一种苯酚丙酮生产废水的处理工艺

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种苯酚丙酮生产废水的处理工艺。

背景技术

苯酚丙酮的工艺生产过程中，需要加入硫酸作为催化剂，加速过氧化氢异丙苯的分解从而获得苯酚丙酮初级产品。此种工业废水具有高盐、高COD、低pH值的特征。

苯酚丙酮生产废水常规的处理工艺是经过多效蒸发浓缩结晶系统，将废水中的硫酸钠从水中提取出来，从而降低污水的含盐量。多效蒸发浓缩结晶系统，是由相互串联的多个蒸发器组成，料液由第一效到最末效的依次浓缩，在最末效达到过饱和而结晶析出，由此实现料液的固液分离；分离后得到二次废水(二次废水可能含有微量低沸点有机物)和浓缩晶盐废液，浓缩晶盐废液主要为硫酸钠盐和部分高沸点有机聚合物，浓缩晶盐废液最后焚烧处理为无机盐废渣；二次废水经常规的生化处理系统后，达标排放。

但苯酸丙酮生产废水的多效蒸发浓缩结晶系统在运行一定时间后，在母液罐和蒸发器中有黑色焦油状物质出现，导致蒸发器的蒸发能力降低，蒸汽流量逐步降低，随着蒸发装置的继续运行，黑色焦油状物质逐渐累积，同时黑色焦油状物质与硫酸钠混合在一起，极其坚硬地堵在系统中，直至多效蒸发浓缩结晶系统不能运行，同时随着系统运行出现波动，二次废水经常规的生化处理后的外排水不能正常达到外排指标如：COD、酚含量等超标，最终导致苯酚丙酮生产主装置不能正常生产。

为维持苯酚丙酮生产主装置的运行，企业只能是承受着巨大的排污费用，过于昂贵的污水处理费用，也让企业难以承受。另一方面，国家环保日趋严格和合规化，采用原有方法已完全不能达到企业正常生产的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种苯酚丙酮生产废水的处理工艺。针对苯酚丙酮生产装置工业废水目前存在的问题，针对多效蒸发浓缩结晶系统，将废水中的黑色焦油状物质及时移出蒸发系统，保证苯酚丙酮生产废水的多效蒸发浓缩结晶系统的稳定运行。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

发明人了解到，物理除盐采用的是多效蒸发除盐，通过蒸发浓缩，将硫酸钠从废水中分离出来，降低废水的盐含量。但是在除盐预处理过程中出现了黑色焦油状物质，堵塞装置，使得预处理无法进行。

黑色焦油状聚合物是属于初始生产废水经多效蒸发浓缩结晶系统后，某些组份浓度升高后，发生了化学反应生产了此类更大分子量的物质，即是黑色焦油状聚合物，随着蒸发装置的继续运行，黑色焦油状物质逐渐累积，同时此物质与过饱和析出的硫酸钠混合在一起，则混合物极其坚硬地堵在系统中，直至多效蒸发浓缩结晶系统不能运行。

本发明对于多效蒸发浓缩结晶系统的工艺装置进行了改进，解决黑色焦油堵塞装置问题，改善水质，便于废水进行后续生化处理和多效蒸发浓缩结晶系统长周期正常运行，具体方案如下：

一种苯酚丙酮生产废水的处理工艺，主要包括前预处理、低温降膜蒸发浓缩、二次预处理、强制蒸发浓缩结晶和除杂五个工序；步骤如下：

(1)前预处理工序：将苯酚丙酮生产废水经预热后，进入一次闪蒸塔或汽提塔，塔顶脱出的低沸点有机物和部分水进入苯酚丙酮主装置回收溶剂塔处理或进入废水处理站厌氧酸化工序，塔底液输送到下个工序；

本发明中，在第一个蒸发装置即低温降膜蒸发浓缩系统前增加预处理工序，将初始苯酚丙酮生产废水中低沸点物质通过闪蒸或汽提预处理工序将其移出；有效地减少了多效蒸发浓缩结晶系统中低沸点物质，因此在第一个低温降膜蒸发浓缩系统中低沸点有机物累积并发生化学反应生成更大分子量物质的机率大大减少，延长了蒸发系统堵塞不能正常运行的周期；

(2)低温降膜蒸发浓缩工序：将塔底液通入低温降膜蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，其中降膜循环泵、降膜加热器与降膜分离室形成一个蒸发循环体系，废水经加热室流动过程中受新鲜生蒸汽或二次蒸汽加热，废水在降膜分离室内进行气液分离，废水浓度提高至15-20wt％；

