CN107445802B - 一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法。酯化废水进入气提塔处理，从气提塔顶部引出的气提尾气冷凝液进入乙醛精馏塔，经乙醛精馏塔处理后，在塔顶回收乙醛；塔底废水进入二次气提塔，塔顶轻组分气体再次进入气提系统循环处理或送入热媒炉焚烧；二次气提塔底的乙二醇水溶液直接进入聚酯车间的酯化分离塔进行分离回用；该经二次汽提后进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液中轻组分有机物的含量足够低。本发明通过二次气提塔对乙醛精馏塔底废水进一步除杂提纯，使进入酯化分离塔的回用乙二醇溶液组分更加纯净，减轻了轻组分进入酯化分离塔对生产操作系统产生的影响，使生产操作系统更加稳定，消除了回用乙二醇对最终产品的影响。

Description

一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法

技术领域

本发明属于聚酯生产技术领域，涉及一种聚酯废水的处理和回收，特别涉及一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法。

背景技术

聚酯(PET)纤维是纺织工业最主要的原料。据统计，2016年我国聚酯产能约4800万吨，已占世界的近70％，是全球聚酯涤纶产业链最大、最有影响力的生产大国。据报道，国内每生产1吨的化学纤维耗水量平均约为2.4吨，而污水排放量平均为1.78吨。每生产1吨的聚酯(PET)，仅酯化反应阶段直接生成废水就约达0.2吨(对苯二甲酸(PTA)+乙二醇生成酯化物+水)。面对我国4800万吨产能的聚酯产品，其中排放酯化废水超过960万吨，占整个聚酯化纤行业排放污水的10％左右。

聚酯生产的酯化过程会产生大量的工业废水即酯化废水，酯化废水中有机物含量较高，且成分较复杂，主要为乙醛、乙二醇(EG)、2-甲基-1,3-二氧戊环(简称2-MD)等杂环化合物，总有机物浓度约为2％，废水COD值一般为20000-30000mg/L。这些有机物如果排放到河湖会污染水体，排到空气中会污染大气，给人类生存的环境和身体健康造成严重危害。近年来，处理这类废水的传统方式是先汽提焚烧乙醛等轻组分有机物再进行生化处理。但是焚烧这类有机物存在安全问题，而且燃烧不充分也会造成二次污染，面临着环保问题。从经济性角度考虑，将气提后富含乙醛的尾气作为燃料送到热媒炉烧掉不是一种环保、减排和增效的理想途径，而是一种对宝贵资源的浪费。

乙醛和乙二醇是重要的化工原料，回收的乙醛可直接销售给下游企业，回收的乙二醇可直接回用于聚酯车间，直接节省原料成本。

目前，关于聚酯废水中回收乙醛和乙二醇的技术在本申请发明人以往的多篇专利(如专利号：ZL 201110279148.X，ZL 201010602167.7，ZL 201010141771.4，ZL201310074793.7，ZL201510497477.X)中已有阐述。但是，现有的这些专利技术在实际生产应用过程中，发现存在一些问题。以ZL 201310074793.7为例：

ZL 201310074793.7专利的工艺路线是：酯化废水进入气提塔处理，从气提塔顶部引出的气提尾气冷凝液进入乙醛精馏塔，经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到高纯度乙醛；乙醛精馏塔塔底废水(乙二醇水溶液)直接进入酯化单元的乙二醇分离塔(即酯化分离塔)，在乙二醇分离塔内完成乙二醇和水及其它有机物的分离，回收得到的乙二醇直接进入酯化反应釜，继续进行酯化反应(乙二醇和PTA等经酯化、预聚、终聚得到终产品聚酯纤维)。

