СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ И/ИЛИ ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ Российский патент 2011 года по МПК C02F1/08 C02F1/66 C02F103/36 

Изобретение относится к технологии обработки сточных вод химических производств, а именно сточных вод производства акриловой кислоты и/или ее производных, например полиакриловой кислоты и эфиров акриловой кислоты. Производства этих продуктов часто располагаются на территории одного предприятия, поэтому сточные воды этих производств целесообразно объединять и обрабатывать совместно.

В процессе получения акриловой кислоты путем газофазного каталитического окисления пропилена наряду с целевой кислотой образуются низкокипящие и высококипящие вещества в качестве побочных продуктов. Эти побочные продукты, отделенные от акриловой кислоты на различных стадиях ее получения, а также образующаяся полиакриловая кислота и некоторое количество акриловой кислоты и экстрагента попадают в сточные воды. Сточные воды производства эфиров акриловой кислоты также содержат целый ряд примесей, в том числе целевые эфиры. Поскольку акриловая кислота и ее производные являются многотоннажными продуктами, то и сточные воды образуются в значительном количестве. Поэтому разработка эффективных способов обработки указанных сточных вод, предотвращающих загрязнение окружающей среды, является актуальной задачей,

Известны различные способы обработки сточных вод производства акриловой кислоты и ее производных (US 4274969, C02F 1/52, 1981; US 2003/0143143 A1, B01D 53/38, 2003).

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является известный способ обработки сточных вод производства акриловой кислоты и ее эфиров, содержащих органическую кислоту, сложный эфир и альдегид, включающий обработку сточных вод щелочью до рН не менее 12 и при повышенной температуре, отгонку низкокипящих веществ из обработанной сточной воды с последующим испарением воды из кубового остатка в пленочном режиме и ее конденсацией (JP 1-262981, C02F 1/02, 1989). Сконденсированную воду направляют на дальнейшую биологическую очистку, а концентрат, оставшийся после испарения воды, направляют на сжигание. Описанный способ реализуется по схеме 2, приведенной в описании.

Для оценки эффективности способа была осуществлена обработка сточных вод производства акриловой кислоты и бутилакрилата этим способом (см. пример 4 для сравнения).

Описанный способ обработки сточных вод не обеспечивает получение воды с достаточной степенью чистоты. При испарении воды в конденсат попадают не только биологически легко разлагаемые спирты, но и эфиры акриловой кислоты. Показатель химического поглощения кислорода (ХПК) сконденсированной воды достигает 600 мг/л, что затрудняет ее биохимическую обработку для достижения нужной чистоты.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности обработки сточных вод.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является получение воды с низким показателем ХПК.

Для достижения этого результата предложен способ обработки сточных вод производства акриловой кислоты и/или ее производных, включающий обработку сточных вод щелочью до рН не менее 12 и при повышенной температуре, стадии отгонки низкокипящих веществ и испарения воды в пленочном режиме, отличающийся тем, что после обработки щелочью сточные воды выдерживают при повышенной температуре в течение 6-12 часов, испаряют из них воду в пленочном режиме с последующей конденсацией и отгонкой из конденсата низкокипящих веществ.

После отгонки низкокипящих веществ получают воду с показателем ХПК не более 40 мг/л. Все показатели качества воды соответствуют показателям качества обессоленной воды, парового конденсата и подпиточной воды для водооборота. Такую воду можно использовать для внутренних нужд предприятия, например для получения пара, промывки оборудования, приготовления различных видов растворов.

В результате предложенной обработки акриловая кислота, полиакриловая кислота и их эфиры, содержащиеся в сточной воде, переходят в водорастворимые соли и остаются в кубовом остатке при испарении воды. Кубовый остаток используют, например, в производстве бетона или направляют на сжигание.

Ниже приведены конкретные примеры 1-3 осуществления изобретения и пример 4 для сравнения (по прототипу).

Пример 1.

В нейтрализатор загружают сточные воды производства акриловой кислоты, содержащие в качестве основных примесей акриловую кислоту, полиакриловую кислоту и изобутилацетат, с ХПК, равным 25000 мг/л, и рН, равным 3. В сточную воду добавляют 30%-ный водный раствор едкого натра, доводя рН до 12,8, и выдерживают в нейтрализаторе в течение 12 часов при температуре 88°С. В конце процесса рН воды равен 12.

Затем нейтрализованную сточную воду подают в пленочный испаритель, в котором при температуре 103°С и избыточном давлении 0,2 атм завершается процесс нейтрализации кислот с одновременной отгонкой большей части воды и практически всех летучих веществ.