(3)二次预处理工序：将低温降膜蒸发浓缩工序处理后的废水经预热后，进入二次闪蒸塔或汽提塔，进一步去除累积的低沸点有机物，塔顶气相物质和部分水冷凝后进入苯酚丙酮主装置回收溶剂塔处理或进入废水处理站厌氧酸化工序；塔底液输送到自动过滤器，滤除废水中悬浮性黑色焦油状物质，过滤后的高盐废水输送进入下个工序；

本发明中，在第二个蒸发装置即强制蒸发浓缩结晶系统前增加预处理工序，将在经第一个蒸发装置累积的低沸点物质通过闪蒸或汽提再处理工序将其移出；将在第一个蒸发装置中低沸点物质发生化学反应生成的更大分子量物质通过过滤再处理工序将其移出；则黑色焦油状物质大大减少了不断地累积，大大减少了堵塞在蒸发系统中的机率，延长了蒸发系统正常运行的周期；

(4)强制蒸发浓缩结晶工序：将高盐废水进入强制蒸发浓缩结晶装置进行蒸发浓缩结晶，其中进料泵、强制循环泵、加执器与结晶分离室形成一个蒸发循环体系，高盐废水经一效强制加热器加热，高盐废水进入结晶分离室后沸腾蒸发，在分离器内进行气液固分离，在最后强制蒸发系统废水浓度提高至40-50wt％；

本发明中，将一个多效蒸发浓缩结晶系统分成两个多效蒸发浓缩结晶系统，根据初始生产废水中硫酸钠浓度远低于其饱和浓度的特性，则第一个多效蒸发浓缩结晶系统，采用低温降膜蒸发浓缩系统，其系统中硫酸钠盐未达到饱和状态，无结晶硫酸钠盐析出，同时由于降膜式蒸发器，物料的停留时间很短，传热系统高，浓缩快等优势；第二个多效蒸发浓缩结晶系统，采用强制蒸发浓缩结晶系统。

本发明中，在第二个蒸发装置即强制蒸发浓缩结晶系统中有机物浓缩废液不可避免地会不断累积，最终也会导致在第二个蒸发装置堵塞管道和设备，直至强制蒸发浓缩结晶系统不能运行。

(5)除杂工序：将所得二次浓缩液输送至薄膜蒸发器，通过旋转刮板式薄膜蒸发进行进一步浓缩；将二次浓缩液的有机物浓缩到80-85wt％的浓度，含盐颗粒的高沸物残液，其自流入废物收集桶，焚烧处理。

本发明中，增加除杂后处理工序，即在第二个蒸发装置后得到的浓缩废液为起点，经过旋转刮板式薄膜蒸发进行进一步浓缩，将水份进一步蒸发出来，高沸点有机物和过饱和析出的硫酸钠混合在一起，从旋转刮板式薄膜蒸发器底部移出；这样不仅避免了更多蒸发浓缩液作为危险废液处理时的环境问题和资源浪费，而且提高了第二个蒸发装置即强制蒸发浓缩结晶系统结晶硫酸钠固体盐的质量。

进一步地，所述预热的温度为70-90℃，汽提塔的操作压力为15-30kPa。

进一步地，步骤(2)中，新鲜蒸汽以顺流方式进入低温降膜蒸发浓缩装置的一效加热器，换热后为蒸汽凝水；从一效分离室出来的二次蒸汽进入二效加热室加热废水；依次类推，最后一效分离室的二次蒸汽经冷凝器冷凝后，为二次废水。

进一步地，步骤(3)中，高盐废水在加热器内的流速为1.8-2.5m/s

进一步地，步骤(4)中，新鲜蒸汽以顺流方式进入强制蒸发浓缩结晶系统的一效加热器，换热后为蒸汽凝水；从一效分离室出来的二次蒸汽进入二效加热室加热废水；依次类推，最后一效分离室的二次蒸汽经冷凝器冷凝后，为二次废水。

进一步地，一效加热器的操作压力为200-400kPa，操作温度为145-155℃；一效分离室的操作压力为150-200kPa，操作温度为140-150℃；最后一效分离室的操作压力为10-30kPa，操作温度为60-80℃。

进一步地，步骤(4)中，蒸发浓缩液停留在结晶分离室内育晶，然后排出分离器，再进入沉降器进一步增稠，盐浆上清液通过溢流装置进入二级浓缩液罐；沉降器底部的盐浆进入离心机分离出硫酸钠盐，离心母液返回一级浓缩液罐进入第(1)或第(3)步骤再次去除低沸点有机物，减少蒸发系统黑色焦油状物质生成，保证装置长周期正常运行，延长设备清洗周期。

