氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺

摘要

氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺，步骤如下：(1)减压闪蒸；(2)气－液分离：液相物料经液－液分离得到硝基氯苯粗产品，气相物料进入下一步；(3)降温冷凝；(4)液－液分离：油相物料氯苯回收使用，水相物料进入下一步；(5)混合洗涤：水相物料和硝基氯苯粗产品混合，并同时进行洗涤；(6)液－液分离：油相为硝基氯苯粗产品去进一步处理，水相物料进入下一步；(7)萃取分离；(8)液－液分离：萃余相废水进入下一步；(9)吸附方法进行深度脱除废水中有机物；(10)固－液分离：固相物料去固体废物处理。本发明的优点：废水量少，副产物回收利用好，处理成本低，便于工业实施。

说明书

技术领域

本发明涉及一种氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺，属于精细化工技术和废水处理技术领域。

背景技术

氯苯绝热硝化反应制备硝基氯苯的过程是将原料氯苯预热后与混酸在绝热硝化反应器发生硝化反应，用于硝化反应中的混酸由硝酸、硫酸和水以一定比例混合而成，在硝化反应过程中有副产物水生成。氯苯绝热硝化产物硝基氯苯混合物主要含有邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯，硝基氯苯混合物通常需要经水洗、碱洗、水洗除去油相物料中的少量酸以及物料中的酚类化合物后才能满足进一步分离要求，经过进一步分离得到邻硝基氯苯、间硝基氯苯、对硝基氯苯产品。传统的硝基氯苯粗产品的洗涤除杂工艺采用一次水进行混合洗涤，不但产生大量含有机物的废水，而且还会导致产品的损失。

在氯苯硝化反应制备硝基氯苯的减压闪蒸过程中，物料中未反应的原料氯苯随水蒸汽一起挥发，经过冷凝后进入水相物料中产生废水，生产过程中产生的废水中主要含有氯苯和少量的硝基氯苯。该废水一般难以生化转化，因此，该废水难以用生化法进行处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种氯苯绝热硝化过程中废水综合利用和处理工艺：采用萃取-吸附耦合技术处理氯苯绝热硝化过程中产生的废水的工艺，是一种能量消耗少、安全性高的氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理的工艺及技术。

实现上述目的的技术方案是：一种氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺，其特征在于所述方法步骤如下：

(1)减压闪蒸：在减压闪蒸设备中，将氯苯绝热硝化后的物料进行减压闪蒸，减压闪蒸后的物料进入下一步；

(2)气-液分离：在气-液分离设备中，将上一步得到的物料进行气-液分离，气相物料进入下一步，液相物料经液-液分离得到的油相为硝基氯苯粗产品，进入第五步进一步处理，水相为硫酸水溶液作为氯苯绝热硝化过程中混酸配料循环使用；

(3)降温冷凝：在降温冷凝设备中，将上一步得到的气相物料进行间接换热降温冷凝，冷凝后的物料进入下一步；

(4)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步的冷凝液经液-液分离后得到的油相氯苯进行回收，然后作为硝化反应的原料使用，水相物料进入下一步；

(5)混合洗涤：在混合洗涤设备中，将上一步得到的水相物料与第二步气-液分离过程中得到的油相硝基氯苯粗产品进行混合，混合的同时也起到了洗涤的作用，经混合洗涤后的物料进入下一步；

(6)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步得到的液相物料进行液-液分离，油相为硝基氯苯粗产品去进一步处理和分离精制，得到邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯产品，水相物料进入下一步；

