公布日：2024.12.27
申请日：2024.09.24
分类号：C02F1/26(2023.01)I;C07C37/72(2006.01)I;C07C39/04(2006.01)I;C02F101/34(2006.01)N
摘要
本发明提供一种含酚废水处理工艺，属于化学工艺技术领域。本发明以苯酚和丙酮为原料发生缩合反应制备双酚A过程中产生的含酚废水输入萃取塔上部，萃取剂输入萃取塔下部，经逆流萃取后由所述萃取塔塔釜采出苯酚含量小于100ppm的水相，由所述萃取塔的塔顶采出物经脱酚后返回至萃取塔作为萃取剂循环使用；其中，所述萃取剂的进料量为5000～6000kg/h，萃取剂中的苯酚流量为0.5～1.3kg/h。同时对萃取塔塔釜废水中苯酚含量的主要影响因素进行了全面系统性优化，使得萃取塔塔釜苯酚含量小于100ppm，降低了含酚废水中苯酚的含量，减少环境污染，同时萃取塔塔顶采出的苯酚可以回收利用，减少资源浪费。
权利要求书
1.一种含酚废水处理工艺，其特征在于，以苯酚和丙酮为原料发生缩合反应制备双酚A过程中产生的含酚废水输入萃取塔上部，萃取剂输入萃取塔下部，经逆流萃取后由所述萃取塔塔釜采出苯酚含量小于100ppm的水相，由所述萃取塔的塔顶采出物经脱酚后返回至萃取塔作为萃取剂循环使用；其中，所述萃取剂的进料量为5000～6000kg/h，萃取剂中的苯酚流量为0.5～1.3kg/h。
2.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述萃取剂的进料量为5500～6000kg/h，萃取剂中的苯酚流量为0.6～0.9kg/h。
3.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述萃取塔的理论塔板数为6～15块。
4.根据权利要求3所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述萃取塔的理论塔板数为7～9块。
5.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述含酚废水中的苯酚流量为50～115kg/h，优选为100～115kg/h。
6.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述萃取剂的温度为0～30℃，优选为20～30℃。
7.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述含酚废水的进料温度为0～30℃，优选为20～25℃。
8.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述萃取塔塔顶采出口温度为25～30℃，压力为5～8bar。
9.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述萃取塔为填料塔，所述填料塔的填料为散堆填料。
10.根据权利要求1所述的一种含酚废水处理工艺，其特征在于，所述萃取剂为异丙醚、甲基异丁基甲酮、醋酸丁酯或甲基戊烯酮中的任一种或几种，优选为异丙醚。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明公开一种含酚废水处理工艺，该工艺使用逆流萃取，经全面系统的优化，使萃取后萃取塔塔釜苯酚含量小于100ppm，从而降低废水中苯酚含量，萃取塔塔顶采出的苯酚，有利于苯酚回收利用和BPA后期精制。
为了实现以上技术目的，本发明提出一种含酚废水处理工艺，以苯酚和丙酮为原料发生缩合反应制备双酚A过程中产生的含酚废水输入萃取塔上部，萃取剂输入萃取塔下部，经逆流萃取后由所述萃取塔塔釜采出苯酚含量小于100ppm的水相，由所述萃取塔的塔顶采出物经脱酚后返回至萃取塔作为萃取剂循环使用；其中，所述萃取剂的进料量为5000～6000kg/h，萃取剂中的苯酚流量为0.5～1.3kg/h。
本发明研发团队根据大量数据核算及生产实践经验发现，本发明含酚废水处理工艺中萃取剂的进料量可增强萃取效果，通过增加萃取剂的进料量，可以增加萃取剂与废水中的苯酚的接触面积，从而加快萃取速率，提高萃取效率。此外，由于本发明所使用的萃取剂是循环回收利用的，萃取塔的塔顶采出含苯酚的有机相，其中含有大部分萃取剂，经过萃取剂回收塔精馏分离进行脱酚处理后，返回至萃取塔下部作为萃取剂循环使用。但循环使用的萃取剂中依然会含有苯酚，因此需要控制萃取剂中苯酚流量在一定范围内，使其具有较好的萃取效果。
