CN102649545B - 二硝基甲苯生产中废酸浓缩工艺的硝酸预浓缩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种二硝基甲苯生产中废酸浓缩工艺的硝酸预浓缩方法：使来自硝化***的洗涤工序的废酸和/或废酸汽提工艺的酸汽进入精馏塔中减压精馏，经再沸器汽化得浓缩后产物，将浓缩后产物送回到硝化***；精馏塔的塔顶温度为73～78℃，塔底温度为95～103℃；位于精馏塔塔顶的气相进入一级冷凝器中冷凝，将一级冷凝液送回精馏塔的塔顶，作为第一回流液，回流比为0.18～0.2；将剩余的一级冷凝液作为废水排出；一级冷凝器的尾气再进入二级冷凝器进行冷凝，将二级冷凝液全部送回所述精馏塔，二级冷凝液在所述精馏塔的精馏段的80～82℃处进入精馏塔。本发明的方法能够将废水中的硝酸含量降低到1％以下，大大降低了成本并且减少了对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及二硝基甲苯的生产方法，具体涉及二硝基甲苯生产中废酸浓缩工艺的硝酸预浓缩方法。
背景技术
目前，在二硝基甲苯的生产方法中，来自硝化***的洗涤工序的废酸，其中硝酸的重量含量为18～20％，硫酸的重量含量为5～8％，同时含有溶解态的二硝基甲苯，氮氧化物等，进入精馏塔进行精馏。在精馏塔中，在真空条件下操作，废酸中含有的硫酸作为萃取剂，改变硝酸的共沸点，在精馏塔塔底的再沸器出口得到浓缩后的硝酸、硫酸及溶解态的二硝基甲苯，再由泵送回到硝化***。
精馏塔塔顶气相主要组成是水、少量硝酸、二硝基甲苯、二氧化氮和一氧化氮等。在一级冷凝器中，将塔顶气相中的水冷凝，该冷凝液最终作为硝酸预浓缩***废水外排处理，二级冷凝器进一步冷凝气相中的硝酸，此冷凝液再回到精馏塔作为塔顶的回流液。二级冷凝器的气相进入真空泵，最终进入尾气吸收工艺单元。
上述的方法存在一个缺陷：一级冷凝器的冷凝液中的硝酸含量在1.5～3wt％，未能达到废水排放标准，因此增加了废水处理的费用。另外，由于原料硝酸在废水中流失大于设计值，这还导致了产品成本的增加。同时二级冷凝液中的实际硝酸含量在7～12wt％，远高于理论设计值3％，一直以来该疑惑始终存在于硝酸预浓缩方法中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的二硝基甲苯生产中的废酸浓缩工艺会导致一级冷凝器的冷凝液中的硝酸含量高，从而增加了废水处理的费用以及生产成本的缺陷，提供了一种二硝基甲苯生产中废酸浓缩工艺的硝酸预浓缩方法。该方法能够使废水中硝酸的含量达到废水排放标准，显著降低了二硝基甲苯的生产成本。
本发明提供了一种二硝基甲苯生产中废酸浓缩工艺的硝酸预浓缩方法，其包括如下步骤：
使来自硝化***的洗涤工序的废酸和/或废酸汽提工艺的酸汽进入精馏塔中在60～64kPa的真空度下进行减压精馏，经设置于所述精馏塔塔底的再沸器汽化得浓缩后产物，将所述浓缩后产物送回到硝化***；所述精馏塔的塔顶温度为73～78℃，塔底温度为95～103℃；
其中，位于所述精馏塔的塔顶的气相进入一级冷凝器中进行冷凝，得一级冷凝液，将所述一级冷凝液送回所述精馏塔的塔顶，作为所述精馏塔的第一回流液，回流比为0.18～0.2；剩余的一级冷凝液作为硝酸预浓缩***的废水进行外排处理；剩余的一级冷凝液与第一回流液之和为所述一级冷凝液；
所述一级冷凝器的尾气再进入二级冷凝器，进行冷凝得二级冷凝液，将所述二级冷凝液全部送回所述精馏塔作为第二回流液，所述二级冷凝液在所述精馏塔的精馏段的80～82℃处进入精馏塔。
其中，所述的精馏塔较佳地为填料塔。所述填料塔的理论塔板数较佳地为8～12块，更佳地为10块。
其中，所述来自硝化***的洗涤工序的废酸中硝酸和硫酸的含量为本领域的常规含量，硝酸含量一般为18～20wt％，硫酸含量一般为5～8wt％。