由于乙醛精馏塔塔底废水(乙二醇水溶液)中除了含有较多的乙二醇，还含有较多(含量约为2％)的轻组分有机物(包括乙醛、2-甲基-1,3-二氧戊环和其它副产物)，这些轻组分有机物的沸点较低，如：乙醛的沸点为20.8℃，2-甲基-1,3-二氧戊环的沸点为82-83℃。该乙二醇水溶液直接进入聚酯车间的酯化分离塔进行分离回用时，这些轻组分有机物会影响酯化分离塔的操作。因为，在酯化分离塔中进行的主要是乙二醇与水的分离，乙二醇沸点197℃，水沸点100℃，所以，酯化分离塔塔顶温度要控制在100℃，而这些废水中的轻组分有机物会聚集在酯化分离塔的塔顶，增加了原有酯化废水中轻组分浓度，轻组分浓度升高，打破了原有塔建立的动态平衡，使塔顶温度下降，由此会引起酯化分离塔塔顶温度的较大波动，给生产操作系统稳定性带来较大的影响；此外还会影响到回用乙二醇的质量品质和利用乙二醇生产得到的最终产品聚酯纤维的质量品质，如色相、可纺性等。

发明内容

本发明的目的就在于：克服现有技术的不足，提供一种能减少轻组分及其它副产物对酯化分离塔的影响，保证回用乙二醇的质量品质及最终产品质量不受回用乙二醇的质量品质的影响的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法。

本发明进一步对聚酯废水中乙二醇和乙醛的回收技术进行升级改造，在前期自有发明(专利号：ZL 201310074793.7)的基础上再进行大胆改进，进一步对废水进行提纯，使进入酯化分离塔的废水组成进一步单一化，在大幅度降低装置能耗的同时，能进一步提升回收产品的质量品质，减小轻组分副产物对生产操作系统的影响，最大限度地减小回用乙二醇对最终产品聚酯纤维的质量品质的影响。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法如下：

酯化废水进入气提塔处理，从气提塔顶部引出的气提尾气冷凝液进入乙醛精馏塔，经乙醛精馏塔处理后，在塔顶回收乙醛；乙醛精馏塔塔底废水进入二次气提塔，塔顶轻组分气体再次进入气提系统循环处理或送入热媒炉焚烧；二次气提塔底的乙二醇水溶液直接进入聚酯车间的酯化分离塔进行分离回用；乙醛精馏塔塔底废水经过二次汽提塔进行二次气提，进一步除杂提纯处理后，进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液组分更加纯净，其中轻组分有机物的含量足够低，不会引起酯化分离塔塔顶温度的波动，不会给生产操作系统带来影响。

本发明的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，它是一个连续回收的过程，具体工艺过程如下：

酯化废水进入气提塔处理，在塔底得到气提废水送去污水处理站，在塔顶富集的气提尾气经过冷却后变成气提尾气冷凝液进入气提尾气凝液罐，再用废水输送泵送入换热器预热后进入乙醛精馏塔；

经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到乙醛蒸汽，乙醛蒸汽经塔顶冷凝器冷却后进入回流罐，一股乙醛用回流泵回流到乙醛精馏塔控制塔顶工艺，另一股溢流到乙醛中间罐，检验合格后引入到乙醛成品罐，从而得到纯度在99.5％以上的乙醛；乙醛精馏塔塔底富含乙二醇及少量的其它轻组分有机物的废水送去二次气提塔；

二次气提塔塔顶产生的少量的轻组分有机物和水蒸气可通过三通阀控制去向，一路可再次进入气提系统(气提塔入口或气提尾气凝液罐入口)循环处理，另一路可引入热媒炉焚烧(大多时候都是送去热媒炉焚烧)；经过净化后的二次气提塔底的乙二醇水溶液直接进入聚酯车间的酯化分离塔进行分离回用。这样，既节约了能量，又保证了酯化分离塔工艺参数的稳定和生产操作的稳定，又能保证产品的质量。

进一步地，进入气提系统循环处理的一路二次气提塔塔顶气，又通过三通阀分成两个支路控制去向，一个支路进入气提塔入口，另一个支路进入气提尾气凝液罐入口。

进一步地，乙醛精馏塔塔底废水经过二次汽提塔进行二次气提，进一步除杂提纯处理后，进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液中轻组分有机物的含量不高于0.1％。