(7)萃取：在萃取分离设备中，用氯苯作为萃取剂，将上一步得到的工艺废水和氯苯绝热硝化过程中的其他废水进行萃取处理，将水相物料中的有机物萃入萃取相中；

(8)液-液分离：在液-液分离设备中，将上一步得到的物料进行液-液分离，萃取相氯苯去回收利用，萃余相废水进入下一步；

(9)吸附：在吸附设备中，将上一步经过萃取处理的废水进一步采用吸附方法进行深度脱除有机物；

(10)固-液分离：在固-液分离设备中，将上一步物料经过固-液分离得到的固相物料去进一步进行固体废物的处理，水相为废水进入工业污水处理系统进一步处理。

进一步，第五步混合洗涤中所述的混合洗涤设备是搅拌釜或管式混合器或静态混合器中的任意一种，混合洗涤操作温度为40℃-80℃。

进一步，第四步、第六步和第八步中所述的液-液分离设备为沉降式或离心式或高效油水分离器中的任意一种。

进一步，第七步中所述的萃取设备是箱式萃取设备或塔式萃取设备或静态混合萃取器中的任意一种，萃取分离使用的萃取剂氯苯与废水的体积比为1∶10-1∶100，萃取操作温度为20℃-60℃。

进一步，所述的第九步中的吸附设备是搅拌釜或管式混合器或静态混合器中的任意一种，吸附操作温度为0℃-60℃，吸附剂为粉煤灰或分子筛或活性碳或硅藻土中的任意一种或者任意两种或任意三种组分的混合物，吸附剂的质量与废水的体积比为10kg-100kg∶1m³。

进一步，第十步中所述的固-液分离装置是沉降式或过滤式或离心式或叶片式固-液分离装置中的任意一种。

本发明的氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺的工作原理是：(1)采用萃取-吸附耦合技术处理氯苯绝热硝化过程中产生的废水的工艺；(2)利用闪蒸过程产生的工艺废水作为闪蒸后粗产品的洗涤用水，这样可减减少洗涤水用量，回收粗产品中的硫酸，同时减少了产物的损耗；(3)在废水处理前首先用氯苯硝化反应生产硝基氯苯的原料氯苯作为萃取剂萃取废水中的有机物进入有机相，经过萃取后可确保废水中有机物的含量控制在一定的范围内，而且可以回收废水中的有机物。

实现本发明需要的主要工艺设备为：混合洗涤设备(搅拌釜、管式混合器或静态混合器)、萃取设备、吸附设备、固-液分离设备、液-液分离设备等。

采用上述技术方案的优点是：(1)将氯苯硝化过程中副产的工艺废水作为粗硝基氯苯的洗涤用水，一方面可以节省过程的洗涤用水量，另一方面也能够减少废水处理量，同时可以充分回收利用氯苯及硝基氯苯，而且为粗硝基氯苯的分离精制提供了非常有利的条件，有利于实现过程的清洁生产，大幅度地降低了生产成本，便于实现大规模工业实施；(2)废水处理工艺处理前首先采用氯苯硝化反应生产硝基氯苯的原料氯苯作为萃取剂萃取废水中的有机物进入有机相，经过萃取后可确保废水中有机物的含量控制在一定的范围内，而且可以回收废水中的有机物，得到的萃取相物料经过蒸馏分离后可回收氯苯，作为反应物原料使用，可充分利用本生产厂区的物料进行处理和综合利用；(3)经萃取操作后的废水采用吸附方法进一步脱除有机物；(4)经吸附处理后的废水满足工业废水排放要求进入工业污水处理系统进一步处理。本发明的工艺具有废水量少、副产物回收利用和便于工业实施的特点。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

主要工艺设备为：萃取设备、吸附设备和液-液分离设备等。

如图1所示，一种氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺，其特征在于所述方法步骤如下：

(1)减压闪蒸：在闪蒸罐中的绝对操作压力为0.02MPa，将氯苯绝热硝化后的物料在闪蒸罐中进行减压闪蒸，使反应后的物料快速冷却60℃左右，减压闪蒸后的物料进入下一步；

(2)气-液分离：在气-水分离器中，将上一步得到的物料进行气-液分离，气相物料进入下一步，液相物料经液-液分离得到的油相为硝基氯苯粗产品，进入第五步进一步处理，水相为硫酸水溶液作为氯苯绝热硝化过程中混酸配料循环使用；

