双效蒸发法治理糠醛废水及回收醋酸钠技术
由沈阳理工大学开发的双效蒸发法治理糠醛废水及回收醋酸钠技术,适用于糠醛行业。
主要技术内容
一、基本原理
在糠醛生产过程中,初馏塔塔下废水约为糠醛产量的24倍,废水的温度在100℃左右,pH值约为2.5,含有大量的有机酸,如乙酸、蚁酸等。若按乙酸计,占废水总量的2%~2.5%,并含有相当数量的高沸点有机物。其中甲基糠醛和烯类为0.2%~0.3%、糠醛为0.05%,塔下废水的COD值一般在18,000~23,000mg/L。直接对塔下水进行加热蒸发时,由于醋酸与水存在共沸,所以无法将水与醋酸完全分离开。采用氢氧化钠作为醋酸的稳定剂,即使醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠和水。反应方程式为:
HAc + NaOH=NaAc+H2O
这样对废水进行蒸发时,醋酸就被稳定在液相中,只有水被蒸发,才能达到水与醋酸分离的目的。在糠醛生产中,醛气是糠醛气和水蒸汽等气体的混合气,其温度为150℃~160℃,热含量很高。醛气需经冷凝后进入初馏塔。若将这些醛气冷凝,每生产1t糠醛要耗22~26t清水。采用醛气对糠醛废水进行蒸发。为了提高醛气热能利用率和节约冷却水,蒸发过程采用双效蒸发法。蒸发出的水蒸汽冷凝、生化后进锅炉回用,达到了生产废水零排放的目的。蒸发后得到的浓缩液,经脱色提纯、冷却结晶得到重要化工原料—工业级醋酸钠。
二、技术关键
(1)设计出以醛气为热源的蒸发器。蒸发器的日蒸发量应略大于日废水量、结晶醋酸纳母液和结晶醋酸钠洗涤水等水量之和,确保日产废水得到及时处理。
(2)通过向废水中投加有机硅类消泡剂,解决连续蒸发过程中的暴沸现象。
(3)通过对醛气进行净化处理和对蒸发器结构进行优化设计,解决了醛气中因为含有胶质物质,直接通入蒸发器后,胶质物质会粘附在蒸发器壁上,严重影响换热效果的技术难题,实现了以醛气为热源对废水进行蒸发的处理工艺。
(4)采用氢氧化钠为稳定剂,使糠醛废水中的醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠。
(5)蒸发浓缩液中,含有较多紫黑色的杂质,要得到工业级醋酸钠,必须进行特殊的脱色提纯处理。
典型规模 2000吨/年。
主要技术指标及条件
一、技术指标
(1)糠醛废水经治理后可实现零排放;
(2)废水蒸发出的水蒸汽经冷凝后,符合《中华人民共和国国家标准水质标准-工业锅炉水质》(GB1576-2001)的锅炉用水标准的软化水,可直接进锅炉回用;
(3)对蒸发浓缩液进行脱色处理后,再经进一步浓缩、结晶、分离、干燥等,得到符合《三水醋酸钠执行标准》(Q/NH18-1999)的工业级醋酸钠。
二、条件
(1)日蒸发水量略大于160m3;
(2)脱色釜、结晶釜和分离设备与蒸发量相匹配;
(3)废水pH值控制在7~7.5,添加适量添加剂,保证蒸发过程正常进行;
(4)脱色釜中添加适量活性炭、助滤剂和脱色剂,可保证醋酸钠的质量和可操作性。
主要设备及运行管理
一、主要设备
中和槽;蒸发器;脱色釜;板框过滤机;结晶釜;离心机。
二、运行管理
要配戴劳动保护用品(工作服,耐酸碱手套、水靴,防护眼睛,口罩等)。运行前检查设备是否完好。
投资效益
一、投资情况
总投资200万元,其中设备投资150万元;主体设备寿命10年;运行费用195万元/年。
二、经济效益(以年产2000吨的糠醛厂废水治理为例)
应用该技术治理糠醛废水之后,可回收醋酸钠900吨,实现产值270万元,每年可获利99.3万元;如采用其它糠醛废水治理技术,每年污水处理费用约50万元,直接经济效益149万元。总投资200万元,24个月即可收回投资。因此,应用该技术不但处理糠醛废水可以给企业带来非常显著的经济效益。
三、环境效益
糠醛废水COD含量极高,一般均值都在20,000mg/L左右。利用该技术治理糠醛废水,每吨废水可减少COD排放量约20千克,按一般糠醛厂每天产生糠醛废水150吨计算,每天可减少COD排放量约3吨,每年按330天计算,每年可减少COD排放量约990吨,因此,该技术的应用具有非常显著的环境效益。治理后的糠醛废水可全部返回生产系统再利用,对于一个每天产生糠醛废水150吨的糠醛厂,这些废水全部返回生产系统后,每天可节约新鲜水约150吨,一年按330天计算,每年可节约新鲜水约49,500吨。因此,该技术的应用具有非常显著的节能减排效果。
该技术于2008年11月通过了辽宁省科学技术厅组织的鉴定,鉴定意见认为该技术填补了国内空白,该项成果达到同类研究国际先进水平。
该技术被中国环境保护产业协会评为2009年国家重点环境保护实用技术(A类)。
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