进一步地，二次汽提塔塔底废水温度为100-150℃，塔顶温度为100-130℃，操作压力为0.01-0.2MPa。

进一步地，二次汽提塔通入的蒸汽量为：每吨废水进水，通入50-300公斤蒸汽，该蒸汽温度为145-152℃，该蒸汽压力400-500KPa。

本发明的有益效果：

本发明通过增加二次气提塔对乙醛精馏塔底废水进行二次气提，进一步除杂提纯，使进入酯化分离塔的回用乙二醇溶液组分更加纯净，减轻了轻组分进入酯化分离塔给生产操作系统带来的影响，使酯化分离塔的生产操作系统更加稳定，也消除了回用乙二醇对最终产品的影响。

本发明是在前期自有发明(专利号：ZL 201310074793.7)的基础上再进行大胆改进，进一步对废水进行除杂提纯，使进入酯化分离塔的废水组成进一步单一化，减少了轻组分及其它副产物对酯化分离塔的生产操作系统的影响，保证了回用乙二醇的质量品质，进而保证了最终产品质量不受回用乙二醇的质量品质的影响。

附图说明

图1是本发明的进行二次气提的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的连续回收方法的工艺流程图；

图2是原有的未进行二次气提的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的连续回收方法的工艺流程图；

图中：1-气提塔，2-气提尾气凝液罐，3-乙醛精馏塔，4-乙醛成品罐，5-二次汽提塔，6-酯化分离塔，7-酯化废水回流罐，8-三通阀。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。

按图1所示工艺流程，本发明的进行二次气提的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的连续回收方法工艺过程如下：

酯化废水进入气提塔处理，在塔底得到气提废水送去污水处理站，在塔顶富集的气提尾气经过冷却后变成气提尾气冷凝液进入气提尾气凝液罐，再用废水输送泵送入换热器预热后进入乙醛精馏塔；

经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到乙醛蒸汽，乙醛蒸汽经塔顶冷凝器冷却后进入回流罐，一股乙醛用回流泵回流到乙醛精馏塔控制塔顶工艺，另一股溢流到乙醛中间罐，检验合格后引入到乙醛成品罐，从而得到纯度在99.5％以上的乙醛；乙醛精馏塔塔底富含乙二醇及少量的其它轻组分的废水送去二次气提塔；

二次气提塔顶产生的少量的有机物和水蒸气可通过三通阀控制去向，一路可再次进入气提系统循环处理，另一路可引入热媒炉焚烧；这些二次气提塔塔顶气，大多时候是送去热媒炉焚烧。进入气提系统循环处理的一路二次气提塔塔顶气，又通过三通阀分成两个支路控制去向，一个支路可进入气提塔入口进行循环处理，另一个支路可进入气提尾气凝液罐入口进行循环处理。

经过净化后的二次气提塔底的乙二醇水溶液直接进入聚酯车间的酯化分离塔进行分离回用。从酯化分离塔顶出来的酯化废水进入回流罐，溢流进入酯化废水收集罐，再次进入气提塔循环处理。

按图2所示工艺流程，原有的未进行二次气提的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的连续回收方法工艺过程如下：

酯化废水进入气提塔处理，在塔底得到气提废水送去污水处理站，在塔顶富集的气提尾气经过冷却后变成气提尾气冷凝液进入气提尾气凝液罐，再用废水输送泵送入换热器预热后进入乙醛精馏塔；

经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到乙醛蒸汽，乙醛蒸汽经塔顶冷凝器冷却后进入回流罐，一股乙醛用回流泵回流到乙醛精馏塔控制塔顶工艺，另一股溢流到乙醛中间罐，检验合格后引入到乙醛成品罐，从而得到纯度在99.5％以上的乙醛；乙醛精馏塔塔底富含乙二醇及少量的其它轻组分的废水直接送去聚酯车间的酯化分离塔进行分离回用乙二醇，从酯化分离塔顶出来的酯化废水进入回流罐，溢流进入酯化废水收集罐，再次进入气提塔循环处理。

