專利名稱：：免蒸餾全分子篩去除和回收廢水中有機(jī)相的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)保
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種廢水中的有機(jī)相的去除和回收方法與裝置。
背景技術(shù)：
：一般含有1%5%的有機(jī)相的廢水，由于其大多具有易揮發(fā)性、易燃性、毒性，腐蝕性或反應(yīng)性等特性，而被列為一類危險(xiǎn)廢物，對(duì)環(huán)境存在極大的危害性。如何有效并安全的去除廢水中的有機(jī)相顯得尤為重要。同時(shí)由于近代工業(yè)化和城市化加速了水環(huán)境的污染，造成水資源短缺，廢水回收和回用已經(jīng)成為一個(gè)重要的選擇途徑。經(jīng)適當(dāng)處理和回用，廢水可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N水資源以減少新鮮水的需求量，也可減輕環(huán)境壓力。而在眾多的廢有機(jī)溶劑中，很多具有較高的回收利用價(jià)值，對(duì)于此類廢有機(jī)溶劑的回收利用，據(jù)有關(guān)資料表明，在國(guó)外如美國(guó)日本都有專門(mén)的環(huán)保機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理和處置，一般是通過(guò)間歇蒸餾和萃取蒸餾來(lái)處理。由于很多有機(jī)相可以與水形成二元共沸物(見(jiàn)附圖1)，所以通過(guò)蒸餾或萃取的方式只能得到有機(jī)物-水的均相或非均相共沸物。目前嘗試以吸附分離的方法替代傳統(tǒng)的間歇蒸餾或者萃取法以降低能耗己有文獻(xiàn)報(bào)道。但多采用活性炭過(guò)濾法來(lái)吸收去除廢水中的有機(jī)物(哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，第20巻第6期，2004;工程與技術(shù)，2005，5)。將有機(jī)相的濃度由50%提高至88%是精餾過(guò)程能耗最主要因素。在將濃度1%-5%的廢水濃縮至較高濃度有機(jī)相階段采用疏水吸附劑的蒸汽相吸附/脫附分離、結(jié)合干燥劑的干燥功能，就可使處理回收的總能耗顯著降低。本發(fā)明提供的一種新方法，采用疏水硅沸石(Silicalite-l)吸附劑或高硅ZSM-5分子篩將含有較低濃度有機(jī)相的廢水免蒸餾經(jīng)二級(jí)吸附分離直接濃縮獲得高濃度的有機(jī)相，與傳統(tǒng)的蒸餾或者萃取方法相比，節(jié)能40%60%，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)回收的有機(jī)相有很高的再利用價(jià)值，提升了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，為綠色環(huán)保能源產(chǎn)業(yè)化提供了關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)施本發(fā)明的生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化生產(chǎn)，且其占地小，投資低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種能量消耗少、分離效率高的從廢水中去除和回收有機(jī)相的方法與裝置。本發(fā)明提出的從廢水中去除和回收有機(jī)相的方法，具體步驟如下(1)將有機(jī)相含量為1%5%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的廢水，經(jīng)過(guò)氣提或減壓后，得到2040。