Образовавшийся конденсат освобождают от летучих веществ на ректификационной колонне при атмосферном давлении. Вода после удаления летучих веществ имеет показатель ХПК, равный 20 мг/л.

Пример 2.

В нейтрализатор загружают сточные воды производства акриловой кислоты и ее эфиров, содержащие в качестве основных примесей акриловую кислоту, этилакрилат, этанол, бутилакрилата, бутанол, бутилацетат и продукты полимеризации указанных акриловых соединений, с ХПК, равным 35000 мг/л, и рН, равным 6. В сточную воду добавляют твердый едкий натр, доводя рН до 13,3, и выдерживают в нейтрализаторе в течение 6 часов при температуре 120°С. В конце процесса рН воды равен 13.

Затем нейтрализованную и гидролизованную сточную воду подают в пленочный испаритель, в котором при температуре 110°С и избыточном давлении 0,46 атм завершается процесс гидролиза эфиров и нейтрализации кислот с одновременной отгонкой большей части воды и практически всех летучих веществ.

Образовавшийся конденсат освобождают от летучих веществ на ректификационной колонне при остаточном давлении 0,5 атм. Вода после удаления летучих веществ имеет показатель ХПК, равный 40 мг/л.

Пример 3.

В нейтрализатор загружают сточную воду производства акриловой кислоты, ее эфиров и полиэтилакрилата, содержащие в качестве основных примесей акриловую кислоту, изобутилакрилат, изобутанол, этилакрилат, изобутилацетат и полиэтилакрилат, с ХПК, равным 30000 мг/л, и рН, равным 4. В сточную воду добавляют 45%-ный водный раствор едкого натра, доводя рН до 13,0, и выдерживают в нейтрализаторе в течение 9 часов при температуре 100°С. В конце процесса рН воды равен 12,4.

Затем нейтрализованную и гидролизованную сточную воду подают в пленочный испаритель, в котором при температуре 120°С и избыточном давлении 1,5 атм завершается процесс гидролиза эфиров и нейтрализации кислот с одновременной отгонкой большей части воды и практически всех летучих веществ.

Образовавшийся конденсат освобождают от летучих веществ на ректификационной колонне при остаточном давлении 0,6 атм. Вода после удаления летучих веществ имеет показатель ХПК, равный 15 мг/л.

Пример 4 (для сравнения по прототипу).

В нейтрализатор загружают сточные воды производства акриловой кислоты и бутилакрилата, содержащие в качестве основных примесей акриловую кислоту, бутилакрилат, бутанол, бутилацетат и продукты полимеризации указанных акриловых соединений, с ХПК, равным 30000 мг/л, и рН, равным 4. В сточную воду добавляют 40%-ный водный раствор едкого натра, доводя рН до 13,3, и выдерживают в нейтрализаторе в течение 12 часов при температуре 95°С. В конце процесса рН воды равен 13.

Затем нейтрализованную и гидролизованную сточную воду освобождают от летучих веществ на ректификационной колонне при избыточном давлении 0,2 атм. Отделенную от летучих веществ воду далее подают в пленочный испаритель, в котором отгоняют большую часть воды при атмосферном давлении. Показатель ХПК воды составляет 600 мг/л.

Предложенный способ обработки сточных вод по сравнению со способом по прототипу позволяет получить воду со значительно более низким показателем ХПК. Все показатели качества воды соответствуют показателям качества обессоленной воды, парового конденсата и подпиточной воды для водооборота.

Изобретение может быть использовано для обработки сточных вод производства акриловой кислоты и/или ее производных, например полиакриловой кислоты и эфиров акриловой кислоты. Способ включает обработку сточной воды щелочью до рН не менее 12 и при повышенной температуре, испарение воды в пленочном режиме. После обработки щелочью сточные воды выдерживают при повышенной температуре в течение 6-12 часов, испаряют из них воду в пленочном режиме с последующей конденсацией и отгонкой из конденсата низкокипящих веществ. Способ обеспечивает повышение эффективности обработки сточных вод и получение воды с низким показателем химического поглощения кислорода.

Способ обработки сточных вод производства акриловой кислоты и/или ее производных, включающий обработку сточной воды щелочью до рН не менее 12 и при повышенной температуре, стадии отгонки низкокипящих веществ и испарения воды в пленочном режиме, отличающийся тем, что после обработки щелочью сточные воды выдерживают при повышенной температуре в течение 6-12 ч, испаряют из них воду в пленочном режиме с последующей конденсацией и отгонкой из конденсата низкокипящих веществ.