申请日2010.07.19
公开(公告)日2010.12.01
IPC分类号C07C53/08; C07C51/42; C02F1/04; C02F1/26; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种药厂产生的低浓度醋酸废水处理的回收方法及装置。整个工艺流程设备主要包括两级萃取塔、汽提塔和醋酸精制塔及其相应的辅助设备。醋酸废液首先从二级萃取塔顶部加入，萃取剂以一定的流速从一级萃取塔底部加入经两级萃取塔，经两级萃取后富含醋酸的萃余液级进入醋酸精制塔进行分离，塔底得到高纯醋酸，塔顶回收的萃取剂可重新加入萃取剂系统循环使用;经两级萃取后含有少量萃取剂的水溶液进入汽提塔，底部排出处理后的废水可直接进入排放，塔顶分相器的油相即萃取剂可回收循环使用。经以上工艺处理的废水醋酸含量在100ppm以下，回收的醋酸纯度大于99.0wt%，回收率均大于98.0%。
摘要附图
权利要求书
1.一种低浓度醋酸废水处理方法，包括两级萃取塔、汽提塔和醋酸精制塔及相应的辅助设备，其特征在于醋酸废水与萃取剂经过两级逆流萃取，萃余液进行进入醋酸精制塔分离，塔底得到高纯醋酸;萃取液进入汽提塔进行汽提分离，塔底处理后的废水可达到环保要求直接排放。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于萃取剂为乙酸乙酯和异辛醇的混合溶剂，其混合质量比例为80～85∶20～15。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于萃取塔中的萃取剂与醋酸废水进行逆流接触传质，萃取剂与醋酸废水的流量比为2.0～3.0，该塔的操作压力为常压。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于醋酸精制塔操作压力为常压，回流比0.5～2.0。
5.如权利要求1所述的低浓度醋酸废水处理工艺，其特征在于汽提塔底部通入过热饱和蒸汽，经汽提后塔底排放处理后醋酸含量小于100ppm，该塔的操作压力为常压，回流比1.0～3.0。
6.一种低浓度醋酸废水的处理装置，包括两级萃取塔、汽提分离塔和醋酸精馏塔及其相应的换热辅助设备构成;其特征是醋酸废液的管线首先连接二级萃取塔顶部，萃取剂的管线连接于一级萃取塔的底部，其顶部的一级萃余液的管线进入二级萃取塔的底部，二级萃取液的管线进入一级萃取塔的顶部;然后二级萃余液的管线与醋酸精制塔中部连接，其塔顶连接回流罐再与回收萃取剂及新鲜萃取剂的管线相连接;同时一级萃取液的管线连接于汽提塔的中部，其顶部与回流罐相连接，塔底连接饱和蒸汽的管线并连接排放处理后废水的管线。
7.权利要求6的一种低浓度醋酸废水的处理工艺的操作方法，其特征是以下体步骤：
1)低浓度醋酸废水从二级萃取塔顶部加入，萃取剂从一级萃取塔底部加入与从一级萃取塔顶部加入的二级萃取液进行逆流萃取传质交换，一级萃余液进入二级萃取塔底部与醋酸废水进行逆流萃取传质交换;
2)从二级萃取塔顶部的萃余液进入醋酸精馏塔的中部，塔底得到高纯度醋酸，塔顶馏出物经回流罐分层可得到回收萃取剂;
3)从一级萃取塔流出的一级萃取液进入汽提塔的中部，饱和蒸汽从其底部加入提供过程所有热量，塔底排放处理后废水，塔顶馏出物经回流罐可回收萃取剂重新利用。
说明书
一种低浓度醋酸废水的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及三废技术领域，特别是涉及一种药厂低浓度醋酸废水的处理工艺及装置。
背景技术
