降低丙烯酸丁酯废水产生量

2022-10-09

随着国内丙烯酸及酯产能逐渐增加, 市场竞争日趋白热化, 为了提高市场竞争力, 只有从降低原、辅材料、公用工程消耗及废物的排放量入手从而降低生产成本, 提高产品的市场竞争力。

一、生产条件论述

采用日本三菱化学技术生产丙烯酸丁酯[1], 废水主要产自两部分, 一部分为酯化反应产生的废水, 另一部分为中和塔洗涤后排放的废水。实际生产过程中中和塔底部废水及酯化反应器产生废水一并进入到醇回收塔进行处理, 将其中有效成分丁醇回收后含有丙烯酸钠盐废水外排至废水储罐。

其流程框图如下所示:

由于采用该方法醇回收塔底部排放废水COD相对较高, 经重铬酸盐法测得该废水COD值约为50000~60000, 且其中含有较高的盐分, 采取普通的处理方法不能同时去除废水中的有机物及盐分, 因此采取焚烧法对其进行处理。

二、废水组成分析

1. 中和塔底排放废水分析

中和塔底部废水组成为水、丙烯酸钠盐及微量的丁醇, 经GC色谱分析测定中和塔底部排放废水中有效成分丁醇含量约为0.04%, 其数据如下图所示:

中和塔底部废水COD值相对较高, 其主要原因是由于中和塔内发生丙烯酸与液碱的反应生产丙烯酸钠盐, 其反应式如下:

其次该废水中含有微量丁醇。

由于中和塔底部废水含有大量的丙烯酸钠盐, 因此无法通过普通蒸馏的方法达到降低废水COD的目的。

2. 酯化反应器排放废水分析

酯化反应器排放水主要由水、丁醇及少量的丁酯组成, 经重铬酸盐法测定该废水COD值为15000~20000。

由于酯化反应器产生的废水是通过共沸蒸馏的方式从反应器分离出去, 即进入醇回收塔后同样可以通过共沸方式去除酯化反应器产生水中的有机物进而达到降低废水COD的目的, 酯化反应器产生的废水与中和塔底部产生的高浓度废水比例为4.021, 如能采取有效方法降低酯化反应器产生废水的COD将大大降低废水焚烧炉的处理量。

三、实验测定

拟采用的方案其流程框图如下所示:

将碱洗塔底部产生的高浓度废水直接送至废水储罐, 将酯化反应器产生的废水单独进入醇回收塔处理, 根据处理后醇回收塔底部指标选择排放点及是否符合中和塔洗涤水回用标准。

所取用原料为酯化反应器产生废水, 其组成为:94.5%≤水≤94.7%, 5.2%≤丁醇≤5.4%, 其余部分为丁酯 (以上均为质量百分数) , 所采用的方法为减压蒸馏, 模拟醇回收塔操作条件。

注:物料组成为质量百分数

上述实验结果表明, 在醇回收塔单独处理反应器产生水时, 水中有机质通过共沸蒸馏的方式基本能够完全回收, 因此其COD值相对较低, 相比集中处理时COD有大幅度的下降。

根据上述分析数值, 该废水达到厂内污水处理厂的接收指标, 同时由于处理后废水仅含有微量的丁醇, 其PH值接近中性, 因此可以取用部分水替代中和塔洗涤用水, 考虑此排放水温度 (45℃左右) 略高于除盐水温度, 需增设一冷凝器, 经冷却至规定温度后进行废水的二次循环利用, 回用水量约占总排放量的9.3%。

结论

通过实验测定废水组成, 进而改变工艺条件, 使废水焚烧炉的处理量降低至原来的五分之一, 在减少燃料消耗的同时减少因焚烧处理而产生的温室气体, 减轻了对环境造成的影响。其余废水经处理后部分回用至生产装置替代除盐水也节约了生产成本, 即通过优化工艺条件有效的降低了废水排放量及生产成本, 提高了产品的市场竞争力。

摘要：本文通过分析丙烯酸丁酯装置反应系统、中和塔、及醇回收系统废水组成, 将不同COD的废水分开处理, 处理后废水部分回用至生产系统从而达到减少丙烯酸丁酯装置废水产生量及节约除盐水使用量的目的。

关键词：废水,COD,丙烯酸钠盐