CN109096066B - 一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法及装置，包括如下步骤：步骤一：废水原料经过预热后进行精馏，精馏得到的塔顶馏分降温到60‑90℃得到冷凝液，将得到的冷凝液进行静置、分相，分相过程中分相罐内温度始终保持60℃以上，精馏后的重组分为不含乙二醇丁醚的废水；步骤二：轻相组分即为高浓度乙二醇丁醚，重相组分返回精馏塔进行精馏。本发明克服现有技术中涂料废水处理难度大、经济性差、以及处理时破坏乙二醇丁醚结构、溶剂回收纯度和回收率低等问题，在较宽松简单、低能耗的条件下脱除并回收废水中乙二醇丁醚。

Description

一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法及装置
技术领域
本发明属于涂料行业废水处理领域，尤其是涉及一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法及装置。
背景技术
乙二醇丁醚，沸点171.1℃，无色易燃液体，能以任意比例与水、丙酮、苯、四氯化碳、乙醇和正庚烷混溶。由于其具有优良的溶解性能，因而被广泛用于油漆、油墨、金属清洗剂及染料分散剂领域，主要用作硝酸纤维素、喷漆、快干漆、清漆、搪瓷和脱漆剂的溶剂和改进乳化性能的辅助溶剂。
上述行业产生的废水中往往不可避免的含有低浓度的乙二醇丁醚，将废水直接排放既会对环境造成很大污染，又会造成乙二醇丁醚物料的损失。现有处理方法是向其中加入选择性溶剂共沸精馏，塔顶得到选择性溶剂和水的共沸物，塔釜得到高纯乙二醇丁醚。但此方法能耗高、回收的乙二醇丁醚量少，不具有经济性。中国专利201510427215.6提到利用硝酸废水对乙二醇丁醚废水进行氧化，实现低能耗降解，但此方法会将乙二醇丁醚结构破坏，造成物料损失，且此方法限制性很大，处理后的废水中会显酸性，造成新的污染。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法及装置，以克服现有技术中涂料废水处理难度大、经济性差、以及处理时破坏乙二醇丁醚结构、溶剂回收纯度和回收率低等问题，在较宽松简单、低能耗的条件下脱除并回收废水中乙二醇丁醚。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，包括如下步骤：
步骤一：废水原料经过预热后进行精馏，精馏得到的塔顶馏分降温到60-90℃得到冷凝液，将得到的冷凝液进行静置、分相，分相过程中分相罐内温度始终保持60℃以上，精馏后的重组分为不含乙二醇丁醚的废水；
步骤二：轻相组分即为高浓度乙二醇丁醚，重相组分返回精馏塔进行精馏。
进一步的，精馏过程在常压或微正压下操作。
进一步的，废水原料中乙二醇丁醚的浓度小于等于10％。
本发明还提供了一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的装置，包括精馏塔、冷凝器和分相回流罐，精馏塔的塔顶为塔出料口，塔身设置有塔进料口和塔回流口，冷凝器内包括两条管路，物料经过冷凝器的第一管路后通过塔进料口进入到精馏塔中，塔出料口连接冷凝器的第二管路，然后连接分相回流罐的罐进口，分相回流罐包括罐进口、重组分罐出口和轻组分罐出口，重组分罐出口与塔回流口连接。精馏塔可以采用板式塔或填料塔。
进一步的，冷凝器的第一管路的两端分别为第一冷凝器进口和第一冷凝器出口，冷凝器的第二管路的两端分别为第二冷凝器进口和第二冷凝器出口，原料通过第一冷凝器进口进入冷凝器，然后从第一冷凝器出口到达塔进料口后进入精馏塔；塔出料口与第二冷凝器进口相连，第二冷凝器出口与分相回流罐的罐进口相连。
进一步的，罐进口位于分相回流罐的顶部，重组分罐出口和轻组分罐出口位于分相回流罐的底部，且重组分罐出口和轻组分罐出口之间设置有分隔板，分隔板的高度低于分相回流罐在竖直方向的高度，罐进口在竖直方向上位于分隔板设置了重组分罐出口的一侧。
