进行固液分离处理，该固液分离处理可以采用离心机等装置进行，得到分离的固体和分离的液体，然后将分离出的液体通过泵导入c步骤中的机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统中;
e.二次蒸汽除苯酚净化：将经c步骤获得的二次蒸汽通入蒸汽净化器中进行净化处理，所述蒸汽净化器中添加有氢氧化钠溶液，得到苯酚钠溶液和净化的二次蒸汽;
f.二次蒸汽压缩：将经e步骤处理得到的净化的二次蒸汽进行压缩处理，然后通入机械蒸汽再压缩系统中，作为蒸发的热源;
废水在机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统内主要发生如下的变化过程: 1.在蒸发器的加热室，蒸汽热源与废水换热后成为冷凝水，而废水受热蒸发时部分转变为二次蒸汽、同时废水受到浓缩;2.二次蒸汽先除酚净化后再经蒸汽压缩机压缩以提高蒸汽的温度、压力然后作为蒸发的热源。由于二次蒸汽中含有大量的苯酚，为保证冷凝水的水质和减少对冷凝水再次进行除苯酚处理，所以必须对二次蒸汽进行除酚净化，利用氢氧化钠与苯酚发生化学反应生成苯酚钠的原理，用氢氧化钠作为二次蒸汽中苯酚的净化剂，回收苯酚钠;3.废水不断被蒸发浓缩，当废水中的硫酸钠浓度超过其当时温度下的饱和浓度时，硫酸钠不断结晶析出和长大形成大小不一的颗粒状硫酸钠(元明粉)晶体，晶体在自重的作用下在结晶器的底部富集而形成元明粉浆料。
g.至少一次重复步骤c-f，然后收集苯酚钠溶液、冷凝水和d步骤获得的分离的固体。进行此步骤，浓缩的元明粉浆液离心分离后将母液继续返回蒸发结晶器中，然后随着蒸发结晶器中的废液通过浓缩液循环泵导入到加热室顶部实现循环，并在期间穿过加热室时实现热交换，受热蒸发进一步进行浓缩结晶，循环多次使得废水中的硫酸钠结晶析出;二次蒸汽中含有的苯酚通过氢氧化钠溶液后生成苯酚钠，蒸汽多次循环后使得二次蒸汽中的苯酚绝大部分被氢氧化钠溶液吸收
本发明中，优选的是，将g步骤收集的分离的固体进行干燥处理，制得干燥的元明粉，然后进行包装;
本发明中，优选的是，将g步骤收集的苯酚钠溶液进行回收。
本发明中，优选的是，将所述c步骤获得的冷凝水与由蓖麻油制备癸二酸产生的废水通过换热器进行换热，然后将换热后的冷凝水收集。
一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理的装置，包括如下装置：
pH调节池、脂肪酸净化器、废料输送泵及机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统;所述pH调节池的出料口通过管道依次与脂肪酸净化器和废料输送泵连接;
所述机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统包括：蒸发结晶器、浓缩液循环泵、离心机、真空泵、蒸汽净化器、蒸汽压缩机，所述蒸发结晶器包括蒸发结晶室及与其上部开口连接的加热室，所述加热室设有第一进料口、第一出料口、二次热源入口和冷凝水出口，所述蒸发结晶室底部设有浆料出口以及离心机母液回流口，所述蒸发结晶室的侧壁上设有第二进料口、二次蒸汽出口，所述浆料出口通过管道与离心机连接，所述离心机设有浆料入口、离心机母液出口以及固体出料口，所述离心机母液出口通过管道依次与离心机母液回流泵、蒸发结晶室底部的离心机母液回流口连接，所述浓缩液循环泵通过三通和/或旁通管道分别与废料输送泵的出口、加热室上的第一进料口、蒸发结晶室侧壁的第二进料口连接，所述二次蒸汽出口通过管道依次与真空泵、蒸汽净化器、蒸汽压缩机和二次热源入口连接。蒸发结晶器，可以为大容器。
优选的是，所述离心机的固体出料口通过管道与干燥包装机连接。
优选的是，所述冷凝水出口通过管道与冷凝水回用泵连接。
优选的是，所述二次蒸汽净化器上设有一个溶液出料口，所述溶液出料口通过管道与苯酚钠溶液回收泵连接。
优选的是，所述管道上均设有阀门。
本发明提供了一种蓖麻油制备癸二酸产生的废水回收处理工艺及装置，相较于现有技术，具有如下技术效果：
在机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统中，浓缩的元明粉浆液离心分离后将母液继续返回蒸发结晶器中，然后随着蒸发结晶器中的废液通过浓缩液循环泵导入到加热室顶部实现循环，并在期间穿过加热室时实现热交换，受热蒸发进一步进行浓缩结晶，循环多次使得废水中的硫酸钠结晶析出;二次蒸汽中含有的苯酚通过氢氧化钠溶液后生成苯酚钠，蒸汽多次循环后使得二次蒸汽中的苯酚绝大部分被氢氧化钠溶液吸收;然后，净化的蒸汽通过蒸汽压缩机压缩、升温后通入加热室中的热交换器，蒸汽放热冷凝形成的冷凝水可以收集利用;然后收集回用元明粉、苯酚钠溶液和冷凝水，实现了废水的资源化回用和有毒有害废水的零排放，既降低了生产成本又保护了环境。
通过机械蒸汽再压缩系统对废水的蒸发结晶回用处理，并没有带入现有回收工艺中其他成分的添加，减少了工艺步骤和提取成本;本发明中采用机械蒸汽再压缩技术对废液进行浓缩，只需使用相对少的能量，即在压缩热泵情况下的压缩机叶轮的机械能，能量被加入工艺加热介质中并进入连续循环，大幅降低了回收工艺所需能耗;此外，本发明中的回收处理装置，设备较传统设备更简单、易操作。