进一步地，基于萃取剂的进料量和萃取剂中的苯酚流量两个主要影响因素，本发明研发团队采用多因素对塔釜废水苯酚含量的影响进行核算，经核算，当萃取剂进料量为5000～6000kg/h，萃取剂中的苯酚流量为0.5～1.3kg/h时，上述技术方案中萃取塔塔釜苯酚含量小于100ppm，降低了含酚废水中苯酚的含量，减少环境污染，同时萃取塔塔顶采出的苯酚可以回收利用，减少资源浪费。本发明实施例示出了萃取塔的萃取剂进料量和萃取剂中苯酚流量的参数优化的技术效果。
本发明所述以苯酚和丙酮为原料发生缩合反应制备双酚A为所述技术领域技术人员所熟知的方法，包括硫酸法、盐酸法、离子交换树脂法，其中硫酸法是一种传统的方法，使用硫酸作为催化剂，苯酚、丙酮和硫酸按一定比例混合，在30℃至40℃下反应4至6小时，然后通过过滤、水洗、中和和离心分离得到双酚A；盐酸法使用氯化氢作为催化剂，，反应在60-65℃下进行，产物通过蒸馏和重结晶精制；离子交换树脂法使用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂，反应在75℃下进行，产物通过蒸馏和结晶分离提纯。
本发明所述的含酚废水主要来源于以下环节，(1)缩合反应环节：苯酚和丙酮在酸性介质中进行缩合反应，这个过程中可能会有未反应完全的苯酚溶解在水中，形成含酚废水。(2)脱水环节：在缩合反应后，通常需要通过蒸馏或蒸发等方法去除反应生成的水，这些过程中产生的废水也可能含有酚类物质。(3)结晶分离环节：双酚A的提纯过程中，结晶和分离步骤可能会使用到水或其他溶剂，这些溶剂在后续的处理中会变成含酚废水。
进一步地，所述萃取剂进料量为5500～6000kg/h，萃取剂中苯酚流量为0.6～0.9kg/h。在该范围内，萃取塔塔釜苯酚含量小于80ppm，进一步降低了含酚废水中苯酚的含量。
进一步地，萃取塔的理论塔板数为6～15块。理论塔板数是衡量萃取塔分离效果的一个重要指标。控制理论塔板数可以提高废水中苯酚与其他成分的分离效率，从而更有效地去除苯酚，提高处理后的水质，同时通过控制理论塔板数，可以确保萃取剂与废水中的苯酚充分接触，提高萃取剂的利用率，减少萃取剂的消耗和成本。
进一步地，所述萃取塔的理论塔板数为7～9块，在该范围内，萃取塔塔釜苯酚含量小于80ppm，本发明实施例示出了萃取塔的理论塔板数的参数优化的技术效果。
进一步地，含酚废水中的苯酚流量为50～115kg/h，优选为100～115kg/h。通过精确控制废水中的苯酚流量，可以确保萃取剂与含酚废水之间的有效接触和传质，从而提高苯酚的萃取效率；同时控制废水流量有助于调节塔内的流体力学行为，如液滴的分散和合并，从而影响液滴的持液量和液滴直径分布，这进一步影响传质效率，本发明实施例示出含酚废水苯酚流量的参数优化的技术效果。
进一步地，萃取剂的温度为0～30℃，优选为20～25℃。萃取剂在过高的温度下可能会分解，影响萃取效率。当萃取剂温度在一定范围内，可以促进物质的溶解和扩散，从而提高萃取效率。本发明实施例示出了萃取剂温度的参数优化的技术效果。
进一步地，含酚废水的进料温度为0～30℃，优选为20～25℃。含酚废水的温度直接影响萃取过程中苯酚的溶解度和传质速率。在适宜的温度下，苯酚在萃取剂中的溶解度增加，从而提高萃取效率。本发明实施例示出了含酚废水进料温度的参数优化的技术效果。
进一步地，萃取塔的塔顶采出口温度为25～30℃，压力为5～8bar。本发明研发团队通过模拟计算物料衡算发现，当萃取塔的塔顶采出口温度和压力在一定范围内，塔顶可以采出高含量的苯酚，用于苯酚的回收利用。本发明实施例示出了萃取塔的塔顶采出口温度和压力的参数优化的技术效果。
进一步地，萃取塔为填料塔，所述填料塔的填料为散堆填料。散堆填料有助于增加气液接触面积，改善气液分布，从而提高传质效率；散堆填料通常具有较大的空隙率，有利于气液流动，因此在整个操作过程中，压降相对较低，减少了能耗；相比于规整填料，散堆填料的成本较低，可以减少生产成本。更进一步地，所述散堆填料可选为扁环填料，本发明实施例中通过水力学分析，探索了采用扁环填料的萃取塔的工艺条件及技术效果。
进一步地，萃取剂为异丙醚、甲基异丁基甲酮、醋酸丁酯或甲基戊烯酮中的任一种或几种，优选为异丙醚；通过选择高效、经济、环境友好且操作简便的萃取剂可以显著提高含酚废水处理效果并降低处理成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的含酚废水处理工艺中，萃取剂进料量和萃取剂中苯酚流量是影响萃取效率的主要因素，通过控制萃取剂进料量和萃取剂中苯酚流量，同时对塔釜废水中苯酚含量的影响因素，进行了全面系统性优化，使得萃取后的萃取塔塔釜苯酚含量小于100ppm，降低了含酚废水中苯酚的含量，减少环境污染，同时萃取塔塔顶采出的苯酚可以回收利用，减少资源浪费。
（发明人：刘增;杜小岭;李永阔;孟繁敬;陈香录;李梦宇）