一种复杂化学废液的高纯资源化工艺系统技术方案

一种复杂化学废液的高纯资源化工艺系统，由解络合单元、蒸发分离单元、无机盐干燥单元、无机盐组分分离回收单元、有机物与水综合分离回收单元、尾气净化单元等六个单元组成。本发明专利技术旨在提出一种解决诸如聚苯硫醚生产过程产生的复杂化学废液的资源化工艺技术方法。该法能将由对二氯苯、催化剂LiCl、化学溶剂氮甲基吡咯烷酮、NaCl、水、以及微量高沸点杂质等组成的复杂化学废液中各有用化学物质（包括水）进行逐个分离精制，再制成99.9%或99.99%以上的高纯或超高纯化学产品循环使用，资源化回收率高达99%以上，彻底解决复杂化学废液的污染问题，具有产品质量高，能耗低，可靠性强等特点，具有广阔的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复杂化学废液的高纯资源化工艺系统，具体而言，涉及含有无机盐、有机物和水的复杂化学废液的资源化工艺系统。
技术介绍
在现代化学工业尤其是化学新材料生产过程中，往往需要加入催化剂、化学溶剂和水等物质，生产全过程中必然涉及有多种化学物质组成的复杂废液。这些废液里经常含有无机盐、有机物和水，它们大多数具有化学和生物毒性及环境有害性。另一方面，许多情况下所使用的催化剂和有机溶剂一般较为昂贵，如不进行回收再利用，不仅会造成资源浪费，同时也会提高生产成本。而在现有的这类复杂废液的处理技术中，一种是将这类废液统统引入废水处理池进行生化和理化处理，其结果是造成了大量的化学资源浪费和生产成本上升；另一种是有选择性地回收其中的部分化学物质，使之资源化再循环利用，而剩余部分中则被送入废水处理池进行生化和理化处理。即使是后一种技术，所回收的化学物质纯度一般也难以做到高纯度，即99.9%wt以上。而对此类废液中有用化学资源全部进行高纯度（99.9%wt）甚至超高纯度（99.99%wt）资源化回收和循化的技术尚是空白。因此，专利技术一种适合于此类复杂化学废液的高纯资源化工艺系统，对于生产过程的节能减排，减少环境污染、提高生产过程效益，意义重大。本专利技术将以聚苯硫醚的生产过程为例，专利技术一种既具有针对性又具有普遍意义的适合于复杂化学废液的资源化和所回收的产品高纯化的工艺技术系统。聚苯硫醚是一种新型高性能热塑性树脂材料，具有耐高温、耐腐蚀以及机械强度高等优良特性。而且由于其价格相对便宜，故被广泛应用于汽车、化工以及电子等行业。目前，工业上聚苯硫醚的生产主要采用碱金属硫化物与对二卤苯的溶液缩聚(硫化钠法)来合成聚苯硫醚，其反应方程式如下所示。在上述化学反应过程中，一般控制作为反应物之一的对二氯苯稍许过量，并以NMP作溶剂，以及LiCl作催化剂。在反应结束并将聚苯硫醚从混合物中分离出之后，剩余的废液中就包含了由未反应完的对二氯苯、催化剂LiCl、溶剂氮甲基吡咯烷酮（简称NMP）、NaCl、水、以及微量高沸点杂质等组成的复杂化学废液。分离和回收这类复杂化学废液中的化学资源往往要克服下列高技术难度：（1）既含有机物又含无机物，盐、水、有机物共存；（2）含有两种或两种以上的盐类；（3）含有两种或两种以上有机物；（4）有机物与无机盐形成络合物（如LiCl和NMP）；（5）有机物与水形成共沸物（如对二氯苯和水）；（6）有些有机物具有升华特性，极易造成设备堵塞。鉴于此，很难采用传统的、单一的废水处理方法对上述复杂化学废液进行资源化处理，并得到高纯度产品。本专利技术将提出和公开一种对此类复杂化学废液中有用化学物质（包括水）进行资源化和高纯化回收的工艺技术方法。详述如下。
技术实现思路
本专利技术的技术方案如下：一种复杂化学废液的高纯资源化工艺系统，其工艺流程图如附图1所示，它是由解络合单元、蒸发分离单元、无机盐干燥单元、无机盐组分分离回收单元、有机物与水综合分离回收单元、尾气净化单元等六个单元组成。其工作原理、具体操作和技术功能如下：（1）解络合单元：该单元一般具有解络剂B配制和解络反应两个部分。它们主要由原料废液A储罐、输送泵、静态混合器、解络反应釜等设备构成。本专利技术的解络剂B通常为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾、碳酸钠中的一种或至少两种的组合的水溶液。