C的有機(jī)相蒸汽；(2)將步驟(1)得到的有機(jī)相蒸汽加熱至超過(guò)其沸點(diǎn)305(TC，然后通入溫度保持為100-12(TC的第一級(jí)吸附床，進(jìn)行吸附處理，吸附床使用1公斤疏水硅沸石吸附劑，有機(jī)相蒸汽的進(jìn)料量為20-200g有機(jī)相/h，吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附量為80-230克有機(jī)相/千克吸附劑，吸附時(shí)間15-60分鐘；采用減壓脫附或載氣脫附的方式，將疏水硅沸石吸附劑吸附的有機(jī)相含量大于95%的高濃度有機(jī)相脫附，脫附溫度為100—14(TC，脫附時(shí)間為15-60分鐘。(3)將步驟(2)獲得的高濃度有機(jī)蒸汽通過(guò)3A吸附床，以脫除其中微量的水分，最后得到按質(zhì)量計(jì)的含量大于99%的純有機(jī)相。上述廢水中的有機(jī)相可以是與水形成二元共沸物的有機(jī)溶劑。本發(fā)明中，使用的脫附氣體可以是二氧化碳、空氣或氮?dú)庵械囊环N或幾種。本發(fā)明中第一級(jí)吸附床使用的吸附劑為疏水硅沸石吸附劑，如MFI(ZSM-5)型疏水沸石吸附劑或FAU(Y)型疏水沸石吸附劑，其化學(xué)成分為Si02，熱和化學(xué)穩(wěn)定性極高，使用壽命很長(zhǎng)，(見(jiàn)中國(guó)發(fā)明專利ZZ"W5.A^>。它對(duì)水的飽和吸附容量<1%,對(duì)有機(jī)蒸汽的靜態(tài)吸附容量在2~12%范圍內(nèi)。該沸石對(duì)有機(jī)溶劑的吸附是微弱的物理吸附作用，其吸附熱很低。因此被該疏水吸附劑吸附的有機(jī)相吸附/脫附速度很快，熱效應(yīng)小，能耗很低。本發(fā)明使用疏水硅沸石吸附劑吸附分離過(guò)程節(jié)能的主要原因在于，該分離是基于分子篩的孔徑對(duì)分子的擇型吸附選擇性效應(yīng)，和吸附劑固體內(nèi)巨大的內(nèi)孔表面上晶體場(chǎng)/吸附質(zhì)分子之間的弱相互作用、以拆分水和有機(jī)相之間以氫鍵相互的締合。這種晶體場(chǎng)對(duì)締合的吸附質(zhì)分子拆分所需的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單純依賴蒸餾進(jìn)行的締合分子拆分消耗的熱能?；谏鲜鲈肀景l(fā)明的工藝流程系統(tǒng)圖如圖2所示，圖中所附分離工藝單包含了單床疏水吸附床和3A沸石吸附床。將直接取自于2040°C廢水(含有機(jī)相1-5%)的蒸汽經(jīng)加熱至100140。C后通入吸附床(內(nèi)裝疏水硅沸石吸附劑)進(jìn)行吸附操作。蒸汽中的有機(jī)相被疏水吸附劑吸附，水被排出。吸附操作時(shí)間為15-60分鐘。以后的操作均在100140。C的蒸汽相中進(jìn)行。隨后采用變壓脫附的方式將疏水硅沸石吸附劑吸附的高濃度有機(jī)相脫附。脫附操作時(shí)間為15~60分鐘。該高濃度的有機(jī)相蒸汽通入3A吸附床脫除其中微量的水，即可獲得濃度大于99%的有機(jī)相。視吸附和脫附時(shí)間的不同,吸附床可采用二床或三床聯(lián)合輪流運(yùn)行。如在第一吸附床脫附開(kāi)始時(shí)，第二吸附床(圖2未示出)進(jìn)行吸附操作，完成吸附后切換為脫附操作。同時(shí),第三吸附床(圖2未示出)進(jìn)入吸附操作。以此順序,3床聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn),整套吸附裝置可在計(jì)算機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)連續(xù)和自動(dòng)化生產(chǎn)。生產(chǎn)裝置在(100140°C)下運(yùn)行。根據(jù)上述工藝流程，本發(fā)明的裝置構(gòu)成如下它由一個(gè)廢水罐1、真空泵2、疏水吸附床3、冷凝器4、減壓/壓縮機(jī)5、千燥床6、另一真空泵7和液體收集器8經(jīng)管道連接組成，見(jiàn)附圖3所示。其中，廢水罐1得到的有機(jī)相蒸汽經(jīng)真空泵2抽取和加壓，經(jīng)管道進(jìn)入疏水吸附床3，疏水吸附床3出來(lái)的水汽進(jìn)入冷凝器4冷卻成水后排出；疏水吸附床3脫附出來(lái)的有機(jī)蒸汽經(jīng)過(guò)減壓/壓縮機(jī)5，再通過(guò)管道進(jìn)入干燥床6，經(jīng)干燥脫水后，經(jīng)過(guò)另一真空泵7壓縮后進(jìn)入液體收集器8，分離得純的有機(jī)相(含量大于99%)。