公布日：2023.12.01
申請日：2022.05.18
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/06(2023.01)N;C02F3/28(2023.01)N;C02F1/08(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F103/36(2006.01)N;C02F101/34(2006.01)N
摘要
本發明涉及一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，主要包括前預處理、低溫降膜蒸發濃縮、二次預處理、強制蒸發濃縮結晶和除雜五個工序。與現有技術相比，本發明針對苯酚丙酮生產裝置工業廢水目前存在的問題，針對多效蒸發濃縮結晶系統，將廢水中的黑色焦油狀物質及時移出蒸發系統，保證苯酚丙酮生產廢水的多效蒸發濃縮結晶系統的穩定運行。
權利要求書
1.一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟：(1)前預處理工序：將苯酚丙酮生產廢水經預熱后，進入一次閃蒸塔或汽提塔，塔頂脫出的低沸點有機物和部分水進入苯酚丙酮主裝置回收溶劑塔處理或進入廢水處理站厭氧酸化工序，塔底液輸送到下個工序；(2)低溫降膜蒸發濃縮工序：將塔底液通入低溫降膜蒸發濃縮裝置進行蒸發濃縮，其中降膜循環泵、降膜加熱器與降膜分離室形成一個蒸發循環體系，廢水經加熱室流動過程中受新鮮生蒸汽或二次蒸汽加熱，廢水在降膜分離室內進行氣液分離，廢水濃度提高至15-20wt％；(3)二次預處理工序：將低溫降膜蒸發濃縮工序處理后的廢水經預熱后，進入二次閃蒸塔或汽提塔，進一步去除累積的低沸點有機物，塔頂氣相物質和部分水冷凝后進入苯酚丙酮主裝置回收溶劑塔處理或進入廢水處理站厭氧酸化工序；塔底液輸送到自動過濾器，濾除廢水中懸浮性黑色焦油狀物質，過濾后的高鹽廢水輸送進入下個工序；(4)強制蒸發濃縮結晶工序：將高鹽廢水進入強制蒸發濃縮結晶裝置進行蒸發濃縮結晶，其中進料泵、強制循環泵、加執器與結晶分離室形成一個蒸發循環體系，高鹽廢水經一效強制加熱器加熱，高鹽廢水進入結晶分離室后沸騰蒸發，在分離器內進行氣液固分離，在最后強制蒸發系統廢水濃度提高至40-50wt％；(5)除雜工序：將所得二次濃縮液輸送至薄膜蒸發器，通過旋轉刮板式薄膜蒸發進行進一步濃縮；將二次濃縮液的有機物濃縮到80-85wt％的濃度，含鹽顆粒的高沸物殘液，其自流入廢物收集桶，焚燒處理。
2.根據權利要求1所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，所述預熱的溫度為70-90℃，汽提塔的操作壓力為15-30kPa。
3.根據權利要求1所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，步驟(2)中，新鮮蒸汽以順流方式進入低溫降膜蒸發濃縮裝置的一效加熱器，換熱后為蒸汽凝水；從一效分離室出來的二次蒸汽進入二效加熱室加熱廢水；依次類推，最后一效分離室的二次蒸汽經冷凝器冷凝后，為二次廢水。
4.根據權利要求1所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，步驟(3)中，高鹽廢水在加熱器內的流速為1.8-2.5m/s。
5.根據權利要求1所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，步驟(4)中，新鮮蒸汽以順流方式進入強制蒸發濃縮結晶系統的一效加熱器，換熱后為蒸汽凝水；從一效分離室出來的二次蒸汽進入二效加熱室加熱廢水；依次類推，最后一效分離室的二次蒸汽經冷凝器冷凝后，為二次廢水。