进一步地，通过离心和溢流的母液返回第(4)步骤继续强制蒸发结晶；在蒸发浓缩倍数增大时，可外排部分母液进入除杂工序进行后续处理，保证第(4)步骤有机物浓度在8wt％以下。

进一步地，步骤(5)中，通过旋转刮板式薄膜蒸发进行进一步浓缩；用0.7MPa蒸汽或导热油加热，薄膜蒸发器的蒸发系统的压力控制在5-15kPa，温度控制在90-160℃，将二次浓缩液的有机物浓缩到80-85wt％浓度，含盐颗粒的高沸物残液，其自流入废物收集桶，去焚烧处理。

进一步地，本工艺采用DCS自动控制。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)传统的苯酚丙酮生产废水采用一级蒸发浓缩结晶系统，但此系统长期运行后，蒸发浓缩的有机物和反应生成的黑色焦油状聚合物会逐渐累积，导致堵塞管道和设备，最后蒸发浓缩系统不能运行。本发明根据不同阶段苯酚丙酮生产废水的特性，分阶段直接采用蒸发浓缩系统，方式为低温降膜蒸发浓缩系统和强制蒸发浓缩结晶系统，能有节能降耗的优势；

(2)本发明中，低温降膜蒸发浓缩系统是因为苯酚丙酮废水初始浓度比较低，蒸发后物料浓度又远低于饱和浓度不会产生晶体堵管，它具有物料的停留时间很短，传热系统高，浓缩快等优势；

(3)本发明中，强制蒸发浓缩结晶系统通过控制母液内循环流量和晶浆密度，达到控制结晶生长速率的目的，同时可以很好地避免器壁结疤现象；通过控制母液外循环流量，可以调节传热系数和母液的过饱和度，使结晶操作稳定运行；

(4)采用本发明的技术方法，在两次蒸发浓缩系统前增加闪蒸或汽提和过滤技术，可以有效地将废水中低沸点的有机物和在蒸发高温下反应生成的黑色焦油状聚合物移出蒸发浓缩系统，保证蒸发浓缩系统长周期正常运行，提高蒸发系统的稳定性，大幅度延长设备清洗周期；

(5)采用本发明的技术方法，在蒸发浓缩系统后增加薄膜蒸发除杂工序，通过旋转刮板式薄膜蒸发技术，可以有效地将废水中反应生成的高沸点的聚合物移出蒸发浓缩系统，保证蒸发浓缩系统长周期正常运行，提高蒸发系统的稳定性，大幅度延长设备清洗周期和提高副产硫酸钠盐的纯净度；

(6)本发明方法二次预处理工序采用的过滤器是自动化生产设备，由壳体、滤芯、反吹扫机构和差压控制器等部分组成，通过压差控制，定时控制自动吹扫滤芯，当过滤器内杂质积聚在滤芯表面引起进出口压差增大到设定值，或定时器达到预置时间时，控制箱发出信号，驱动反吹扫机构。通过该过滤器能阻截去除废水中的黑色焦油状聚合物，以保护蒸发浓缩系统中的加热器，防止加热器结垢和加热管堵塞；

(7)本发明中，苯酚丙酮生产废水的传统蒸发浓缩结晶系统只能得到废钠盐，企业将其作为危险固废处理。本发明采用的技术方法，可以得到较纯净的硫酸钠盐，回用于造纸工业、玻璃工业等，增加企业效益，减轻环境的负担，实现清洁生产和资源的再利用；

(8)本发明中，蒸发系统采用负压，降低热源的要求，同时对热源多级利用，有效节约能源；低温降膜蒸发浓缩系统产生的二次废水可回用于生产，提高水的重复利用率，废液的减量化效果明显，节约废液处理费用；采用DCS自动控制，操作管理方便，安全稳定性高。

附图说明

图1为本发明工艺框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种苯酚丙酮生产废水的处理工艺，主要包括前预处理、低温降膜蒸发浓缩、二次预处理、强制蒸发浓缩结晶和除杂五个工序；步骤如下：

(1)前预处理工序

苯酚丙酮生产废水经预热到70-85℃后，进入一次闪蒸塔或汽提塔，塔操作压力为15-30kPa，脱出的低沸点有机物和部分水进入苯酚丙酮主装置回收溶剂塔处理或进入废水处理站厌氧酸化工序；塔底液通过泵输送到第二个工序。

