Способ очистки сточных вод от азотсодержащих органических соединений Советский патент 1990 года по МПК C02F1/26 C02F1/26 C02F101/38 C02F103/34 

Изобретение относится к экстракционной очистке промышленных сточных вод от органических веществ, например, от низкомолекулярных амидов жирных кислот (диметилформамида и диме- тилацетамида), относящихся к токсичным и высокотоксичным веществам, не

окисляемым биохимически, сброс которых в водоем строго, регламентирован (ПДК) для диметилформамида 10 мг/л, для диметилацетамида 0,2 мг/л) и мо- жет быть использовано на предприятиях химической промьшшенности.

Цель изобретения - noBtinueiine степени очистки сточных вод от низкомо пекулярных амидов жирных кислот, снижение расхода экстрагента и удешевление процесса.

Лля осуществления способа экстракционной, очистки сточных вод от амидов, характеризующихся бесконечной растворимостью в воде и ограниченной растворимостью в н-бутиловом спирте (являющимся наилучшим экстра- гентом для амидов) экстракцию осуществляют в три стадии,, при этом на первой стадии проводят экстракцию при объемном соотношении фаз вода; :экстрагент 1:1-1,5, а на второй и третьей стадиях воду подвергают 2-3-ступенчатой экстракции свежзади порциями экстрагент а при объемном соотношении фаз 1:1,5-2 и 1;0,2-0,,5 соответственно с возвратом ВОДЬ после каждой послед; ющей стадии на предащу- щутр, при этом воду перед третьей

.стадией охлаждают до 5-15°С5 причем экстракцию ведут при соотношении абсолютных величин температуры и расхода хлорида натрия 3-5:1 соот.ветственно.

Меньшее, чем 1;1 соотношение фаз не позволяет снизить концентрацию амидов в воде до нужного предела вследствие их ограниченной растворимости в н-бутиловом спирте,, поэтому на второй стадии экстракция становится технически неосуществимой и степень очистки составит 32-63%,, Большее, чем 1 :1 ,5 отноиюние фаз приводит к увеличению растворения воды в экстрагенте и удорожанию щ)оцес- са последующей отпарки во,г11ы из эхстр- агентао Осуществление на второй стадии 2™3-ступенчатой экстракции одной и той же порцией экстрагента при соотношении фаз 1 S 1,5-2 позволяет снизить со,цержание амидов до концентрации менее 1000 мг/л. 3 результате общая степень очистки после двух .стадий составляет 99%

Меньшая, чем 2 ст5П1енчатая экст- ракгщя на две стадии позволяет снизить содержание амидов до 6-7 г/л на этой стадииJ а в результате пос ледующая экстракция на третьей стадии становится технически неосуществимой и степень очистки составит 93-94%„ Большая 5 чем 3-ступенчатая экстракция приводит к необходимости использования более сложных экст0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ракторов, к возраста 1Ию об7зема соору- жеппй, что удорожает процесс.

Меньшее, чем 1:1,5 отношение фаз делает экстракцию на две ступени техш чески неосуществимой вследствие ограниченной растворимости амидов в н-бутиловом спирте и общая степень очистки на двух стадиях снижается до 32-63%, Bonbuiee, чем 1:2 отношение фаз приводит к увеличению расхода экстрагента5 увеличению растворения воды в экстрагенте и удорожанию последующей отпарки воды из экстра- гента, что удорожает процесс, при этом степень- очистки практически не возрастает. Па последней третьей стадии воду охлалщают до 5-15°С, вводят 1-5 г/л хлорида натрия, при этом отношение абсолютных их вехшчин составляет 5s1-3:1 соответственно и обрабатывают воду 2-3-ступенчатой экстракцией с одной и той же свежей порцией экстрагента при соотношении фаз 1;0j2-0,5. В результате остаточное содержание амидов составляет 20- 40 мг/л и менее, общая степень очистки после трех стадий 99,96-99,98%.

Температу1эа нихсе, чем 5 С, и доза хлорида ;;а.трия менее 1 г/л не позволяют провести эффективно очистку, так как понижение температуры увеличивает вязкость воды и экстрагента, ухудшает массообмен и вследствие этого экстракцию, а уменьшение ко1шчества хлорида натррш уменьшает высаливающий эффект. В результате остаточное содержание амидов в воде возрастает до 200 и 300 мг/л5 т,е, степень очистки снижается до 99,8 и 99,7% соответственно «

Большая,, чем температура и большее 5 чем 5 г/л количество хлорида натрия приводят к снижению эффекта очистки от амидов в первом случае (остаточное содержание амидов 400 мг/л степень очистки 9956%) и к позьшюнию солесодержания при той же степени извлечения амидов во втором случае, в результате чего сточная вода с повышенным солесодержанием требует разбавления или обессолива- ния п.ере,ц сбросом в горколлектор„ Со™ отношение абсолютных величин температуры и количества хлорида натрия в пределах 3-5;1 позволяет при всех прочих параметрах (-число ступеней экстракн,ки,, соотношение фаз) извлечь амиды из сточных вод до остаточной

516

концентрации 20-50 мг/л и менее (степень очистки 99,95-99,98%). Уменьшение или увеличение этого отношения приводит к снижению эффекта извлечения амидов на третьей стадии в среднем на 20-25%, в результате конечная степень очистки составляет 99,7-99,75%.

