BDO蒸馏废液回收工艺的研发

摘要

在雷珀法(Reppe)生产BDO的精制工艺中使用刮膜式蒸发器蒸馏精制BDO,其釜底会产生BDO蒸馏废液。据统计,每生产1吨BDO可产生约100kg的该废液,其为深色粘稠且含盐量高的残液,主要成分为BDO、高沸杂醇、醚类低聚物、氢氧化钠、甲酸钠、少量高聚物及固体残渣。因此,从该废液中回收BDO及其他组分,不仅能减少环境污染,而且具有可观的经济效益。部分企业采用蒸馏的方法直接回收废液中的BDO,但是回收效果不理想,并且剩余的蒸馏底物很难在回收利用。
　　本课题提出采用盐析-萃取的方法对废液进行脱盐、脱杂预处理后,再进行减压间歇蒸馏分离以及解聚反应的简单循环工艺,以充分回收废液中的BDO、DHF、3-四氢呋喃甲醇等多种产品。
　　首先,研究了盐析-萃取的机理以及工艺最优条件的选择。通过改变盐析剂、萃取剂、硫酸用量和温度等条件,确定了最佳的盐析-萃取条件为废液∶萃取剂∶盐析剂∶硫酸的质量比为1:1:0.3:0.09。废液经过盐析-萃取预处理后,下层为硫酸钠和固体残渣的水相混合液,上层为BDO、醚类低聚物、杂醇、高聚物及少量水分等的油相。
　　其次,将油相泵入蒸馏设备中在不同的沸程下分别回收 BDO及其他组分,并收集蒸馏后剩余的底物。对于收集的BDO粗产品,采用红外光谱仪对其结构进行表征,采用气-质联用仪对其进行定性和定量分析。另外,简单的介绍了副产物3-四氢呋喃甲醇的生成机理。
　　然后,以上一步收集的蒸馏釜底底物为原料,用硫酸作催化剂对原料进行水解反应,并对水解工艺进行优化。在单因素的基础上,以BDO及DHF的总解聚回收率为考察指标,采用正交试验确定最佳水解工艺条件为解聚温度为165℃,料液比为1:1.5,硫酸质量浓度为8％,反应时间为4h,在此条件下进行解聚反应,解聚回收率达38.3％。
　　最后,为了缩短废液回收周期及降低回收成本,本文对废液回收的工艺过程进行了优化,并且对优化后的工艺进行物料衡算。经过优化后 BDO的回收率达23.9％,DHF的回收率达8.5％,3-四氢呋喃醇的回收率为3.7％,硫酸钠的回收率达20.7％,残渣的排放量为18％,废液回收效果明显。