叔丁胺高盐高浓有机废水的资源化处理

摘要

在叔丁胺的生产过程中会产生一股含盐的高浓度有机废水。废水中含有大量硫酸钠和少量甲醇、叔丁醇等有机物。该废水CODcr浓度高、盐度高、可生化性差，若直接排放会对接收水体造成严重污染。
　　针对叔丁胺废水特点，本文研究了溶析结晶耦合精馏工艺处理叔丁胺废水的可行性。考察了溶析结晶过程中溶析剂投加量、溶析剂流加速率、流加方式、结晶温度、结晶时间、搅拌强度、晶种等因素对硫酸钠晶体产品主粒度、晶型等的影响情况，建立了溶析结晶法分离叔丁胺废水中硫酸钠工艺的最佳操作条件；考察了硫酸钠溶析结晶过程的动力学行为，拟合出硫酸钠的成核动力学和生长动力学方程；研究了精馏过程中回流比对塔顶产品浓度和回收率的影响，考察了操作压力和加热功率对精馏过程的影响；利用流程模拟软件Aspen Plus对叔丁胺精馏过程进行模拟与优化。结果表明：
　　1、溶析结晶过程中，选用甲醇作为溶析剂，甲醇与废水的配比2:5，结晶温度40℃，结晶时间3h，搅拌强度400rpm，溶析剂流加速率45ml/min～55ml/min，溶析剂从搅拌桨边缘流加，晶种投加量为溶液中硫酸钠总量的0.5％。
　　2、硫酸钠溶析结晶动力学方程如下所示：
　　B0=1.51×108exp(-2376/RT)△C1.19M1.28T R2=0.813
　　G=1.37×10-6exp(-2140/RT)△C1.07 R2=0.841
　　3、精馏过程中，处理量为1000kg，/每批时，最佳理论板数为20块，进料位置为第九块理论板，回流比为5，精馏塔塔径为0.5m，在常压下进行操作。
　　通过溶析结晶耦合精馏工艺可实现硫酸钠回收率≥90％，甲醇回收率≥99.5％，叔丁醇回收率≥99.5％，废水CODcr降至1500ml/L以下。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

前言

1 文献综述

1.1 我国工业废水的来源

1.1.1 工业废水产生情况

1.1.2 含盐高浓度有机废水的来源

1.2 高浓度有机废水处理现状

1.2.1 传统牛化法

1.2.2 活性污泥法

1.2.3 絮凝沉淀法

1.2.4 离子交换法

1.2.5 膜技术

1.2.6 汽提技术

1.3 工业结晶分离方法

1.3.1 冷却法

1.3.2 简单蒸发法

1.3.3 真空冷却法

1.3.4 反应结晶法

1.3.5 蒸馏-结晶耦合法

1.3.6 氧化还原-结晶液膜法

1.3.7 盐析(溶析)法

1.4 课题来源及研究内容

1.4.1 课题来源

1.4.2 废水特点

1.4.3 废水组成

1.4.4 拟采取的工艺路线

1.4.5 研究内容

2 硫酸钠溶析结晶工艺的研究

2.1 理论基础

2.1.1 技术原理

2.1.2 影响因素

2.1.3 技术特点

2.2 实验研究

2.2.1 实验试剂与装置

2.2.2 实验步骤

2.2.3 分析方法

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 溶析剂的选择

2.3.2 溶析剂投加量对收率的影响

2.3.3 溶析结晶温度对收率、产品粒度和晶型的影响

2.3.4 溶析剂流加速率对晶体粒度和晶型的影响

2.3.5 溶析剂流加方式

2.3.6 结晶时间的影响

2.3.7 搅拌强度的影响

2.3.8 投加品种对结晶过程的影响

2.3.9 最优操作条件

2.4 本章小结

3 硫酸钠结晶动力学研究

3.1 理论基础

3.1.1 成核

3.1.2 晶体生长

3.1.3 结晶动力学研究方法

3.2 实验研究

3.2.1 实验装置和试剂

3.2.2 实验步骤

3.2.3 动力学方程的确定

3.2.4 动力学影响因素

3.3 本章小结

4 叔丁胺废水脱盐液的精馏处理

4.1 实验研究

4.1.1 实验装置

4.1.2 实验药品

4.1.3 分析方法

4.1.4 实验步骤

4.2 实验结果与讨论

4.2.1 回流比的影响

4.2.2 操作压力对精馏过程的影响

4.2.3 加热功率对精馏过程的影响

4.3.4 排水CODcr随时间的变化

4.3.5 产品纯度分析

4.3 精馏过程模拟与优化

4.3.1 精馏工艺流程

4.3.2 精馏过程模拟与优化

4.3.3 精馏塔设计结果

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

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