(3)降温冷凝：在板式冷凝器中，将上一步得到的气相物料进行间接换热降温冷凝，冷凝液的出口温度为20℃左右，冷凝后的物料进入下一步；

(4)液-液分离：在高效油水分离器中，将上一步的冷凝液经液-液分离后得到的油相氯苯进行回收，然后作为硝化反应的原料使用，水相物料进入下一步；

(5)混合洗涤：在釜式搅拌混合洗涤设备中，混合洗涤操作温度为40℃，将上一步得到的水相物料和第二步气-液分离后得到的液相物料经过液-液分离得到的油相物料硝基氯苯粗产品进行混合洗涤，将硝基氯苯粗产品中夹带的硫酸和有机物进入水相物料中，经混合洗涤后的物料进入下一步；

(6)液-液分离：在高效油水分离器中，将上一步得到的液相物料进行液-液分离，油相为硝基氯苯粗产品去进一步处理和分离精制，得到邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯产品，水相物料进入下一步；

(7)萃取：在箱式萃取设备(即混合-澄清槽)中，用氯苯作为萃取剂，将上一步得到的工艺废水和氯苯绝热硝化过程中的其他废水进行萃取操作，萃取分离使用的萃取剂氯苯与废水的体积比为1∶10，萃取操作温度为20℃，将水相物料中的有机物萃入萃取相，然后进入下一步；

(8)液-液分离：在高效油水分离器中，将上一步得到的物料进行液-液分离，萃取相氯苯去回收利用，萃余相废水进入下一步；

(9)吸附：在搅拌釜吸附设备中，吸附操作温度为0℃，吸附剂为粉煤灰，吸附剂粉煤灰的质量与废水的体积比为100kg∶1m³，将上一步经过萃取处理的废水进一步采用吸附方法进行深度脱除有机物；

(10)固-液分离：在沉降式固-液分离装置中，将上一步物料经过固-液分离得到的固相物料去进一步进行固体废物的处理，水相为废水进入工业污水处理系统进一步处理。

实施例二

主要工艺设备为：萃取设备、吸附设备和液-液分离设备等。

如图1所示，一种氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺，其特征在于所述方法步骤如下：

(1)减压闪蒸：在闪蒸冷却器中，在绝对操作压力为0.04MPa，将氯苯绝热硝化后的物料在闪蒸冷却器中进行减压闪蒸，使反应后的物料快速冷却70℃左右，减压闪蒸后的物料进入下一步；

(2)气-液分离：在液气分离器中，将上一步得到的物料进行气-液分离，气相物料进入下一步，液相物料经液-液分离得到的油相为硝基氯苯粗产品，进入第五步进一步处理，水相为硫酸水溶液作为氯苯绝热硝化过程中混酸配料循环使用；

(3)降温冷凝：在列管式冷凝器中，将上一步得到的气相物料进行间接换热降温冷凝，冷凝液的出口温度为40℃左右，降温冷凝设备冷凝后的物料进入下一步；

(4)液-液分离：在离心式液-液分离器中，将上一步的冷凝液经液-液分离后得到的油相氯苯进行回收，然后作为硝化反应的原料使用，水相物料进入下一步；

(5)混合洗涤：在管式混合洗涤器中，混合洗涤操作温度为60℃，将上一步得到的水相物料和第二步气-液分离后得到的液相物料经过液-液分离得到的油相物料硝基氯苯粗产品进行混合洗涤，将硝基氯苯粗产品中夹带的硫酸和有机物进入水相物料中，经混合洗涤后的物料进入下一步；

(6)液-液分离：在离心式液-液分离器中，将上一步得到的液相物料进行液-液分离，油相为硝基氯苯粗产品去进一步处理和分离精制，得到邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯产品，水相物料进入下一步；

(7)萃取：在筛板塔中，用氯苯作为萃取剂，将上一步得到的工艺废水和氯苯绝热硝化过程中的其他废水进行萃取操作，萃取分离使用的萃取剂氯苯与废水的体积比为1∶50，萃取操作温度为40℃，将水相物料中的有机物萃入萃取相，然后进入下一步；