进一步的，精馏塔的塔底设置有塔底出口和塔底再沸器。塔底再沸器可以是强制循环再沸器或热虹吸再沸器。
进一步的，重组分罐出口与塔回流口之间设置有回流泵。原料通过进料泵输送至冷凝器。进料泵和回流泵采用蠕动泵，蠕动泵能够提供稳定流量的进料，避免流量波动使精馏塔内气液平衡遭到破坏。精馏塔的塔身、管路以及分相回流罐应采用聚氨酯保温管进行保温。
进一步的，冷凝器与分相回流罐之间设置有尾冷凝器。
废水原料中的乙二醇丁醚含量应小于等于10％，废水原料经过冷凝器的冷凝介质通道预热后从塔中的塔进料口泵入精馏塔进行精馏，塔顶采出的混合馏分经第二冷凝器进口进入到冷凝器中冷凝至60-90℃，从第二冷凝器进口得到的冷凝液采出至分相回流罐内，在分相回流罐内静置分相，分相过程中分相回流罐内温度始终保持60℃以上，重相组分经重组分罐出口离开分相回流罐后经回流泵打回精馏塔进行回流，含高浓度乙二醇丁醚的轻相组分从轻组分罐出口采出，精馏塔采出不含乙二醇丁醚的废水。精馏塔在常压或微正压下进行共沸精馏操作。
分相回流罐得到的重相组分需全部作为回流液泵入精馏塔的塔进料口中。精馏塔的塔底出口的废水中乙二醇丁醚含量在100ppm以下。分相回流罐的轻组分罐出口中采出的轻相组分中乙二醇丁醚的含量为50-80％。
相对于现有技术，本发明所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法及装置具有以下优势：
(1)本发明提出一种全新的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的装置，使低浓度乙二醇丁醚废水脱乙二醇丁醚的过程简单宽松，易操作，能耗低，溶剂脱除率高、零排放废水蒸发量小，能够长周期连续稳定生产；
(2)本发明利用处于共沸组成的乙二醇丁醚水溶液在60℃以上时出现分相的特殊性质，巧妙设计分相回流罐，使塔顶馏分在分相回流罐进行分相,在将废水中低浓度的乙二醇丁醚高效脱除的同时回收得到高浓度乙二醇丁醚；
(3)本发明采用冷凝器预热技术对废水原料进行预热，避免因对原料预热造成的热量消耗，另外本发明蒸发的废水量小，重相回流的操作方式避免了高浓度乙二醇甲醚参与回流造成能耗增大的情况出现。
附图说明
图1为脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的装置的结构示意图。
1-精馏塔；101-塔出料口；102-塔进料口；103-塔回流口；104-塔底出口；105-塔底再沸器；2-冷凝器；201-第一冷凝器进口；202-第一冷凝器出口；203-第二冷凝器进口；204-第二冷凝器出口；3-分相回流罐；301-罐进口；302-重组分罐出口；303-轻组分罐出口；304-分隔板；4-尾冷凝器。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图1来详细说明本发明。
一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的装置，包括精馏塔1、冷凝器2和分相回流罐3，精馏塔1的塔顶为塔出料口101，塔身设置有塔进料口102和塔回流口103，冷凝器2内包括两条管路，物料经过冷凝器2的第一管路后通过塔进料口102进入到精馏塔1中，塔出料口101连接冷凝器2的第二管路，然后连接分相回流罐3的罐进口301，分相回流罐3包括罐进口301、重组分罐出口302和轻组分罐出口303，重组分罐出口302与塔回流口103连接。冷凝器2的第一管路的两端分别为第一冷凝器进口201和第一冷凝器出口202，冷凝器2的第二管路的两端分别为第二冷凝器进口203和第二冷凝器出口204，原料通过第一冷凝器进口201进入冷凝器2，然后从第一冷凝器出口202到达塔进料口102后进入精馏塔1；塔出料口101与第二冷凝器进口203相连，第二冷凝器出口204与分相回流罐3的罐进口301相连。罐进口301位于分相回流罐3的顶部，重组分罐出口302和轻组分罐出口303位于分相回流罐3的底部，且重组分罐出口302和轻组分罐出口303之间设置有分隔板304，分隔板304的高度低于分相回流罐3在竖直方向的高度，罐进口301在竖直方向上位于分隔板304设置了重组分罐出口302的一侧。
