申请日2011.06.24
公开(公告)日2012.02.15
IPC分类号C02F9/10; C07C37/66; C07C39/04; C01D5/00
摘要
本发明涉及一种含苯酚和硫酸钠废水的资源化利用和处理方法，特别是处理含有0.1%～2.0%苯酚和5%～30%硫酸钠的废水，回收利用苯酚和硫酸钠的方法，所述方法步骤如下：(1)调节pH值;(2)蒸发浓缩;(3)冷却结晶;(4)固-液分离;(5)调节pH值;(6)蒸发干燥;(7)冷凝;(8)调节pH值;(9)蒸发干燥。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0.1%～2.0%苯酚和5%～30%硫酸钠的废水，并回收利用苯酚钠和硫酸钠的方法，其特征在于所述方法步骤如下:
(1) 调节pH值：在含苯酚和硫酸钠的废水中加入pH值调节剂氢氧化钠，将pH值调节至10～12，物料进入下一步;
(2) 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，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;
(3) 冷却结晶：将上一步得到的液相物料进行冷却降温，硫酸钠Na2SO4·10H2O结晶析出，物料进入下一步;
(4) 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，固相物料为硫酸钠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;
(5) 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;
(6) 蒸发干燥：在蒸发干燥设备中，将上一步得到的物料进行蒸发干燥，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，气相物料为苯酚和水蒸汽，进入下一步;
(7) 冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝，得到的苯酚水溶液，进入下一步;
(8) 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;
(9) 蒸发干燥：在蒸发干燥设备中，将上一步得到的物料进行蒸发干燥，固相物料为苯酚钠，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所述蒸发浓缩设备是热泵蒸发浓缩设备。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤3冷却结晶中，物料冷却降温至0℃～40℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 步骤4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
含苯酚和硫酸钠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，尤其是一种含苯酚和硫酸钠废水的资源化利用和处理方法。
背景技术
含有苯酚和硫酸钠的废水是化学工业中典型的含酚废水。以苯为原料，经过磺化、碱熔生产苯酚的工艺过程中会产生含有苯酚和硫酸钠的废水;以蓖麻油为原料生产癸二酸过程中，苯酚作为稀释剂和催化剂，也会产生含有苯酚和硫酸钠的废水。
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;另一方面造成严重的环境污染。如果单独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
本发明旨在提供含0.2%～1.0%苯酚和5%～30%硫酸钠的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。
实现本发明需要的主要工艺设备为固-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，步骤如下：
(1) 调节pH值：在含苯酚和硫酸钠的废水中加入pH值调节剂氢氧化钠，将pH值调节至10～12，物料进入下一步;
(2) 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，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;
(3) 冷却结晶：将上一步得到的液相物料进行冷却降温，硫酸钠Na2SO4·10H2O结晶析出，物料进入下一步;
(4) 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，固相物料为硫酸钠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;
(5) 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;
(6) 蒸发干燥：在蒸发干燥设备中，将上一步得到的物料进行蒸发干燥，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，气相物料为苯酚和水蒸汽，进入下一步;
(7) 冷凝：将上一步得到的气相物料冷凝，得到的苯酚水溶液，进入下一步;
(8) 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;
(9) 蒸发干燥：在蒸发干燥设备中，将上一步得到的物料进行蒸发干燥，固相物料为苯酚钠，气相物料水蒸汽经冷凝得到水。
步骤(2)所述蒸发浓缩设备是热泵蒸发浓缩设备。
在步骤(3)冷却结晶中，物料冷却降温至0℃～40℃。
步骤(4)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) 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易行，并可以得到苯酚钠产品。
(2) 采用蒸发浓缩或蒸发干燥技术，蒸出的水纯度高，可以应用于生产的相应工艺过程中作为洗涤水使用，节约了一次水用量，大幅度减少废水排放量。
(3) 在工艺过程中只消耗氢氧化钠和硫酸，用蒸发干燥的技术分离硫酸钠，可以将硫酸钠比较彻底的从废液中分离出来，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。
(4) 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，还可制备出副产品硫酸钠。