醋酸是一种重要的有机化工原料，广泛地应用于基本有机合成、医药化工、农药等行业，同时其过程也产生大量的低浓度醋酸废水(一股小于10.0，wt%)，特别是酞酸、二甲基对苯二酸盐D、异酞酸、纤维素醋酸盐等的化合物的生产过程，由于技术工艺和设备投资等原因致使许多单位均不重视醋酸废水的处理，而是直接将其排放到废水处理场，既给环境造成了很大的污染，又浪费了资源。近年来许多单位和研究机构对低浓度醋酸进行了广泛的研究，常用的分离方法有共沸精馏、萃取精馏、常规蒸馏、电渗析法、化学处理及吸附方法等技术，研究的重点不仅仅局限于处理醋酸废水，而在于回收其中的醋酸，给整个回收过程提高经济效益，达到节能减排的目的
文献(Zhigang Lei，Chengyue Li，etc.Separtion of acetic acid and water by complex extracticedistillation，Separation and Purification Technology 36(2004)131-138)在实验室基础上研究了利用低沸点萃取剂三丁基胺进行萃取精馏分离醋酸含量为5.0%的低浓度醋酸，验证了其可行性，处理醋酸的回收率可达98.0%，精馏分离的醋酸纯度99.0%以上。
美国专利USD5,807,722公开了一种利用双酶杆菌进行生物处理醋酸废水的工艺及其装置，该方法通过将醋酸废水通过一生物反应器将废水中的醋酸转化为有机酸，然后进行精馏分离的工艺及其装置，处理后的醋酸废水的浓度在100ppm以上。
美国专利利USD5,306,398公开了通过加入一种或几种金属耦合剂处理醋酸废水的方法，使废水的醋酸和水缔合性质大大减弱，增加其醋酸和水的相对挥发度，然后通过精馏的方法很容易地醋酸废水，回收醋酸的纯度可达98.0%以上，但处理后废水醋酸浓度在0.2%左右。
中国专利CN 1354139A公开了一种利用活性炭和设有催化层的反应器处理含有低浓度的醋酸废水，首先利用活性炭吸附醋酸然后让其跟甲醇混合在含有阳离子催化反应床反应生成醋酸甲酯，然后在精馏塔中分离即可得到高纯度醋酸甲酯来处理低浓度醋酸废水的方法，醋酸的回收率可达98.0%。
中国专利CN 1626494A公开了一种利用正辛醇为萃取剂在脉冲萃取塔中处理糠醛醋酸废水的方法，然后以正己烷为共沸剂利用间歇共沸精馏提纯分离醋酸的糠醛醋酸废水处理方法，可得到质量纯度大于98.0%以上的醋酸，废水中醋酸浓度小于0.5%，但过程的萃取剂损耗较大，且处理后废水不得直接排放。
文献(白鹏等，回收废醋酸催化精馏过程的研究，四川大学学报(工程科学版)，2002，34(5)：64-66)研究了在催化精馏塔内通过阳离子树脂与甲醇反应处理废醋酸的过程，虽然该工艺从理论上证实了该工艺处理醋酸浓度小于20%的可行性，单程废醋酸回收率可大于70，过程醋酸排放废水的浓度低于0.6%，但对于其工程化问题还存在着催化精馏塔的设计等很多分离问题需要进一步研究。
文献(Yu Lixin，Guo Qingfeng，et al.Recovery of acetic acid from dilute wastewater by meansof bipolar membrane electrodialysis，Desolination，2000，129(3)：283-288)研究了采用阴离子交换膜进行电渗析法分离3.0%左右的醋酸废水技术，可将醋酸废水的浓度提高到40%左右，但是该工艺的缺点就是生产能力较低且能耗较高。
在以上介绍的各种低浓度醋酸回收方法中，虽然其工艺可行性均已被充分地证实，但其工程放大的可实施性还需要进一步探讨和研究，且普遍存在着回收效率低、能耗过大和处理后废水醋酸浓度较高等缺点，致使需要企业的低浓度醋酸废水处理问题一直没有得到很好地解决。
发明内容