废水原料经过冷凝器3的第一冷凝器进口201进入后经第一冷凝器出口202流出冷凝器3，然后通过塔进料口102进入到精馏塔1中至液位为精馏塔1的塔釜总液位的2/3时停止进料，再沸器105内通入加热介质，常压共沸精馏，精馏塔1中的物料经过精馏后，塔顶采出的混合馏分经冷凝器2冷凝以及尾冷凝器4冷凝至60-90℃，冷凝液采出至分相回流罐3内，分相回流罐3内温度始终保持在60℃以上，混合馏分在分相回流罐3内分相，重相馏分经回流泵返回至精馏塔1中，轻相馏分从轻组分罐出口303采出，脱溶后的废水从塔底出口104采出。
上述冷凝器2与分相回流罐3之间设置有尾冷凝器4。由于冷凝器2中发生热交换的过程中对于塔顶采出的混合馏分的降温不足以达到预定值，因此需要在进入分相回流罐3之前再次进行降温。
以下实施例和对比例所采用的废水原料均来自四川某涂料公司，废水原料中各组分含量(质量分数)分别为：水89.82％，乙二醇丁醚10.08％，其它杂质0.1％。以下实施例均采用本发明所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的装置。原料、馏分和釜液采用的检测装置均为FL9790II型气相色谱仪，非极性60m毛细管柱，测定方法采用内标法。
对比例1
选用直径30mm，高1.5m玻璃精馏塔1进行实验，2L塔釜泵入原料1500ml，尾冷凝器4的冷凝介质通道内通入室温循环水，再沸器105内通入加热介质，常压精馏，精馏塔1的釜温为100.1℃，塔顶温度96.2℃，回流比50，分相回流罐3采出馏分48ml，馏分不分层，检测轻相中乙二醇丁醚的含量为15.11％，采出馏分40％后，检测精馏塔的釜液中乙二醇丁醚残留6.56％。
实施例1
选用直径30mm，高1.5m玻璃精馏塔进行实验，2L塔釜泵入原料1500ml，尾冷凝器4的冷凝介质通道内通入60℃热水，再沸器105内通入加热介质，常压精馏，精馏塔1的塔釜温度100.1℃，塔顶温度96.2℃，馏分在分相回流罐3内分相，重相返回精馏塔1塔釜，分相体积比轻相：重相＝1:3，检测轻相中乙二醇丁醚的含量为58.6％，采出轻相馏分约20％时，检测釜液中乙二醇丁醚残留量32ppm。
实施例2
选用直径30mm，高1.5m玻璃精馏塔进行实验，2L塔釜泵入原料1500ml，尾冷凝器4的冷凝介质通道内通入80℃热水，再沸器105内通入加热介质，常压精馏，精馏塔1的塔釜温度100.0℃，塔顶温度96.1℃，馏分在分相回流罐3内分相，重相返回精馏塔1塔釜，分相体积比轻相：重相＝1:3.5，检测轻相中乙二醇丁醚的含量为66.8％，采出轻相馏分约15％时，检测釜液中乙二醇丁醚残留量47ppm。
实施例3
选用直径30mm，高1.5m玻璃精馏塔进行实验，2L塔釜泵入原料1500ml，尾冷凝器4的冷凝介质通道内通入90℃热水，再沸器105内通入加热介质，常压精馏，精馏塔1的塔釜温度100.0℃，塔顶温度96.1℃，馏分在分相回流罐3内分相，重相返回精馏塔1塔釜，分相体积比轻相：重相＝1:4，检测轻相中乙二醇丁醚的含量为74.3％，采出轻相馏分约15％时，检测釜液中乙二醇丁醚残留量13ppm。
实施例4
选用直径80mm，高1.5m玻璃精馏塔进行实验，2L塔釜泵入原料1500ml，尾冷凝器4的冷凝介质通道内通入90℃热水，再沸器105内通入加热介质，常压精馏，精馏塔1的塔釜温度100.0℃，塔顶温度96.1℃，馏分在分相回流罐3内分相，重相返回精馏塔1塔釜，分相体积比轻相：重相＝1:4，检测轻相中乙二醇丁醚的含量为76.6％，采出轻相馏分约15％时，检测釜液中乙二醇丁醚残留量11ppm。