它们通过输送设备分别送入解络液配制槽中进行配置，配置好的解络液与原料废液A（本专利技术所述复杂化学废液）按比例进行计量后，通过输送泵输送至静态混合器进行充分混合后再送至解络反应釜进行解络反应，该反应通常在常温常压下进行，也可在微正压和适当负压和40-60ºC温度下进行。（2）蒸发分离单元：该单元主要是由蒸发塔和换热器等设备组成。当解络反应结束后，解络反应釜中已完成解络反应的混合物料通过输送泵被输送至蒸发塔进行蒸发操作。该蒸发塔可以是带刮膜搅拌的蒸发器，也可以是普通蒸发塔。该蒸发塔的操作压力一般为负压。蒸发塔内的物料通过1-2台设置在塔底或其它部位加热器（或再沸器）为其提供热量，热源可以是蒸汽或导热油，换热方式一般为强制循环换热。在蒸发塔中，混合物料中的大部分有机物、水被汽化，并通过蒸发塔顶部的管道送至NMP、对二氯苯和水综合分离回收单元的精馏一塔，继续对NMP、对二氯苯和水进行综合分离、回收和精制；而无机盐混合物则与未汽化的残余NMP、对二氯苯等组成新混合溶液从蒸发塔底部通过采出泵采出，并经换热器冷却后送至无机盐干燥单元进行固液分离和干燥处理。（3）无机盐干燥单元：该单元主要由离心过滤机、干燥机、真空出盐罐等设备构成。经过换热器冷却后，新混合溶液进入连续过滤机进行固液分离。其中滤液C通过输送泵返回解络反应釜，而固体物料湿盐则通过固体输送设备运送至干燥机对盐混合物进一步干燥处理，干燥机一般采用卧式带有搅拌和加热干燥功能的干燥设备。干燥后的无机盐混合物送入真空出盐罐暂储，而干燥器的尾气则引送至干燥尾气洗涤塔，进行冷却净化处理。（4）无机盐组分分离回收单元：无机盐混合物经干燥后，为得到无机盐的高纯组分产品，干燥后的无机盐混合物被固体输送设备送入冷却结晶器进行结晶分离。在冷却结晶器中，加入结晶溶剂D(可以是水)，两种或两种以上组分的无机盐通过多次结晶分离，即可获得其高纯组分产品，并分别送入暂储罐（若多余两种以上盐类，则可配置多个暂储罐）储存。而结晶后的母液E则通过冷却结晶器下部的管道送至暂储罐储存，并定期处理，以便循环使用。（5）有机物与水综合分离回收单元：该单元主要由精馏一塔、精馏二塔和精馏三塔，及其与这三座塔相配套的再沸器、冷凝器等设备组成；同时，在精馏一塔、精馏二塔和精馏三塔的上部，分别配备有共沸物收集罐、油水分离罐和高纯对二氯苯收集罐等设备。该单元的主要功能是将其中的有机物NMP、对二氯苯和水分别分离，并精制成超高纯度的产品。这三座精馏均为减压操作，具体压力和温度依据每一座塔内的物料沸点而定。精馏一塔的功能主要是将NMP与对二氯苯和水的共沸物分开。在该塔的顶部分离得到对二氯苯和水的共沸组分，在其底部则分离得到超高纯度的NMP，其纯度可达99.99%以上。从精馏一塔塔顶部分离得到的对二氯苯和水形成的共沸组分，在收集罐收集暂储，再经计量后进入精馏二塔进行共沸物分离。在该塔的顶部可分离得到对二氯苯和水的共沸组分，在其底部则分离得到超高纯度的水，其纯度可达99.99%以上。从精馏二塔顶部分离得到的对二氯苯和水的共沸组分，进入油水分离罐。在其中，水油两相得到分离，水相（其中含有少量对二氯苯）部分作为回流进入精馏二塔顶部，另一部分则送至精馏二塔的进料再次分离。从精馏二塔顶部油水分离罐分离得到的油相（其中仍然含有极少量水分）则经计量后，进入精馏三塔进行深度精馏分离。在该塔的顶部可分离得到少量的对二氯苯和水的共沸组分，它可通过收集进入共沸物收集罐，其中部分作为回流，另一部分可送至精馏二塔的进料，进行再次分离。再返回到在其底部则分离得到超高纯度的二氯苯，其纯度可达99.99%以上。（6）尾气净化单元：该单元尾气包括上述无机盐干燥单元中汽相冷却后残存的尾气、各单元负压操作由真空泵对单元中设备抽吸形成的气相尾气、以及盐类储槽等散发的尾气等等，这些尾气中可能含有多种污染物元素，如氯、硫及其化合物、有机溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂化学废液的高纯资源化工艺系统，其特征是：它是由解络合单元、蒸发分离单元、无机盐干燥单元、无机盐组分分离回收单元、有机物与水综合分离回收单元和尾气净化单元组成，它们的具体操作和技术功能如下：（1）解络合单元：所述解络合单元具有解络剂B配制和解络反应两个部分，所述解络合单元包括原料废液A储罐、输送泵（1‑1）、静态混合器（1‑2）、解络反应釜（2），原料废液A为所述复杂化学废液，解络剂B为