其中，所述废酸汽提工艺的酸汽中硝酸和硫酸的含量为本领域的常规含量，硝酸含量一般为10～12wt％，硫酸含量一般为0.2～0.5wt％。
其中，所述浓缩后产物中硝酸含量一般控制在45～50wt％，硫酸含量一般控制在5～10wt％。
其中，所述一级冷凝器中的冷凝可采用本领域的常规操作条件进行，较佳地在72～74℃下进行。
其中，所述二级冷凝器中的冷凝可采用本领域的常规操作条件进行，较佳地在58～62℃下进行。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明使用的试剂、原料和设备皆市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1、采用本发明的硝酸预浓缩方法能够使最终从硝酸预浓缩***中排放出来的废水中硝酸含量从原有的2％左右降至1％以下，减少了对环境的污染以及硝酸的损失，对于年产19万吨二硝基甲苯的生产装置，每年可回收硝酸550吨。
2、从能量角度分析，由于精馏塔塔顶回流液中硝酸含量远小于原设计，所以回流量大大降低，再沸器的能量将有所减少，使得硝酸预浓缩***的热量和冷量都有所减少，符合节能减排的要求。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为现有的硝酸浓缩方法的流程图。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制，实施例中的原料均为常规市售产品。
参见图1，将来自硝化***的洗涤工序的废酸和/或废酸汽提工艺的酸汽进入精馏塔1进行精馏，精馏塔塔底的再沸器出口获得的浓缩后的产物，再送回到硝化***；
精馏塔1塔顶的气相进入一级冷凝器2，然后将一级冷凝液送回精馏塔1的塔顶，作为精馏塔1的第一回流液，剩余的冷凝液作为硝酸预浓缩***废水外排处理；
一级冷凝器2的尾气再进入二级冷凝器3，然后将二级冷凝液作为第二回流液，全部送回精馏塔1，该二级冷凝液在精馏塔1的精馏段的80～82℃处进入精馏塔1。
实施例1
采用图1的流程。
精馏塔采用填料塔，理论塔板数为10块。
来自硝化***的洗涤工序的废酸，流量为4100公斤/小时，其中硝酸的含量为20wt％，硫酸的含量为8wt％。来自废酸汽提工艺的酸汽，流量为7020公斤/小时，其中硝酸含量在12wt％，硫酸含量在0.2wt％。
将上述废酸和酸汽送入精馏塔1，在60kPa真空度下进行精馏，塔顶温度为76℃，塔底温度99℃，精馏塔塔底的再沸器出口获得的浓缩后的产物，其中硝酸含量在50wt％，硫酸含量在10wt％，再送回到硝化***，流量为3480公斤/小时；
精馏塔1塔顶的气相进入一级冷凝器2，在73℃下进行冷凝得一级冷凝液，然后将一级冷凝液送回精馏塔1的塔顶，作为精馏塔1的第一回流液，回流比为0.19；将剩余的一级冷凝液作为硝酸预浓缩***废水外排处理，流量为7530公斤/小时，其中，硝酸的含量为1wt％；
该一级冷凝器2的尾气再进入二级冷凝器3，在60℃下进行冷凝得二级冷凝液，然后将二级冷凝液全部送回精馏塔1作为第二回流液，该二级冷凝液在精馏塔1的精馏段的81℃处进入精馏塔1。
实施例2
采用图1的流程。
精馏塔采用填料塔，理论塔板数为10块。
来自硝化***的洗涤工序的废酸，流量为4100公斤/小时，其中硝酸的重量含量为18wt％，硫酸的重量含量为5wt％。来自废酸汽提工艺的酸汽，流量为7020公斤/小时，其中硝酸含量为12wt％，硫酸含量为0.5wt％。
将上述废酸和酸汽送入精馏塔1，在64kPa真空度下进行精馏，塔顶温度为73℃，塔底温度为96℃，精馏塔塔底的再沸器出口获得的浓缩后的产物，其中硝酸含量为45wt％，硫酸含量为5wt％，再送回到硝化***，流量为3460公斤/小时；
精馏塔1塔顶的气相进入一级冷凝器2，在73℃下进行冷凝得一级冷凝液，然后将一级冷凝液送回精馏塔1的塔顶，作为精馏塔1的第一回流液，回流比为0.19；将剩余的一级冷凝液作为硝酸预浓缩***废水外排处理，流量为7550公斤/小时，其中，硝酸的含量为0.9wt％；