由上述实施例可以看出，通过采用常压精馏，分相采出的方法，可将废水原料中的乙二醇丁醚含量降低到100ppm以下的水平，同时塔顶得到50-80％的高浓度乙二醇丁醚馏分，既解决了因废水中含有乙二醇丁醚而出现的污染环境的问题，又能将乙二醇丁醚高效回收。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：废水原料经过预热后进行精馏，精馏得到的塔顶馏分降温到60-90℃得到冷凝液，将得到的冷凝液进行静置、分相，分相过程中分相罐内温度始终保持60℃以上，精馏后的重组分为不含乙二醇丁醚的废水；
步骤二：轻相组分即为高浓度乙二醇丁醚，重相组分返回精馏塔进行精馏；
脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的装置，包括精馏塔(1)、冷凝器(2)和分相回流罐(3)，精馏塔(1)的塔顶为塔出料口(101)，塔身设置有塔进料口(102)和塔回流口(103)，冷凝器(2)内包括两条管路，物料经过冷凝器(2)的第一管路后通过塔进料口(102)进入到精馏塔(1)中，塔出料口(101)连接冷凝器(2)的第二管路，然后连接分相回流罐(3)的罐进口(301)，分相回流罐(3)包括罐进口(301)、重组分罐出口(302)和轻组分罐出口(303)，重组分罐出口(302)与塔回流口(103)连接。
2.根据权利要求1所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：精馏过程在常压或微正压下操作。
3.根据权利要求1所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：废水原料中乙二醇丁醚的浓度小于等于10％。
4.根据权利要求1所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：冷凝器(2)的第一管路的两端分别为第一冷凝器进口(201)和第一冷凝器出口(202)，冷凝器(2)的第二管路的两端分别为第二冷凝器进口(203)和第二冷凝器出口(204)，原料通过第一冷凝器进口(201)进入冷凝器(2)，然后从第一冷凝器出口(202)到达塔进料口(102)后进入精馏塔(1)；塔出料口(101)与第二冷凝器进口(203)相连，第二冷凝器出口(204)与分相回流罐(3)的罐进口(301)相连。
5.根据权利要求1所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：罐进口(301)位于分相回流罐(3)的顶部，重组分罐出口(302)和轻组分罐出口(303)位于分相回流罐(3)的底部，且重组分罐出口(302)和轻组分罐出口(303)之间设置有分隔板(304)，分隔板(304)的高度低于分相回流罐(3)在竖直方向的高度，罐进口(301)在竖直方向上位于分隔板(304)设置了重组分罐出口(302)的一侧。
6.根据权利要求1所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：精馏塔(1)的塔底设置有塔底出口(104)和塔底再沸器(105)。
7.根据权利要求1所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：重组分罐出口(302)与塔回流口(103)之间设置有回流泵。
8.根据权利要求1所述的脱除并回收涂料废水中乙二醇丁醚的方法，其特征在于：冷凝器(2)与分相回流罐(3)之间设置有尾冷凝器(4)。
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