本裝置中，在真空泵2與疏水吸附床3之間設(shè)有一個(gè)二通閥，疏水吸附床3與減壓/壓縮機(jī)5之間有一個(gè)三通閥9(其中一個(gè)端口為有機(jī)蒸汽氣體取樣口吸取余油蒸汽)和一個(gè)三通卡套IO(其中一個(gè)端口接真空壓力表12)，在減壓/壓縮機(jī)5與干燥床6間設(shè)有一個(gè)三通閥13，其中一個(gè)端口接有一個(gè)二通閥，該二通閥的一個(gè)端口作為脫附的蒸汽氣體的取樣口；干燥床6、另一真空泵7和液體收集器8之間由另一個(gè)三通閥14連接，該三通閥14與液體收集器8之間接有一個(gè)三通卡套15，該三通卡套15的一個(gè)端口接有另一真空壓力表16。本發(fā)明中吸附床3使用的疏水吸附劑為疏水硅沸石附劑。干燥床6使用3A分子篩、無(wú)水硫酸鈣、生石灰或五氧化二磷為干燥劑。本發(fā)明中，所述的疏水吸附床3可采用2床或3床聯(lián)動(dòng)形式。圖1為與水可以形成二元共沸物的部分有機(jī)溶劑。圖中標(biāo)號(hào)l為廢水罐，2為真空泵，3為疏水吸附床，4為冷凝器，5為減壓/壓縮機(jī)，6為干燥床，7為另一真空泵，8為液體收集器，9為第一三通閥，IO為第一三通閥卡套，ll為第一二通閥，12為真空表，13為第二三通卡套，14為第二三通閥，15為第三三通卡套，16為真空壓力表。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:(1)將氯仿含量2%溫度為25°C的廢水溶液，經(jīng)過(guò)氣提或減壓后，得到35°C的氯仿蒸汽；(2)將步驟(1)得到的氯仿蒸汽加熱至90°C后，通入第一級(jí)吸附床，進(jìn)行吸附處理，吸附床使用1公斤疏水硅石吸附劑，氯仿蒸汽的進(jìn)料量為20-200g/h，吸附時(shí)間45分鐘；采用減壓脫附的方式將疏水硅沸石吸附劑吸附的含量大于95%的高濃度氯仿脫附，脫附溫度為ll(TC，脫附時(shí)間為40分鐘。(3)將步驟(2)獲得的高濃度有機(jī)蒸汽通過(guò)3A吸附床，以脫除其中微量的水分，最后得到含量為99.0%的純的氯仿。實(shí)施例2:(1)將異丙醇含量5%溫度為20°C的廢水溶液，經(jīng)過(guò)氣提或減壓后，得到40°C的異丙醇蒸汽；(2)將步驟(1)得到的異丙醇蒸汽加熱至115。C后，通入第一級(jí)吸附床，進(jìn)行吸附處理，吸附床使用1公斤疏水硅石吸附劑，異丙醇蒸汽的進(jìn)料量為20-200g/h，吸附時(shí)間35分鐘；采用減壓脫附的方式將疏水硅沸石吸附劑吸附的含量大于95%的高濃度異丙醇脫附，脫附溫度為130'C，脫附時(shí)間為50分鐘。(3)將步驟(2)獲得的高濃度有機(jī)蒸汽通過(guò)3A吸附床，以脫除其中微量的水分，最后得到含量為99.2%的純的氯仿。實(shí)施例3:(1)將乙酸乙酯含量5%溫度為20°C的廢水溶液，經(jīng)過(guò)氣提或減壓后，得到40°C的乙酸乙酯蒸汽；(2)將步驟(1)得到的乙酸乙酯蒸汽加熱至110。C后，通入第一級(jí)吸附床，進(jìn)行吸附處理，吸附床使用1公斤疏水硅石吸附劑，乙酸乙酯蒸汽的進(jìn)料量為20-200g/h，吸附時(shí)間30分鐘；采用減壓脫附的方式將疏水硅沸石吸附劑吸附的含量大于95%的高濃度乙酸乙酯脫附，脫附溫度為120。C，脫附時(shí)間為45分鐘。(3)將步驟(2)獲得的高濃度有機(jī)蒸汽通過(guò)3A吸附床，以脫除其中微量的水分，最后得到含量為99.4%的純的氯仿。