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠中的一种或至少两种的组合的水溶液，它们通过输送设备分别送入解络液配制槽（2‑2）中进行配置，配置好的解络液与原料废液A按比例进行计量后，通过输送泵1‑1输送至所述静态混合器（1‑2）进行充分混合后再送至所述解络反应釜（2）进行解络反应，所述解络反应通常在常温常压下进行，也可在正压或负压以及40‑60ºC温度下进行；（2）蒸发分离单元：所述蒸发分离单元包括蒸发塔3和换热器3‑1，当所述解络反应结束后，所述解络反应釜（2）中已完成解络反应的混合物料通过输送泵（2‑1）被输送至所述蒸发塔（3）进行蒸发操作，所述蒸发塔（3）是带刮膜搅拌的蒸发器或普通蒸发塔，所述蒸发塔（3）的操作压力为负压，所述蒸发塔内的物料通过1‑2台设置在塔底或其它部位的加热器或再沸器（3‑1）为其提供热量，热源是蒸汽或导热油，换热方式为强制循环换热，在所述蒸发塔中，混合物料中的大部分有机物、水被汽化，并通过所述蒸发塔的顶部的管道送至NMP、对二氯苯和水综合分离回收单元的精馏一塔（4），继续对NMP、对二氯苯和水进行综合分离、回收和精制；而无机盐混合物则与未汽化的残余NMP、对二氯苯组成新混合溶液从所述蒸发塔底部通过采出泵（3‑2）采出，并经换热器（3‑3）冷却后送至无机盐干燥单元进行固液分离和干燥处理；（3）无机盐干燥单元：所述无机盐干燥单元包括离心过滤机（8）、干燥机（9）、真空出盐罐（10），经过所述换热器冷却后，新混合溶液进入所述离心过滤机进行固液分离，其中滤液C通过输送泵（8‑1）返回所述解络反应釜，而固体物料湿盐则通过固体输送设备运送至所述干燥机对盐混合物进一步干燥处理，所述干燥机采用卧式带有搅拌和加热干燥功能的干燥设备，干燥后的无机盐混合物送入真空出盐罐（10）暂储，而所述干燥器的尾气则引送至干燥尾气洗涤塔（7），进行冷却净化处理；（4）无机盐组分分离回收单元：无机盐混合物经干燥后，为得到无机盐的高纯组分产品，干燥后的无机盐混合物被固体输送设备送入冷却结晶器（11）进行结晶分离，在所述冷却结晶器中，加入结晶溶剂D，两种或两种以上组分的无机盐通过多次结晶分离，即可获得其高纯组分产品，并分别送入暂储罐（11‑1）和暂储罐（11‑2）储存，若多余两种以上盐类，则可配置多个暂储罐，而结晶后的母液E则通过所述冷却结晶器11下部的管道送至暂储罐（11‑3）储存，并定期处理，以便循环使用，（5）有机物与水综合分离回收单元：所述有机物与水综合分离回收单元包括精馏一塔（4）、精馏二塔（5）和精馏三塔（6），及其与这三座塔相配套的再沸器（4‑1）、（5‑1、6‑1）、冷凝器（4‑2、5‑2、6‑2）；同时，在所述精馏一塔、所述精馏二塔和所述精馏三塔的上部，分别配备有共沸物收集罐（4‑3）、油水分离罐（5‑3）和高纯对二氯苯收集罐（6‑3），所述有机物与水综合分离回收单元的主要功能是将其中的有机物NMP、对二氯苯和水分别分离，并精制成超高纯度的产品，这三座精馏均为减压操作，具体压力和温度依据每一座塔内的物料沸点而定，所述精馏一塔的功能主要是将NMP与对二氯苯和水的共沸物分开，在所述精馏一塔的顶部分离得到对二氯苯和水的共沸组分，在所述精馏一塔的底部则分离得到超高纯度的NMP，其纯度可达99.99%以上，从所述精馏一塔的顶部分离得到的对二氯苯和水形成的共沸组分，在收集罐（4‑3）收集暂储，再经计量后进入所述精馏二塔进行共沸物分离，在所述精馏二塔的顶部分离得到对二氯苯和水的共沸组分，在所述精馏二塔的底部则分离得到超高纯度的水，其纯度可达99.99%以上，从所述精馏二塔的顶部分离得到的对二氯苯和水的共沸组分，进入油水分离罐（5‑3），在所述油水分离罐中，水油两相得到分离，含有少量对二氯苯的水相的一部分作为回流进入所述精馏二塔顶部，所述水相的另一部分则送至所述精馏二塔的进料再次分离，从所述精馏二塔的顶部的所述油水分离罐分离得到的含有极少量水分的油相则经计量后，进入所述精馏三塔进行深度精馏分离，在所述精馏三塔的顶部分离得到少量的对二氯苯和水的共沸组分，所述对二氯苯和水的共沸组分通过收集进入共沸物收集罐（6‑3），其中部分作为回流，另一部分送至所述精馏二塔的进料，进行再次分离，再返回到在其底部则分离得到超高纯度的二氯苯，其纯度可达99.99%以上...

