一種不飽和聚酯蒸汽的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種不飽和聚酯蒸汽的處理方法。該法包括以下內(nèi)容：（1）一級冷凝，使聚酯蒸汽中沸點高于水的有機物從氣相轉(zhuǎn)移到液相，減少蒸汽中有機物的濃度；（2）二級冷凝，將一級冷凝后的蒸汽冷凝成低濃度聚酯廢水；（3）厭氧處理，二級冷凝后廢水進(jìn)行厭氧處理；（4）好氧處理，厭氧處理后的廢水進(jìn)行好氧處理；（5）沉淀過濾，好氧處理后的出水經(jīng)沉淀、過濾后排放。該方法無需將聚酯蒸汽冷凝成高濃度有機廢水，有機物回收率高，后續(xù)處理能耗低、流程短、設(shè)備簡單、操作穩(wěn)定，處理出水可達(dá)標(biāo)排放。
【專利說明】 一種不飽和聚酯蒸汽的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚酯蒸汽的處理方法，特別是涉及一種不飽和聚酯樹脂(UPR)生產(chǎn)過程中縮聚反應(yīng)階段產(chǎn)生的聚酯蒸汽的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]不飽和聚酯樹脂(UPR)是由二元酸、二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得,縮聚反應(yīng)是一個生成縮合水的可逆反應(yīng)，因此在反應(yīng)過程中使生成水不斷蒸發(fā)出來，從而使反應(yīng)向生成產(chǎn)品的方向進(jìn)行。其聚酯蒸汽主要含有乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、低分子聚酯單體、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸等反應(yīng)物料和中間產(chǎn)物，濃度在50?150 g/m3之間。這類不飽和聚酯蒸汽具有水蒸汽含量大，有機物濃度高的特點，直接冷凝將形成酸性極強的高濃度有機廢水，其生化處理不但投資費用高，而且處理成本也十分昂貴。
[0003]催化燃燒法是處理可燃性有機廢氣的一種有效方法，CN02109675.9與CN200610047791.9均提出采用催化燃燒的方法處理聚酯廢氣。但是，這些方法都需要經(jīng)過復(fù)雜的預(yù)處理，除去廢氣中的水蒸汽、粉塵以及某些具有腐蝕性的有機物，避免影響催化劑及裝置的使用壽命。CN200510015163.8公開了一種聚酯廢氣的凈化方法，聚酯廢氣經(jīng)氣液分離器除去大部分水分，然后經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)行催化燃燒，部分反應(yīng)尾氣直接作為稀釋氣與聚酯廢氣混合以回收能量。該方法雖然可以使聚酯廢氣達(dá)標(biāo)排放，但是不飽和聚酯蒸汽中含有大量的水分，經(jīng)氣液分離預(yù)處理后，其中易溶于水難揮發(fā)的有機污染物如乙醛、乙二醇會轉(zhuǎn)移到水相中產(chǎn)生高濃度有機廢水，后續(xù)處理難度大。此外，聚酯蒸汽中有機物的濃度隨縮聚反應(yīng)程度的變化而波動較大，這使催化燃燒處于溫度波動較大的狀態(tài)，對催化劑的性能和設(shè)備的壽命均有不利影響。因此，催化燃燒法不是最理想的處理不飽和聚酯蒸汽的方法。
[0004]早期的聚酯企業(yè)多采用熱媒爐焚燒的方法處理聚酯蒸汽，但是采用該法處理聚酯蒸汽的成本較高，而且蒸汽中大量的有用資源不能回收利用，造成巨大的資源浪費；同時由于系統(tǒng)壓力不易平衡，存在嚴(yán)重的安全問題，該方法已不再使用。國內(nèi)現(xiàn)有的大部分不飽和聚酯生產(chǎn)企業(yè)都采用冷卻、精餾、生化的處理路線，將高濃度的不飽和聚酯蒸汽直接冷凝成廢水，然后對其進(jìn)行精餾，回收部分物料，餾出液進(jìn)行厭氧、好氧生化處理。CN201010602167.7公開了一種聚酯廢水中回收乙二醇和乙醛的方法，酯化廢水進(jìn)入氣提塔處理，在塔頂收集到的有機物氣體與水蒸氣直接進(jìn)入乙醛精餾塔，經(jīng)乙醛精餾塔處理后，在塔頂收集到高純度乙醛，塔底廢水進(jìn)入乙二醇蒸餾塔處理后，在塔底收集到高純度乙二醇溶液，塔頂產(chǎn)生的蒸汽和水蒸氣再次進(jìn)入氣提塔循環(huán)處理。該方法中每種有機物需要分別冷凝回收，需要經(jīng)過多次冷凝后才形成低濃度廢水，并且回收不徹底，能耗大，成本高，不符合清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足以及不飽和聚酯蒸汽的特點，本發(fā)明提供一種不飽和聚酯蒸汽的處理方法。該方法無需將聚酯蒸汽冷凝成高濃度有機廢水，有機物回收率高，后續(xù)處理能耗低、流程短、設(shè)備簡單、操作穩(wěn)定，處理出水可達(dá)標(biāo)排放。
[0006]本發(fā)明不飽和聚酯蒸汽的處理方法，包括以下內(nèi)容:
(1)一級冷凝，使聚酯蒸汽中沸點高于水的有機物從氣相轉(zhuǎn)移到液相，減少蒸汽中有機物的濃度；
(2)二級冷凝，將一級冷凝后的蒸汽冷凝成低濃度聚酯廢水；