对比实施例1

以进行二次气提的本发明的工艺流程和原有的未进行二次气提的工艺流程进行对比说明。

以聚酯产能为100万吨/年的聚酯装置为例，年运行8000小时，每天产生酯化废水约570吨，采用图1所示的本发明的工艺流程，具体工艺参数：气提塔塔底温度100℃，塔顶温度99℃；乙醛精馏塔塔底温度110℃，塔顶温度50℃，每天可回收纯度为99.5％的乙醛5.7吨。二次气提塔塔底温度105℃，塔顶温度100℃，操作压力0.01MPa，二次气提提纯后进入聚酯车间酯化分离塔的废水(即回用乙二醇水溶液)组成为：

工艺	轻组分/％	乙二醇/％	水/％
				进行二次气提	0.08	8.70	91.22

该工艺，在保证乙醛和乙二醇的回收量上，由于乙醛精馏塔塔底废水经过二次汽提塔进行二次气提，进一步除杂提纯处理，进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液组分更加纯净，其中轻组分有机物的含量足够低(0.08％)，不会引起酯化分离塔塔顶温度的波动，不会给生产操作系统带来影响，能保证产品的质量稳定性。

采用图2所示的原有的工艺流程时，直接进入聚酯车间酯化分离塔的废水(即回用乙二醇水溶液)组成为：

工艺	轻组分/％	乙二醇/％	水/％
				未进行二次气提	1.50	8.70	89.8

该工艺，在保证乙醛和乙二醇的回收量上，因进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液中轻组分有机物的含量较高(1.50％)，会造成酯化分离塔的工艺参数塔顶温度的波动较大，会给生产操作系统带来较大影响，也会影响产品的质量稳定性。

对比实施例2

以进行二次气提的本发明的工艺流程和原有的未进行二次气提的工艺流程进行对比说明。

以聚酯产能为60万吨/年的聚酯装置为例，年运行8000小时，每天产生酯化废水约342吨，采用图1所示的本发明的工艺流程，具体工艺参数：气提塔塔底温度105℃，塔顶温度100℃；乙醛精馏塔塔底温度150℃，塔顶温度50℃，每天可回收纯度为99.8％的乙醛3.5吨。二次气提塔塔底温度140℃，塔顶温度130℃，操作压力0.2MPa，二次气提提纯后进入聚酯车间酯化分离塔的废水组成为：

工艺	轻组分/％	乙二醇/％	水/％
				进行二次气提	0.05	9.15	90.80

该工艺，在保证乙醛和乙二醇的回收量上，由于乙醛精馏塔塔底废水经过二次汽提塔进行二次气提，进一步除杂提纯处理，进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液组分更加纯净，其中轻组分有机物的含量足够低(0.05％)，不会引起酯化分离塔塔顶温度的波动，不会给生产操作系统带来影响，能保证产品的质量稳定性。

采用图2所示的原有的工艺流程时，直接进入聚酯车间酯化分离塔的废水组成为：

工艺	轻组分/％	乙二醇/％	水/％
				未进行二次气提	1.65	9.15	89.2

该工艺，在保证乙醛和乙二醇的回收量上，因进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液中轻组分有机物的含量较高(1.65％)，会造成酯化分离塔的工艺参数塔顶温度的波动较大，会给生产操作系统带来较大影响，也会影响产品的质量稳定性。

对比实施例3

以进行二次气提的本发明的工艺流程和原有的未进行二次气提的工艺流程进行对比说明。

以聚酯产能为160万吨/年的聚酯装置为例，年运行8000小时，每天产生酯化废水约920吨，采用图1所示的本发明的工艺流程，具体工艺参数：气提塔塔底温度102℃，塔顶温度101℃；乙醛精馏塔塔底温度125℃，塔顶温度49℃，每天可回收纯度为99.9％的乙醛9.5吨。二次气提塔塔底温度120℃，塔顶温度110℃，操作压力0.1MPa，二次气提提纯后进入聚酯车间酯化分离塔的废水组成为：