一级冷凝器2的尾气再进入二级冷凝器3，在59℃下进行冷凝得二级冷凝液，然后将二级冷凝液全部送回精馏塔1作为第二回流液，该二级冷凝液在精馏塔1精馏段的80℃处进入精馏塔1。
对比实施例1
采用图2的流程。
精馏塔采用填料塔，理论塔板数为10块。
来自硝化***的洗涤工序的废酸，流量为4100公斤/小时，其中硝酸的含量为20wt％，硫酸的含量为8wt％。来自废酸汽提工艺的酸汽，流量为7020公斤/小时，其中硝酸含量为10～12wt％，硫酸含量为0.2wt％。
将上述废酸和酸汽送入精馏塔1，在60kPa真空度下精馏，塔顶温度为78℃，塔底温度为99℃，精馏塔塔底的再沸器出口获得的浓缩后的产物，其中硝酸含量在50wt％，硫酸含量在10wt％，再送回到硝化***，流量为3500公斤/小时；
精馏塔1塔顶的气相进入一级冷凝器2，在74℃下进行冷凝得一级冷凝液，将一级冷凝液作为硝酸预浓缩***废水外排处理，流量为7510公斤/小时，其中，硝酸的含量为2wt％；
一级冷凝器2的尾气再进入二级冷凝器3，在60℃下进行冷凝，然后将二级冷凝液全部送回精馏塔的塔顶，作为精馏塔1的回流液。
Claims (10)
1.一种二硝基甲苯生产中废酸浓缩工艺的硝酸预浓缩方法，其包括如下步骤：使来自硝化***的洗涤工序的废酸和/或废酸汽提工艺的酸汽进入精馏塔中在60～64kPa的真空度下进行减压精馏，经设置于所述精馏塔塔底的再沸器汽化得浓缩后产物，将所述浓缩后产物送回到硝化***；所述精馏塔的塔顶温度为73～78℃，塔底温度为95～103℃；
其中，位于所述精馏塔的塔顶的气相进入一级冷凝器中进行冷凝，得一级冷凝液，将所述一级冷凝液送回所述精馏塔的塔顶，作为所述精馏塔的第一回流液，回流比为0.18～0.2；将剩余的一级冷凝液作为硝酸预浓缩***的废水排出；
所述一级冷凝器的尾气再进入二级冷凝器，进行冷凝得二级冷凝液，将所述二级冷凝液全部送回所述精馏塔作为第二回流液，所述二级冷凝液在所述精馏塔的精馏段的80～82℃处进入精馏塔。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述来自硝化***的洗涤工序的废酸中硝酸的含量为18～20wt%，硫酸的含量为5～8wt%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述废酸汽提工艺的酸汽中硝酸的含量为10～12wt%，硫酸的含量为0.2～0.5wt%。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述浓缩后产物中硝酸含量为45～50wt%，硫酸含量为5～10wt%。
5.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于：所述一级冷凝器中的冷凝在72～74℃下进行。
6.如权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于：所述二级冷凝器中的冷凝在58～62℃下进行。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述二级冷凝器中的冷凝在58～62℃下进行。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的精馏塔为填充塔。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述填充塔的理论塔板数为8～12块。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述填充塔的理论塔板数为10块。
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