本发明的目的在于采用萃取、精馏和汽提过程相耦合的方法对低浓度醋酸废水处理的工艺，该工艺具有流程简明、能耗较低、醋酸回收率较高和工艺运行稳定的特点。
本发明的低浓度醋酸废水处理方法及其装置设备，主要包括两级萃取塔、汽提分离塔和醋酸精馏塔及其相应的换热辅助设备构成。工艺首先要求萃取剂与醋酸废水经两级逆流萃取传质，然后萃取液进入汽提分离塔分离含有少量萃取剂的废水;萃余液进入醋酸分离塔分离得到高纯度醋酸。其中萃取剂加入口在一级萃取塔底部，醋酸废水从二级萃取塔顶部加入;从二级萃取塔顶部馏出的萃余液进入醋酸精馏塔中部;从一级萃取塔底部馏出的萃取液进入汽提塔中部，塔底通入饱和蒸汽。
本发明的低浓度醋酸废水处理装置，包括由回流分相罐1、汽提塔2、过热饱和蒸汽3和处理后醋酸废水4构成的汽提塔分离系统、由醋酸分离塔13、回流罐1、精制醋酸14、回收萃取剂15构成的醋酸分离系统以及由一级萃取塔7、二级萃取塔9、萃取剂6、醋酸废水11、一级萃取液7和二级萃取液10、一级萃余液8和二级萃余液12构成的两级萃取系统。其中醋酸废液11的管线首先连接二级萃取塔9顶部，萃取剂6的管线连接于一级萃取塔7的底部，其顶部的一级萃余液8的管线进入二级萃取塔9的底部，二级萃取液10的管线进入一级萃取塔7的顶部;然后二级萃余液12的管线与醋酸精制塔13中部连接，其塔顶连接回流罐15再与回收萃取剂15及新鲜萃取剂17的管线相连接;同时一级萃取液15的管线连接于汽提塔的中部，其顶部与回流罐16相连接，塔底连接饱和蒸汽3的管线并连接排放处理后废水4的管线。
本发明的低浓度醋酸废水处理工艺中所用萃取剂为乙酸乙酯和异辛醇的混合溶剂，其混合质量比例为80～85∶20～15。
本发明的低浓度醋酸废水处理工艺及其装置设备，一级萃取塔和二级萃取塔的萃取剂与醋酸废水进行逆流接触传质，萃取剂与醋酸废水的流速比为2.0～3.0(体积比)，操作压力为常压;醋酸精制塔的操作压力为常压，操作回流比0.5～2.0;汽提塔的操作压力为常压，操作回流比1.0～3.0。
具体的的低浓度醋酸废水处理装置的操作方法，详细步骤如下：
1)低浓度醋酸废水11从二级萃取塔9顶部加入，萃取剂6从一级萃取塔7底部加入与从一级萃取塔7顶部加入的二级萃取液10进行逆流萃取传质交换，一级萃余液8进入二级萃取塔9底部与醋酸废水11进行逆流萃取传质交换;
2)从二级萃取塔顶部的萃余液12进入醋酸精馏塔13的中部，塔底得到高纯度醋酸14，塔顶馏出物经回流罐1分层可得到回收萃取剂15;
3)从一级萃取塔7流出的一级萃取液5进入汽提分离塔2的中部，过热饱和蒸汽3从其底部加入提供过程所有热量，塔底排放处理后废水4，塔顶馏出物经回流罐15可回收萃取剂16重新利用;
4)根据工艺要求需定期补充少量新鲜萃取剂17，从而弥补少量萃取剂的损失以保证整个过程醋酸的回收率和回收醋酸的纯度。
本发明的目的在于提供一种合理、高效的废水处理技术，它能将低浓度醋酸废水以非常经济的方法处理，一方面可以很经济地处理废水到达环保要求，另一方面可以回收废水中的醋酸，创造客观的经济效益。目前国内百余家企业均产生大量的低浓度醋酸废水，至今一直没有很经济可行的方法对其进行分离和再生利用，以致大多数企业均直接将低浓度醋酸废水排放到废水池中进行处理，给环境造成了很大的污染。因此若能将此工艺应用到以上产生低浓度醋酸的药厂中，不仅可以极大地降低环境污染，而且还能回收高纯醋酸，为企业创造可观的经济效益。
本发明的特点在于采用萃取、精馏和汽提相耦合的工艺处理低浓度醋酸废水，所选萃取剂价格便宜、无污染，过程能耗较低且萃取剂消耗较低低，处理后废水的醋酸浓度在100ppm，萃取剂的损失率小于0.5%，且回收的醋酸纯度可达99.0wt%，醋酸回收率可达98.0%以上。