(3)厭氧處理，二級冷凝后廢水進(jìn)行厭氧處理；
(4)好氧處理，厭氧處理后的廢水進(jìn)行好氧處理；
(5 )沉淀過濾，好氧處理后的出水經(jīng)沉淀、過濾后排放。
[0007]本發(fā)明方法中，所述的不飽和聚酯蒸汽來自不飽和聚酯樹脂生產(chǎn)過程中的縮聚反應(yīng)階段，有機物濃度高且波動大，主要含有乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、低分子聚酯單體、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸等難揮發(fā)的有機污染物。
[0008]本發(fā)明方法中，步驟(I)所述的一級冷凝采用冷凝塔，塔頂設(shè)置冷凝盤，塔體采用塔板與填料組合的形式，聚酯蒸汽入口以上為組合塔板，理論塔板數(shù)為3?15塊；聚酯蒸汽入口以下為填料段，填料為不銹鋼填料、陶瓷環(huán)填料或塑料填料等。冷凝塔入口聚酯蒸汽溫度為190?220°C，塔頂溫度為105?120°C，以保證水蒸氣從塔頂蒸出；塔底溫度為140?170°C，可減少冷凝后的液相再次蒸發(fā)，通過蒸汽入口流量控制其氣/液重量比值為5:1?50:1。本發(fā)明中，冷凝后的液相有機物經(jīng)填料段回流至塔頂，液相回流比為I?50。聚酯蒸汽中沸點高于水的乙二醇、丙二醇等有機物經(jīng)過層層冷凝從氣相轉(zhuǎn)移到液相，通過上述處理形成的塔底液相中有機物的含量為90wt%?100wt%，更佳值為95wt%?100wt%。
[0009]本發(fā)明方法中，步驟(2)所述的二級冷凝采用普通的冷凝器，進(jìn)口溫度為105?120°C,出口溫度為40?60°C，換熱面積為15?25dm2。冷凝后的廢水COD為10000?20000mg/L, BOD5為4000?5600mg/L，后續(xù)處理可采用生化處理。
[0010]本發(fā)明方法中，步驟(3)所述的厭氧處理采用厭氧UASB反應(yīng)器，反應(yīng)器的進(jìn)水容積負(fù)荷為4?IOkgCOD/ (m3 d)，廢水停留時間為20?60h，進(jìn)水溫度為30?40°C，收集的甲烷氣體含量為55v%?70v%。
[0011]本發(fā)明方法中，步驟(4)所述的好氧處理采用接觸氧化池，進(jìn)水容積負(fù)荷為0.3?1.2 kgCOD/(m3 d)，廢水停留時間為6?12 h，氣水比為3:1?7:1。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明方法提供的聚酯蒸汽處理方法無需將聚酯蒸汽冷凝成高濃度廢水，而是通過一級冷凝高效回收聚酯蒸汽中的乙二醇、丙二醇、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸等高沸點難揮發(fā)有機物，該過程不發(fā)生二次相變，回收率高，能量消耗低，并且降低了后續(xù)處理能耗。其余的蒸汽通過二級冷凝形成低濃度廢水進(jìn)行厭氧、好氧處理，流程短、設(shè)備簡單、操作穩(wěn)定，處理后出水可達(dá)標(biāo)排放。該方法既能從聚酯蒸汽中回收大量的有用資源，變廢為寶，又能實現(xiàn)聚酯蒸汽的達(dá)標(biāo)排放，回收率高、能耗低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種具體的不飽和聚酯蒸汽處理工藝流程示意圖。
[0014]其中:10、一級冷凝器，11、物料存儲罐，12、二級冷凝器，13、廢水存儲罐，14、調(diào)節(jié)池，15、厭氧UASB，16、儲氣罐，17、接觸氧化池，18、沉淀池，19、過濾器。[0015]圖2是本發(fā)明中一級冷凝器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中:1、蒸汽進(jìn)口，2、冷凝盤，3、蒸汽出口，4、回流口，5、液體再分配器，6、塔板，7、填料層，8、受液盤，9、出料口。
【具體實施方式】
[0017]圖1是本發(fā)明的一種具體的工藝流程:縮聚階段產(chǎn)生的不飽和聚酯蒸汽先進(jìn)入一級冷凝器10，蒸汽中的有機物主要為乙二醇、丙二醇、一縮乙二醇、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸等反應(yīng)物料，這些有機物的沸點均比水的沸點高，在一級冷凝器的底部形成液相油狀有機物，經(jīng)物料存儲罐11收集后可再利用。其余未冷凝蒸汽通過二級冷凝器12形成低濃度聚酯廢水進(jìn)入廢水存儲罐13，在調(diào)節(jié)池14中與沉淀池的處理出水混和后進(jìn)入?yún)捬鮑ASB反應(yīng)器15，產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入儲氣罐16。厭氧處理出水進(jìn)入接觸氧化池17中進(jìn)行好氧處理，深度去除廢水中的有機物。好氧生化處理后的出水經(jīng)沉淀池18、過濾器19處理后可達(dá)標(biāo)排放。
