從聚酯廢水中回收乙二醇和乙醛的方法技術

本發明專利技術公開了一種從聚酯廢水中回收乙二醇和乙醛的方法。它包括如下步驟：１）聚酯廢水經汽提塔汽提后，汽提塔塔頂出料通過低于２０℃水間壁冷凝，得到含有２－甲基－１，３－二氧戊環、乙醛和水的塔頂冷凝液；該冷凝液在非均相酸性催化劑催化下，通過間歇反應精餾，將其中２－甲基－１，３－二氧戊環在５０－２００℃下水解為乙醛和乙二醇水溶液；２）上述乙醛，用水在低于２０℃下通過吸收方式回收，得到乙醛產品；３）上述乙二醇水溶液，通過精餾塔濃縮得純度大于９８％的乙二醇產品。本發明專利技術避開了汽提塔塔頂出料焚燒處理中安全性差等問題，還能得到乙二醇和乙醛產品，變廢為寶，具有明顯的經濟和環境效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。具體是將聚酯廢水經汽提塔汽提后，產生的含有2-甲基-1，3-二氧戊環和乙醛的塔頂冷凝液，在固體酸性催化劑作用下，將其中的2-甲基-1，3-二氧戊環水解生成乙醛和乙二醇，并同時分離乙醛和乙二醇。
技術介紹
聚酯(PET)又稱滌綸或聚酯樹脂，國內企業普遍采用對苯二甲酸和乙二醇直接酯化法生產。該法生產過程中產生的聚酯廢水主要由噴射廢水和酯化廢水組成，其化學耗氧量CODcr普遍在30000mg/L左右。聚酯廢水中主要有機污染物質是乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊環和乙二醇，其中易揮發組分乙醛(b.p.20.8℃)和2-甲基-1，3-二氧戊環(b.p.81.5℃)占總有機污染物的80％以上(聚酯工業，2005，V.18，No.5，53-55)。國內許多企業采用生化或物化-生化方法對聚酯廢水進行處理，但由于醛類等物質毒性太強，對細菌生長不利，造成生化方法處理效率低下，且如此高的CODcr也使得生化處理成本過高。汽提是處理水溶液中少量易揮發組分的一種經濟有效的辦法，最近國內有許多企業采用汽提方法處理聚酯廢水。聚酯廢水經汽提以后，從汽提塔塔底出來的釜液CODcr可降到5000mg/L以下，基本不含有乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環等易揮發組分，可進行有效的后續生化處理。汽提塔塔頂出料則通入熱媒爐直接焚燒處理，并綜合利用其產生的熱能(聚酯工業，2004，V.17，No.4，51-52；聚酯工業，2005，V.18，No.5，53-55)。聚酯廢水汽提塔塔頂出料通過焚燒，利用熱能的辦法存在如下缺點1)乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環被白白燒掉，轉化為CO2，浪費資源；2)乙醛、2-甲基-1，3-二氧戊環易爆炸，因此焚燒處理需要良好的安全控制措施；3)在燃燒不充分時，還可能引起大氣的二次污染；實踐中發現，乙醛的少量不完全燃燒產物乙酸，會對設備產生嚴重的腐蝕。鑒于如上諸多問題，一些企業想不進行焚燒處理，而采用回收其中有機物的辦法，但因回收后產品2-甲基-1，3-二氧戊環的市場問題而受到制約。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種。包括如下步驟1)聚酯廢水經汽提塔汽提后，汽提塔塔頂出料通過低于20℃水間壁冷凝，得到的含有2-甲基-1，3-二氧戊環、乙醛和水的塔頂冷凝液；該冷凝液在非均相酸性催化劑催化下，通過間歇反應精餾，將其中的2-甲基-1，3-二氧戊環在50-200℃下水解生成乙醛和乙二醇水溶液；2)上述乙醛，用水在低于20℃下通過吸收方式回收，得到乙醛產品；3)上述乙二醇水溶液，通過精餾塔濃縮脫水得純度大于98％的乙二醇產品。所述的塔頂冷凝液的質量百分比組成為2-甲基-1，3-二氧戊環5-50％、乙醛5-50％、其余為水。非均相酸性催化劑為酸性離子交換樹脂、沸石等。2-甲基-1，3-二氧戊環的塔頂冷凝液水解溫度為50-150℃。本專利技術中，聚酯廢水汽提塔塔頂冷凝液經過上述反應和分離后，可以得到產品乙二醇和乙醛，所選用的催化劑為非均相酸性催化劑，如酸性離子交換樹脂，可以方便地與產物分離，并可回收利用。與原有的焚燒工藝相比，不僅避開了安全性差等問題，還能得到附加值高的乙二醇和乙醛產品，變廢為寶，具有明顯的經濟和環境效益。具體實施例方式聚酯廢水通過汽提塔汽提處理后，從汽提塔塔底出來的釜液可進行有效的生化處理；汽提塔塔頂出料，通過低于20℃水間壁冷凝，得到汽提塔塔頂冷凝液。該冷凝液為含有乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環等的水溶液。