6.根據權利要求3或5所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，一效加熱器的操作壓力為200-400kPa，操作溫度為145-155℃；一效分離室的操作壓力為150-200kPa，操作溫度為140-150℃；最后一效分離室的操作壓力為10-30kPa，操作溫度為60-80℃。
7.根據權利要求1所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，步驟(4)中，蒸發濃縮液停留在結晶分離室內育晶，然后排出分離器，再進入沉降器進一步增稠，鹽漿上清液通過溢流裝置進入二級濃縮液罐；沉降器底部的鹽漿進入離心機分離出硫酸鈉鹽，離心母液返回一級濃縮液罐進入第(1)或第(3)步驟再次去除低沸點有機物，減少蒸發系統黑色焦油狀物質生成，保證裝置長周期正常運行，延長設備清洗周期。
8.根據權利要求7所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，通過離心和溢流的母液返回第(4)步驟繼續強制蒸發結晶；在蒸發濃縮倍數增大時，可外排部分母液進入除雜工序進行后續處理，保證第(4)步驟有機物濃度在8wt％以下。
9.根據權利要求1所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，步驟(5)中，通過旋轉刮板式薄膜蒸發進行進一步濃縮；用0.7MPa蒸汽或導熱油加熱，薄膜蒸發器的蒸發系統的壓力控制在5-15kPa，溫度控制在90-160℃，將二次濃縮液的有機物濃縮到80-85wt％濃度，含鹽顆粒的高沸物殘液，其自流入廢物收集桶，去焚燒處理。
10.根據權利要求1所述的一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，其特征在于，本工藝采用DCS自動控制。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝。針對苯酚丙酮生產裝置工業廢水目前存在的問題，針對多效蒸發濃縮結晶系統，將廢水中的黑色焦油狀物質及時移出蒸發系統，保證苯酚丙酮生產廢水的多效蒸發濃縮結晶系統的穩定運行。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
發明人了解到，物理除鹽采用的是多效蒸發除鹽，通過蒸發濃縮，將硫酸鈉從廢水中分離出來，降低廢水的鹽含量。但是在除鹽預處理過程中出現了黑色焦油狀物質，堵塞裝置，使得預處理無法進行。
黑色焦油狀聚合物是屬于初始生產廢水經多效蒸發濃縮結晶系統后，某些組份濃度升高后，發生了化學反應生產了此類更大分子量的物質，即是黑色焦油狀聚合物，隨著蒸發裝置的繼續運行，黑色焦油狀物質逐漸累積，同時此物質與過飽和析出的硫酸鈉混合在一起，則混合物極其堅硬地堵在系統中，直至多效蒸發濃縮結晶系統不能運行。
本發明對于多效蒸發濃縮結晶系統的工藝裝置進行了改進，解決黑色焦油堵塞裝置問題，改善水質，便于廢水進行后續生化處理和多效蒸發濃縮結晶系統長周期正常運行，具體方案如下：
一種苯酚丙酮生產廢水的處理工藝，主要包括前預處理、低溫降膜蒸發濃縮、二次預處理、強制蒸發濃縮結晶和除雜五個工序；步驟如下：
(1)前預處理工序：將苯酚丙酮生產廢水經預熱后，進入一次閃蒸塔或汽提塔，塔頂脫出的低沸點有機物和部分水進入苯酚丙酮主裝置回收溶劑塔處理或進入廢水處理站厭氧酸化工序，塔底液輸送到下個工序；