(8)液-液分离：在离心式液-液分离器中，将上一步得到的物料进行液-液分离，萃取相氯苯去回收利用，萃余相废水进入下一步；

(9)吸附脱除有机物：在管式吸附设备中，吸附操作温度为20℃，以质量比为70％∶30％的粉煤灰和硅藻土两种组分的混合物为吸附剂，吸附剂的质量与废水的体积比为50kg∶1m³，将上一步经过萃取处理的废水进一步采用吸附方法进行深度脱除有机物；

(10)固-液分离：在离心式固-液分离装置中，将上一步物料经过固-液分离得到的固相物料去进一步进行固体废物的处理，水相为废水进入工业污水处理系统进一步处理。

实施例三

主要工艺设备为：萃取设备、吸附设备和液-液分离设备等。

如图1所示，一种氯苯绝热硝化物料分离过程中废水的综合利用和处理工艺，其特征在于所述方法步骤如下：

(1)减压闪蒸：在闪蒸塔中，在闪蒸塔中的绝对操作压力为0.08MPa，将氯苯绝热硝化后的物料在闪蒸罐中进行减压闪蒸，使反应后的物料快速冷却80℃左右，减压闪蒸后的物料进入下一步；

(2)气-液分离：在索菲特气水分离器中，将上一步得到的物料进行气-液分离，气相物料进入下一步，液相物料经液-液分离得到的油相为硝基氯苯粗产品，进入第五步进一步处理，水相为硫酸水溶液作为氯苯绝热硝化过程中混酸配料循环使用；

(3)降温冷凝：在壳管式冷凝器中，将上一步得到的气相物料进行间接换热降温冷凝，冷凝液的出口温度为60℃左右，冷凝后的物料进入下一步；

(4)液-液分离：在沉降式液-液分离器中，将上一步的冷凝液经液-液分离后得到的油相氯苯进行回收，然后作为硝化反应的原料使用，水相物料进入下一步；

(5)混合洗涤：在静态混合洗涤器中，混合洗涤操作温度为80℃，将上一步得到的水相物料和第二步气-液分离后得到的液相物料经过液-液分离得到的油相物料硝基氯苯粗产品进行混合洗涤，将硝基氯苯粗产品中夹带的硫酸和有机物进入水相物料中，经混合洗涤后的物料进入下一步；

(6)液-液分离：在沉降式液-液分离器中，将上一步得到的液相物料进行液-液分离，油相为硝基氯苯粗产品去进一步处理和分离精制，得到邻硝基氯苯、间硝基氯苯和对硝基氯苯产品，水相物料进入下一步；

(7)萃取：在静态混合萃取器中，用氯苯作为萃取剂，将上一步得到的工艺废水和氯苯绝热硝化过程中的其他废水进行萃取操作，萃取分离使用的萃取剂氯苯与废水的体积比为1∶100，萃取操作温度为60℃，将水相物料中的有机物萃入萃取相，然后进入下一步；

(8)液-液分离：在沉降式液-液分离器中，将上一步得到的物料进行液-液分离，萃取相氯苯去回收利用，萃余相废水进入下一步；

(9)吸附脱除有机物：在静态混合器吸附设备中，吸附操作温度为60℃，以质量比为50％∶50％的粉煤灰和活性炭两种组分的混合物为吸附剂，吸附剂的质量与废水的体积比为10kg∶1m³，将上一步经过萃取处理的废水进一步采用吸附方法进行深度脱除有机物；

(10)固-液分离：在叶片式固-液分离装置中，将上一步物料经过固-液分离得到的固相物料去进一步进行固体废物的处理，水相为废水进入工业污水处理系统进一步处理。

除上述各实施例，本发明的实施方案还有很多，凡采用等同或等效替换的技术方案，均在本发明的保护范围之内。