實(shí)施例4:選擇含有不同濃度不同的乙醇廢水溶液，其條件和結(jié)果如下表表h<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種免蒸餾全分子篩去除和回收廢水中的有機(jī)相的方法，其特征在于具體步驟如下(1)首先將有機(jī)相含量按重量百分比計(jì)為1％-5％的廢水，經(jīng)過(guò)氣提或減壓抽取的方式，得到20～40℃的有機(jī)相蒸汽；(2)將步驟(1)得到的有機(jī)相蒸汽加熱至超過(guò)其沸點(diǎn)30～50℃，然后通入溫度保持在100-120℃的第一級(jí)吸附床，進(jìn)行吸附處理，吸附床使用1公斤疏水沸石吸附劑；有機(jī)相蒸汽的進(jìn)料量為20-200g有機(jī)相/h，吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附量為80-240克有機(jī)相/千克吸附劑，吸附時(shí)間15-60分鐘；采用減壓脫附或載氣脫附的方式，將疏水硅沸石吸附劑吸附的有機(jī)相含量大于95％的高濃度酒精脫附，脫附溫度為100-140℃，脫附時(shí)間為15-60分鐘；(3)將步驟(2)獲得的高濃度有機(jī)相蒸汽通過(guò)3A吸附床，以脫除其中微量的水分，最后得到按質(zhì)量計(jì)含量大于99％的有機(jī)相。2.一種免蒸餾全分子篩去除和回收廢水中有機(jī)相的裝置，其特征在于它由一個(gè)廢水罐(1)、真空泵(2)、疏水吸附床(3)、冷凝器(4)、減壓/壓縮機(jī)(5)、干燥床(6)、另一真空泵(7)和液體收集器(8)經(jīng)管道連接組成，其中，廢水罐U)得到的有機(jī)相蒸汽經(jīng)真空泵(2)抽取加壓，通過(guò)管道進(jìn)入疏水吸附床(3)，疏水吸附床(3)出來(lái)的水汽進(jìn)入冷凝器(4)冷卻成水后排出；疏水吸附床(3)脫附出來(lái)的有機(jī)相蒸汽經(jīng)過(guò)減壓/壓縮機(jī)(5)后通過(guò)管道通入干燥床(6),經(jīng)過(guò)千燥脫水后，再經(jīng)過(guò)另一真空泵(7)壓縮，然后進(jìn)入液體收集器(8)，分離得純的有機(jī)相。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免蒸餾全分子篩去除和回收廢水中有機(jī)相的方法，其特征在于廢水中的有機(jī)相是與水形成二元共沸物的有機(jī)溶劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免蒸餾全分子篩去除和回收廢水中有機(jī)相的方法，其特征在于所使用的疏水沸石吸附劑是MFI(ZSM-5)型疏水沸石吸附劑或FAU(Y)型疏水沸石吸附劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免蒸餾全分子篩去除和回收廢水中的有機(jī)相的方法，其特征在于所使用的脫附氣體是二氧化碳、空氣或氮?dú)庵械囊环N或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的免蒸餾全分子篩去除和回收廢水中有機(jī)相的裝置，其特征在于所述疏水吸附床(3)采用2床或3床聯(lián)動(dòng)方式。全文摘要本發(fā)明屬于環(huán)保
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種廢水中的有機(jī)溶劑的回收方法與裝置。其操作步驟如下將含有有機(jī)溶劑的廢水上空有機(jī)相/水混合蒸汽直接抽取，經(jīng)加熱后通入疏水硅沸石吸附劑床層，有機(jī)相被疏水吸附劑吸附，水被排出。隨后采用減壓脫附或者載氣脫附的方式將疏水硅沸石吸附劑吸附的高濃度有機(jī)相脫附得到的濃度大于95％的有機(jī)相蒸汽、該蒸汽再經(jīng)3A分子篩或其它干燥劑干燥脫水即得到濃度大于99％的有機(jī)相。本發(fā)明方法與傳統(tǒng)的間歇蒸餾或者萃取法相比，本方法可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，其設(shè)備簡(jiǎn)單，占地小，效率高，能耗低。在綠色環(huán)保工藝上有廣泛應(yīng)用前景。文檔編號(hào)C02F1/04GK101318717SQ200810037450公開(kāi)日2008年12月10日申請(qǐng)日期2008年5月15日優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日發(fā)明者娟郭,陳筱誠(chéng),龍英才申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)