本發明中，在第一個蒸發裝置即低溫降膜蒸發濃縮系統前增加預處理工序，將初始苯酚丙酮生產廢水中低沸點物質通過閃蒸或汽提預處理工序將其移出；有效地減少了多效蒸發濃縮結晶系統中低沸點物質，因此在第一個低溫降膜蒸發濃縮系統中低沸點有機物累積并發生化學反應生成更大分子量物質的機率大大減少，延長了蒸發系統堵塞不能正常運行的周期；
(2)低溫降膜蒸發濃縮工序：將塔底液通入低溫降膜蒸發濃縮裝置進行蒸發濃縮，其中降膜循環泵、降膜加熱器與降膜分離室形成一個蒸發循環體系，廢水經加熱室流動過程中受新鮮生蒸汽或二次蒸汽加熱，廢水在降膜分離室內進行氣液分離，廢水濃度提高至15-20wt％；
(3)二次預處理工序：將低溫降膜蒸發濃縮工序處理后的廢水經預熱后，進入二次閃蒸塔或汽提塔，進一步去除累積的低沸點有機物，塔頂氣相物質和部分水冷凝后進入苯酚丙酮主裝置回收溶劑塔處理或進入廢水處理站厭氧酸化工序；塔底液輸送到自動過濾器，濾除廢水中懸浮性黑色焦油狀物質，過濾后的高鹽廢水輸送進入下個工序；
本發明中，在第二個蒸發裝置即強制蒸發濃縮結晶系統前增加預處理工序，將在經第一個蒸發裝置累積的低沸點物質通過閃蒸或汽提再處理工序將其移出；將在第一個蒸發裝置中低沸點物質發生化學反應生成的更大分子量物質通過過濾再處理工序將其移出；則黑色焦油狀物質大大減少了不斷地累積，大大減少了堵塞在蒸發系統中的機率，延長了蒸發系統正常運行的周期；
(4)強制蒸發濃縮結晶工序：將高鹽廢水進入強制蒸發濃縮結晶裝置進行蒸發濃縮結晶，其中進料泵、強制循環泵、加執器與結晶分離室形成一個蒸發循環體系，高鹽廢水經一效強制加熱器加熱，高鹽廢水進入結晶分離室后沸騰蒸發，在分離器內進行氣液固分離，在最后強制蒸發系統廢水濃度提高至40-50wt％；
本發明中，將一個多效蒸發濃縮結晶系統分成兩個多效蒸發濃縮結晶系統，根據初始生產廢水中硫酸鈉濃度遠低于其飽和濃度的特性，則第一個多效蒸發濃縮結晶系統，采用低溫降膜蒸發濃縮系統，其系統中硫酸鈉鹽未達到飽和狀態，無結晶硫酸鈉鹽析出，同時由于降膜式蒸發器，物料的停留時間很短，傳熱系統高，濃縮快等優勢；第二個多效蒸發濃縮結晶系統，采用強制蒸發濃縮結晶系統。
本發明中，在第二個蒸發裝置即強制蒸發濃縮結晶系統中有機物濃縮廢液不可避免地會不斷累積，最終也會導致在第二個蒸發裝置堵塞管道和設備，直至強制蒸發濃縮結晶系統不能運行。
(5)除雜工序：將所得二次濃縮液輸送至薄膜蒸發器，通過旋轉刮板式薄膜蒸發進行進一步濃縮；將二次濃縮液的有機物濃縮到80-85wt％的濃度，含鹽顆粒的高沸物殘液，其自流入廢物收集桶，焚燒處理。
本發明中，增加除雜后處理工序，即在第二個蒸發裝置后得到的濃縮廢液為起點，經過旋轉刮板式薄膜蒸發進行進一步濃縮，將水份進一步蒸發出來，高沸點有機物和過飽和析出的硫酸鈉混合在一起，從旋轉刮板式薄膜蒸發器底部移出；這樣不僅避免了更多蒸發濃縮液作為危險廢液處理時的環境問題和資源浪費，而且提高了第二個蒸發裝置即強制蒸發濃縮結晶系統結晶硫酸鈉固體鹽的質量。
進一步地，所述預熱的溫度為70-90℃，汽提塔的操作壓力為15-30kPa。
進一步地，步驟(2)中，新鮮蒸汽以順流方式進入低溫降膜蒸發濃縮裝置的一效加熱器，換熱后為蒸汽凝水；從一效分離室出來的二次蒸汽進入二效加熱室加熱廢水；依次類推，最后一效分離室的二次蒸汽經冷凝器冷凝后，為二次廢水。
進一步地，步驟(3)中，高鹽廢水在加熱器內的流速為1.8-2.5m/s
進一步地，步驟(4)中，新鮮蒸汽以順流方式進入強制蒸發濃縮結晶系統的一效加熱器，換熱后為蒸汽凝水；從一效分離室出來的二次蒸汽進入二效加熱室加熱廢水；依次類推，最后一效分離室的二次蒸汽經冷凝器冷凝后，為二次廢水。