【技术特征摘要】
1.一种复杂化学废液的高纯资源化工艺系统，其特征是：它是由解络合单元、蒸发分离单元、无机盐干燥单元、无机盐组分分离回收单元、有机物与水综合分离回收单元和尾气净化单元组成，它们的具体操作和技术功能如下：（1）解络合单元：所述解络合单元具有解络剂B配制和解络反应两个部分，所述解络合单元包括原料废液A储罐、输送泵（1-1）、静态混合器（1-2）、解络反应釜（2），原料废液A为所述复杂化学废液，解络剂B为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钾和碳酸钠中的一种或至少两种的组合的水溶液，它们通过输送设备分别送入解络液配制槽（2-2）中进行配置，配置好的解络液与原料废液A按比例进行计量后，通过输送泵1-1输送至所述静态混合器（1-2）进行充分混合后再送至所述解络反应釜（2）进行解络反应，所述解络反应通常在常温常压下进行，也可在正压或负压以及40-60ºC温度下进行；（2）蒸发分离单元：所述蒸发分离单元包括蒸发塔3和换热器3-1，当所述解络反应结束后，所述解络反应釜（2）中已完成解络反应的混合物料通过输送泵（2-1）被输送至所述蒸发塔（3）进行蒸发操作，所述蒸发塔（3）是带刮膜搅拌的蒸发器或普通蒸发塔，所述蒸发塔（3）的操作压力为负压，所述蒸发塔内的物料通过1-2台设置在塔底或其它部位的加热器或再沸器（3-1）为其提供热量，热源是蒸汽或导热油，换热方式为强制循环换热，在所述蒸发塔中，混合物料中的大部分有机物、水被汽化，并通过所述蒸发塔的顶部的管道送至NMP、对二氯苯和水综合分离回收单元的精馏一塔（4），继续对NMP、对二氯苯和水进行综合分离、回收和精制；而无机盐混合物则与未汽化的残余NMP、对二氯苯组成新混合溶液从所述蒸发塔底部通过采出泵（3-2）采出，并经换热器（3-3）冷却后送至无机盐干燥单元进行固液分离和干燥处理；（3）无机盐干燥单元：所述无机盐干燥单元包括离心过滤机（8）、干燥机（9）、真空出盐罐（10），经过所述换热器冷却后，新混合溶液进入所述离心过滤机进行固液分离，其中滤液C通过输送泵（8-1）返回所述解络反应釜，而固体物料湿盐则通过固体输送设备运送至所述干燥机对盐混合物进一步干燥处理，所述干燥机采用卧式带有搅拌和加热干燥功能的干燥设备，干燥后的无机盐混合物送入真空出盐罐（10）暂储，而所述干燥器的尾气则引送至干燥尾气洗涤塔（7），进行冷却净化处理；（4）无机盐组分分离回收单元：无机盐混合物经干燥后，为得到无机盐的高纯组分产品，干燥后的无机盐混合物被固体输送设备送入冷却结晶器（11）进行结晶分离，在所述冷却结晶器中，加入结晶溶剂D，两种或两种以上组分的无机盐通过多次结晶分离，即可获得其高纯组分产品，并分别送入暂储罐（11-1）和暂储罐（11-2）储存，若多余两种以上盐类，则可配置多个暂储罐，而结晶后的母液E则通过所述冷却结晶器11下部的管道送至暂储罐（11-3）储存，并定期处理，以便循环使用，（5）有机物与水综合分离回收单元：所述有机物与水综合分离回收单元包括精馏一塔（4）、精馏二塔（5）和精馏三塔（6），及其与这三座塔相配套的再沸器（4-1）、（5-1、6-1）、冷凝器（4-2、5-2、6-2）；同时，在所述精馏一塔、所述精馏二塔和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，王宝荣，孟为民，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32