[0018]圖2是本發(fā)明冷凝器的具體結(jié)構(gòu)示意圖，具體過程如下:不飽和聚酯蒸汽從冷凝器下部進(jìn)口處進(jìn)入，蒸汽進(jìn)口 I的溫度約為190~220°C之間，上部設(shè)有冷凝盤2，控制其溫度在105~120°C之間，使冷凝器的下部與上部之間存在70~115°C的溫度梯度，通過蒸汽入口流量控制其氣/液重量比值為5:1~50:1。當(dāng)聚酯蒸汽進(jìn)入冷凝器時，其蒸汽從塔底向塔頂上升，經(jīng)塔板6層層冷凝，使氣相中沸點大于水的有機物逐漸從氣相轉(zhuǎn)移至液相，未冷凝的蒸汽從出口 3排出。冷凝后的液體通過液體再分配器5后向下流動，流經(jīng)塔板6、填料層7后，進(jìn)入受液盤8，一部分冷凝后的液體由回流口 4返回至冷凝器進(jìn)行循環(huán)，液相回流比為I~50。通過上述處理塔底出料口 9處生成的液相中有機物含量范圍為90wt%~100wt%,更佳值為 95wt% ~100wt%。
[0019]下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明方法和效果，其中wt%為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，v%為體積分?jǐn)?shù)。
[0020]實施例1
采用圖1的工藝流程和圖2的冷凝器對縮聚階段產(chǎn)生的不飽和聚酯樹脂蒸汽進(jìn)行處理。不飽和聚酯樹脂是以一縮乙二醇、乙二醇、丙二醇、鄰苯二甲酸、順丁烯二酸為主要原料生產(chǎn)，聚酯蒸汽的排放量為500~3000Nm3/h，聚酯蒸汽中有機物的含量約為15wt%，其中二元醇的含量約為12wt%，鄰苯二甲酸和順丁烯二酸的含量為3wt%。具體的操作條件及處理效果見表1。
[0021]表1實施例1主要處理單元及處理效果
【權(quán)利要求】
1.一種不飽和聚酯蒸汽的處理方法，包括以下內(nèi)容: (1)一級冷凝，使聚酯蒸汽中沸點高于水的有機物從氣相轉(zhuǎn)移到液相，減少蒸汽中有機物的濃度； (2)二級冷凝，將一級冷凝后的蒸汽冷凝成低濃度聚酯廢水； (3)厭氧處理，二級冷凝后廢水進(jìn)行厭氧處理； (4)好氧處理，厭氧處理后的廢水進(jìn)行好氧處理； (5 )沉淀過濾，好氧處理后的出水經(jīng)沉淀、過濾后排放。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的不飽和聚酯蒸汽來自不飽和聚酯樹脂生產(chǎn)過程中的縮聚反應(yīng)階段，主要含有乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、低分子聚酯單體、鄰苯二甲酸和順丁烯二酸。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的一級冷凝采用冷凝塔，塔頂設(shè)置冷凝盤，塔體采用塔板與填料組合的形式，聚酯蒸汽入口以上為組合塔板，理論塔板數(shù)為3?15塊；聚酯蒸汽入口以下為填料段。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:填料段的填料為不銹鋼填料、陶瓷環(huán)填料或塑料填料。
5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:冷凝塔入口聚酯蒸汽溫度為190?220°C，塔頂溫度為105?120°C，塔底溫度為140?170°C，通過蒸汽入口流量控制其氣/液重量比值為5:1?50:1。
6.按照權(quán)利要求3或5所述的方法，其特征在于:一級冷凝后的液相有機物經(jīng)填料段回流至塔頂，液相回流比為I?50。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的二級冷凝采用普通的冷凝器，進(jìn)口溫度為105?120°C，出口溫度為40?60°C，換熱面積為15?25dm2。
8.按照權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于:二級冷凝后的廢水COD為10000?20000mg/L, BOD5 為 4000 ?5600mg/L。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的厭氧處理采用厭氧UASB反應(yīng)器，反應(yīng)器的進(jìn)水容積負(fù)荷為4?IOkgCOD/ (m3 d)，廢水停留時間為20?60h，進(jìn)水溫度為30?40°C，收集的甲烷氣體含量為55v%?70v%。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(4)所述的好氧處理采用接觸氧化池，進(jìn)水容積負(fù)荷為0.3?1.2kgC0D/(m3 d)，廢水停留時間為6?12h，氣水比為3:1?7:1。
【文檔編號】B01D5/00GK103768822SQ201210404075
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】張蕾, 郭宏山, 劉忠生, 許瑩, 朱衛(wèi) 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院