對某聚酯廠提供的汽提塔塔頂冷凝液進行氣相色譜分析可得，冷凝液約含25％的2-甲基-1，3-二氧戊環，15％的乙醛。聚酯廢水組成的波動，或汽提塔蒸汽用量的變化，會引起塔頂冷凝液中乙醛和2-甲基-1，3-二氧戊環含量的波動。本專利技術采用化學反應的方法，將2-甲基-1，3-二氧戊環水解生成乙醛和乙二醇，并同時分離乙醛和乙二醇。乙醛和乙二醇都是市場需求量很大的大宗化工產品。本專利技術所采用的化學反應，即2-甲基-1，3-二氧戊環水解生成乙醛和乙二醇的反應如下 眾所周知，縮醛類物質如2-甲基-1，3-二氧戊環水解反應較慢，在酸性催化劑存在下可明顯加速反應速度。酸性催化劑可以為有機酸、無機酸或酸性離子交換樹脂。均相酸性催化劑，如對甲苯磺酸、硫酸、鹽酸等，在水溶液中與產品乙二醇的分離困難，因此上述反應體系適宜采用非均相的酸催化劑，如轉化為氫型的酸性陽離子交換樹脂、沸石等。本專利技術所采用的是轉化為氫型的酸性陽離子交換樹脂催化劑，具體可以為大孔苯乙烯型強酸陽離子交換樹脂、強酸性陽離子交換樹脂或弱酸性陽離子交換樹脂，具體型號如AMBERLYST 15，732型離子交換樹脂，HD-8型苯乙烯陽離子交換樹脂等。本專利技術所采用的沸石催化劑，具體型號可以為HY型沸石，Hβ型沸石，HZSM-5型沸石等。本專利技術所采用的非均相的酸催化劑用量為2-甲基-1，3-二氧戊環質量的1％-50％。2-甲基-1，3-二氧戊環水解反應屬于可逆反應，要使反應完全，必須不斷移出產物乙醛。即將原塔頂冷凝液中的乙醛和反應生成的乙醛通過精餾的方式，從反應體系中不斷的移出，這樣即使反應向右進行，又使乙醛和乙二醇達到分離。本專利技術采用間歇反應精餾的方法，實現此目的。本專利技術所采用的間歇反應精餾方法為在反應釜中，加入塔頂冷凝液和一定量的非均相的酸性催化劑，維持反應溫度在50-150℃之間，在常壓或減壓條件下，使低沸點的乙醛不斷蒸出，由于溫度高時，部分2-甲基-1，3-二氧戊環會被蒸出，在反應釜上連接一段帶外回流的精餾填料段(精餾塔)。控制精餾填料段的回流比，使蒸出的少量2-甲基-1，3-二氧戊環回流到反應體系，同時使乙醛不斷蒸出；蒸出的乙醛利用吸收方法進行回收。利用過濾方法回收離子交換樹脂催化劑，得到的濾液即為乙二醇水溶液。通過上述間歇反應精餾方法處理，可直接生產不同濃度的乙醛產品，例如40％濃度的乙醛水溶液。通過上述間歇反應精餾方法處理，得到乙二醇含量15-50％的水溶液，可進入乙二醇精餾塔精餾脫水，去水后乙二醇產品純度可達98％以上，可重新作為聚酯原料或其它用途使用。下面結合具體實施例對本專利技術作進一步說明實施例1某聚酯廠聚酯廢水經汽提塔處理后，汽提塔塔頂出料，通過10℃水間壁冷凝，得到的汽提塔塔頂冷凝液。氣相分析得該水溶液中含25％的2-甲基-1，3-二氧戊環和15％的乙醛。在裝有溫度計、機械攪拌和精餾填料段的1000mL三口燒瓶中，放入該塔頂冷凝液400g，18g HZSM-5型沸石催化劑，恒溫油浴加熱到135℃。精餾填料段的外回流通過5℃冷卻水冷凝，控制精餾填料段的回流比，使被蒸出的少量2-甲基-1，3-二氧戊環不斷回流到反應體系，而乙醛被不斷移出。移出的乙醛，通入裝有150mL水的吸收瓶中(低于5℃)。維持135℃下，水解反應10小時。然后停止加熱反應，冷卻，過濾回收沸石催化劑。得到的濾液，減壓蒸去大部分水后，可濃縮得含量85％左右的乙二醇水溶液，GC分析該溶液中只含乙二醇和水兩種物質。采用精餾方式進一步提純，除去余下的水份，可得乙二醇產品50g，內標法氣相分析得乙二醇純度99.8％。乙醛吸收后得含量為38％的乙醛水溶液240g。實施例2同實施例1冷凝得到聚酯廢水汽提塔塔頂冷凝液。在裝有溫度計、機械攪拌和精餾填料段的500mL三口燒瓶中，放本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從聚酯廢水中回收乙二醇和乙醛的方法，其特征在于，包括如下步驟：１）聚酯廢水經汽提塔汽提后，汽提塔塔頂出料通過低于２０℃水間壁冷凝，得到的含有２－甲基－１，３－二氧戊環、乙醛和水的塔頂冷凝液；該冷凝液在非均相酸性催化劑催化下，通過 間歇反應精餾，將其中的２－甲基－１，３－二氧戊環在５０－２００℃下水解得到乙醛和乙二醇水溶液；２）上述乙醛，用水在低于２０℃下通過吸收方式回收，得到乙醛產品；３）上述乙二醇水溶液，通過精餾塔濃縮、脫水得到純度大于９８％的乙二 醇產品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：房升，朱明喬，梁燕，韓艷，何潮洪，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]