(2)低温降膜蒸发浓缩工序

第(1)步骤处理后的废水进入低温降膜蒸发浓缩系统进行蒸发浓缩，经过降膜循环泵、降膜加热器与降膜分离室形成一个蒸发循环体系，废水经加热室流动过程中受新鲜生蒸汽或二次蒸汽加热，废水在降膜分离室内进行气液分离器，废水浓度提高至15-20wt％。

其中，新鲜蒸汽以顺流方式进入低温降膜蒸发浓缩系统的一效加热器(操作压力为200-400kPa，操作温度为145-155℃)，换热后为蒸汽凝水；一效分离室(操作压力为150-200kPa，操作温度为140-150℃)，出来的二次蒸汽进入二效加热室加热废水；依次类推，最后一效分离室(操作压力为10-30kPa，操作温度为60-80℃)的二次蒸汽经冷凝器冷凝后，为二次废水，直接进入废水处理站，如二次废水达到企业外排放标准或回用标准，可直接外排或回收。

(3)二次预处理工序

经第(2)步骤处理后的废水中低沸点有机物含量增加，黑色焦油状物质会逐渐在第(2)步聚工序中反应生成，因此将第(2)步骤处理后的废水经预热70-90℃后，进入二次闪蒸塔或汽提塔，塔操作压力为15-30kPa，进一步去除累积的低沸点有机物，塔顶气相物质和部分水冷凝后进入苯酚丙酮主装置回收溶剂塔处理或进入废水处理站厌氧酸化工序；塔底液通过泵输送到自动过滤器，滤除废水中悬浮性黑色焦油状物质。过滤后的高盐废水通过泵输送进入第(4)步骤。

(4)强制蒸发浓缩结晶工序

第(3)步骤处理后的高盐废水进入强制蒸发浓缩结晶系统进行蒸发浓缩结晶，经过进料泵、强制循环泵、加执器与分离室形成一个蒸发循环体系，高盐废水经一效强制加热器加热，加热介质是新鲜生蒸汽，高盐废水进入结晶分离室后沸腾蒸发，以一定的流速(1.8-2.5m/s)通过加热管及强制循环加热器保持一定的静压，可以减缓循环蒸发器换热管的结垢。在分离器内进行气液固分离，在最后强制蒸发系统废水浓度提高至40-50％。

新鲜蒸汽以顺流方式进入强制蒸发浓缩结晶系统的一效加热器(操作压力为200-400kPa，操作温度为145-155℃)，换热后为蒸汽凝水；一效分离室(操作压力为150-200kPa，操作温度为140-150℃)，出来的二次蒸汽进入二效加热室加热高盐废水；依次类推，最后一效分离室(操作压力为10-30kPa，操作温度为60-80℃)的二次蒸汽经冷凝器冷凝后，形成二次废水，直接进入废水处理站处理。

蒸发浓缩液停留在结晶分离室内育晶，待结晶盐浓度达到要求后，通过盐浆泵排出分离器，再进入沉降器进一步增稠，盐浆上清液通过溢流装置进入二级浓缩液罐；沉降器底部的盐浆进入离心机分离出硫酸钠盐，离心母液返回一级浓缩液罐进入第(1)步骤或第(3)步骤再次去除低沸点有机物，减少蒸发系统黑色焦油状物质生成，保证装置长周期正常运行，延长设备清洗周期。

通过离心和溢流的母液返回第(4)步骤继续强制蒸发结晶；在蒸发浓缩倍数增大时，可外排部分母液进入第(5)步骤的除杂工序进行后续处理，保证第(4)步骤有机物浓度在8％以下。

(5)除杂工序

将经过第(4)步骤所得二次浓缩液通过薄膜进料泵输送至薄膜蒸发器，通过旋转刮板式薄膜蒸发进行进一步浓缩；用0.7MPa蒸汽或导热油加热，薄膜蒸发器的蒸发系统的压力控制在5-15kPa，温度控制在90-160℃，将二次浓缩液的有机物浓缩到80-85％浓度，含盐颗粒的高沸物残液，其自流入废物收集桶，去焚烧处理。

实施例1

某苯酚丙酮生产装置排出的工业废水

废水水量1000kg/h，废水中COD浓度1.15×10

实施例2

某苯酚丙酮生产装置排出的工业废水

废水水量2000kg/h，废水中COD浓度1.23×10

实施例3

某苯酚丙酮生产装置排出的工业废水

废水水量800kg/h，废水中COD浓度8×10

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。