進一步地，一效加熱器的操作壓力為200-400kPa，操作溫度為145-155℃；一效分離室的操作壓力為150-200kPa，操作溫度為140-150℃；最后一效分離室的操作壓力為10-30kPa，操作溫度為60-80℃。
進一步地，步驟(4)中，蒸發濃縮液停留在結晶分離室內育晶，然后排出分離器，再進入沉降器進一步增稠，鹽漿上清液通過溢流裝置進入二級濃縮液罐；沉降器底部的鹽漿進入離心機分離出硫酸鈉鹽，離心母液返回一級濃縮液罐進入第(1)或第(3)步驟再次去除低沸點有機物，減少蒸發系統黑色焦油狀物質生成，保證裝置長周期正常運行，延長設備清洗周期。
進一步地，通過離心和溢流的母液返回第(4)步驟繼續強制蒸發結晶；在蒸發濃縮倍數增大時，可外排部分母液進入除雜工序進行后續處理，保證第(4)步驟有機物濃度在8wt％以下。
進一步地，步驟(5)中，通過旋轉刮板式薄膜蒸發進行進一步濃縮；用0.7MPa蒸汽或導熱油加熱，薄膜蒸發器的蒸發系統的壓力控制在5-15kPa，溫度控制在90-160℃，將二次濃縮液的有機物濃縮到80-85wt％濃度，含鹽顆粒的高沸物殘液，其自流入廢物收集桶，去焚燒處理。
進一步地，本工藝采用DCS自動控制。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
(1)傳統的苯酚丙酮生產廢水采用一級蒸發濃縮結晶系統，但此系統長期運行后，蒸發濃縮的有機物和反應生成的黑色焦油狀聚合物會逐漸累積，導致堵塞管道和設備，最后蒸發濃縮系統不能運行。本發明根據不同階段苯酚丙酮生產廢水的特性，分階段直接采用蒸發濃縮系統，方式為低溫降膜蒸發濃縮系統和強制蒸發濃縮結晶系統，能有節能降耗的優勢；
(2)本發明中，低溫降膜蒸發濃縮系統是因為苯酚丙酮廢水初始濃度比較低，蒸發后物料濃度又遠低于飽和濃度不會產生晶體堵管，它具有物料的停留時間很短，傳熱系統高，濃縮快等優勢；
(3)本發明中，強制蒸發濃縮結晶系統通過控制母液內循環流量和晶漿密度，達到控制結晶生長速率的目的，同時可以很好地避免器壁結疤現象；通過控制母液外循環流量，可以調節傳熱系數和母液的過飽和度，使結晶操作穩定運行；
(4)采用本發明的技術方法，在兩次蒸發濃縮系統前增加閃蒸或汽提和過濾技術，可以有效地將廢水中低沸點的有機物和在蒸發高溫下反應生成的黑色焦油狀聚合物移出蒸發濃縮系統，保證蒸發濃縮系統長周期正常運行，提高蒸發系統的穩定性，大幅度延長設備清洗周期；
(5)采用本發明的技術方法，在蒸發濃縮系統后增加薄膜蒸發除雜工序，通過旋轉刮板式薄膜蒸發技術，可以有效地將廢水中反應生成的高沸點的聚合物移出蒸發濃縮系統，保證蒸發濃縮系統長周期正常運行，提高蒸發系統的穩定性，大幅度延長設備清洗周期和提高副產硫酸鈉鹽的純凈度；
(6)本發明方法二次預處理工序采用的過濾器是自動化生產設備，由殼體、濾芯、反吹掃機構和差壓控制器等部分組成，通過壓差控制，定時控制自動吹掃濾芯，當過濾器內雜質積聚在濾芯表面引起進出口壓差增大到設定值，或定時器達到預置時間時，控制箱發出信號，驅動反吹掃機構。通過該過濾器能阻截去除廢水中的黑色焦油狀聚合物，以保護蒸發濃縮系統中的加熱器，防止加熱器結垢和加熱管堵塞；
(7)本發明中，苯酚丙酮生產廢水的傳統蒸發濃縮結晶系統只能得到廢鈉鹽，企業將其作為危險固廢處理。本發明采用的技術方法，可以得到較純凈的硫酸鈉鹽，回用于造紙工業、玻璃工業等，增加企業效益，減輕環境的負擔，實現清潔生產和資源的再利用；
(8)本發明中，蒸發系統采用負壓，降低熱源的要求，同時對熱源多級利用，有效節約能源；低溫降膜蒸發濃縮系統產生的二次廢水可回用于生產，提高水的重復利用率，廢液的減量化效果明顯，節約廢液處理費用；采用DCS自動控制，操作管理方便，安全穩定性高。
（發明人：陳梅;董悅丹）