工艺	轻组分/％	乙二醇/％	水/％
				进行二次气提	0.04	9.50	90.46

该工艺，在保证乙醛和乙二醇的回收量上，由于乙醛精馏塔塔底废水经过二次汽提塔进行二次气提，进一步除杂提纯处理，进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液组分更加纯净，其中轻组分有机物的含量足够低(0.04％)，不会引起酯化分离塔塔顶温度的波动，不会给生产操作系统带来影响，能保证产品的质量稳定性。

采用图2所示的原有的工艺流程时，直接进入聚酯车间酯化分离塔的废水组成为：

工艺	轻组分/％	乙二醇/％	水/％
				未进行二次气提	1.55	9.50	88.95

该工艺，在保证乙醛和乙二醇的回收量上，因进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液中轻组分有机物的含量较高(1.55％)，会造成酯化分离塔的工艺参数塔顶温度的波动较大，会给生产操作系统带来较大影响，也会影响产品的质量稳定性。

从以上对比实施例可以看出，本发明通过二次气提塔对乙醛精馏塔底废水进一步除杂提纯，使进入酯化分离塔的回用乙二醇溶液组分更加纯净，减轻了轻组分进入酯化分离塔对系统产生的影响，使系统更加稳定，消除了回用乙二醇对最终产品的影响。

应该理解以上的叙述对于如权利要求所阐述的本发明仅仅是示例和说明性的，并非对其加以限制。根据本文所披露的本发明的内容，本发明的其它实施方案对于本领域的技术人员来说是显而易见的。应该指出的是本说明书和实施例仅应被看做为示例，本发明的实际范围和精神应由权利要求确定。

Claims (4)

1.一种聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，它是一个连续回收的过程；其特征在于，具体工艺过程如下：

酯化废水进入气提塔处理，在塔底得到气提废水送去污水处理站，在塔顶富集的气提尾气经过冷却后变成气提尾气冷凝液进入气提尾气凝液罐，再用废水输送泵送入换热器预热后进入乙醛精馏塔；

经乙醛精馏塔处理后，在塔顶收集到乙醛蒸汽，乙醛蒸汽经塔顶冷凝器冷却后进入回流罐，一股乙醛用回流泵回流到乙醛精馏塔控制塔顶工艺，另一股溢流到乙醛中间罐，检验合格后引入到乙醛成品罐，从而得到纯度在99.5％以上的乙醛；乙醛精馏塔塔底富含乙二醇及少量的其它轻组分有机物的废水送去二次气提塔；

二次气提塔塔顶产生的少量的轻组分有机物和水蒸气，再次送入气提系统进行循环处理；经过净化后的二次气提塔底的乙二醇水溶液直接进入聚酯车间的酯化分离塔进行分离回用；

进入气提系统循环处理的一路二次气提塔塔顶气，通过三通阀分成两个支路控制去向，一个支路进入气提塔入口，另一个支路进入气提尾气凝液罐入口；

乙醛精馏塔塔底废水经过二次气 提塔进行二次气提，进一步除杂提纯处理后，进入酯化分离塔的回用乙二醇水溶液组分更加纯净，其中轻组分有机物的含量不高于0.1％，足够低，不会引起酯化分离塔塔顶温度的波动。

2.根据权利要求1所述的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于，将二次气提塔塔顶气，送去热媒炉焚烧。

3.根据权利要求1或2所述的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于，二次气 提塔塔底废水温度为100-150℃，塔顶温度为100-130℃，操作压力为0.01-0.2MPa。

4.根据权利要求1或2所述的聚酯废水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于，二次气 提塔通入的蒸汽量为：每吨废水进水，通入50-300公斤蒸汽，该蒸汽温度为145-152℃，该蒸汽压力为400-500KPa。

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