Меньшее,. чем два1 число ступеней экстракции на этой стадии не позволяет достигнуть глубокой степени очистки. Остаточное содержание амидов составляет свыше 200 мг/л, степень очистки 99,8%. Большее, чем три число ступеней экстракции приводит к необходимости использования более сложных экстракторов, возрастает объем соору

жений, что удорожает процесс. Меньшее, чем 1:0,1 объемное соотношение фаз делает экстракгщю на три ступени технически неосуществимой,, и обш;ая степень очистки составляет 99% (остаточное содержание амидов около 1000 мг/л). Большее, чем 1:0,1 объемное соотношение фаз делает экстракцию на три ступени технически неосуществимой, и общая степень очистки составляет 99% (остаточное содержани амидов около 1000 мг/л). Большее, .че 1:0,6 объемное соотноиление фаз не увеличивает практически степени очистки, но возрастают расход экстра- гентсЯ, растворимость в нем удорожает процесс. Данные 5 свидетельствующие о целесообразности предлагаемых приемов и интервалов приведены в табл. 1. Преимущество предлагаемог способа по сравнению с известным приведено в табл. 2,

П р и дМ е р 1 . Сточную воду от синтеза диметилацетрлида в количестве 6 , содержа11 ую 100 г/л ди- метилацетами;та, подвергают одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз -. сточная вода:экстрагент 1:1. После расследования фаз получают сточную воду, содержа1чую 55 г/л диметилацет- амида и 75 г/л н-бутилового спирта. Эту воду вновь по.п.вергают 2-ступ ен- чатой экстракщЕи одной и той же порцией свежего экстрагента при соотношении фаз сточ иая вол.а:экстрагент 1:2. После расслпечия фаз получают сточную воду, спдержап /,™ 950 мг/л диметилацетамп. ш и 75 г/л н-бутилово- го спирта.

0

5

Воду охлаждают до , вводят 1 г/л хлорида натрия (отношение 5:1) и вновь подвергают ее 2-ступенчатой экстракции одной и той же свежей порцией экстрагента при объемном соотношении фаз 1:0,2. После расслоения фаз получают сточную воду, содержа- щую 20 мг/л диметилацетамида и 95 г/л н-бутилового спирта. Из воды отпаривают н-бутиловый спирт в виде азео- тропной смеси, кипящей при 92,,

5

0

Азеотропная смесь после расслоения содержит около 35 мас.% водного слоя, который вновь возвращают на отпарку н-бутилового спирта, и около 65 мас.% слоя н-бутилового спирта, который возвращают на экстракцию Очтценную воду, содержано ю 40 мг/л диметилацет- 0 амида (степень очистки 99,96%) сбрасывают в горколлектор или используют на нужды предприятия. Удельный расход экстрагента 3,2 . Экстракт (раствор диметилацетамида 91 г/л и воды 200 г/л в н-бутиловом спирте) поступает на отпарку воды в виде азе- отропной смеси. Азеотропная смесь после расслоения содержит водный слой, который поступает на отпарку н-бутилового спирта, а слой н-бутилового спирта возвращают на экстракции:,. Остаток после отпарки азеотроп- ной смеси направляют на ректификацию для получения товарного продукта - диметилацетамида.

Пример 2. Сточную воду от цеха синтеза диметилформамида в количестве 4 MVcyT с содержанием диметилформамида 100 г/л подвергшот одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:1,5. После расслоения фаз пол чают сточную воду, содержащ то 52 г/л диметилформ- д-амида и 75 г/л н-бутилового спирта. Эту воду вновь подвергают 3-ступенча- той экстракции свежей порцией экстрагента при соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:1,5 с возвратом 0 экстрагента после каждой предьщущей стадии на последующую. После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 1000 мг/л диметилформамида и 75 г/л н-бутилового спирта. Воду охлаждают до 15°С, вводят 5 г/л хлорида натрия (отношение 3:1) и вновь подвергают ее 2-ступенчатой экстракции при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:0,5. После

5

0

расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 20 мг/л диметилформ:- 1мида и 85 г/л н-бутилового спирта. Удельный расход экстрагента 3,5 Дальнейшую обработку очищенной и экстракта проводят по примеру 1.

Сточную воду, содержащую 20 мг/л диметилформамида (степень очистки 99,98%) сбрасывают в горколлектор или используют на внутренние нужды предприятия.

Пример 3, Сточную воду по примеру 2 подвергают одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:1,3 После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 58 г/л диметилформамида и 75 г/л н-бутилового спирта« Эту воду вновь подвергают 3-ступенчатой экстракции свежей порцией экстрагента с возвратом экстрагента после каждой предыдуп1ей стадии на последующую. После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 900 мг/л диметилформам ща и 75 г/л н-бутилового спирта. оду охлаж,дают до 12 С, вводят 3 г/л хлорида натрия (отношение 4:1) и вновь подвергают ее 3-ступенчатой экстрактами при объемном соотношении сточная Е;ода: экстра- гент 1:0,3. После расслоения фаз получают воду, содержа цую 20 мг/л диметилформамида и 85 г/л н-бутилового спирта. Дальнейшую обработку очиЕген- ной воды и экстракта проводят по примеру 1. Сточную воду, содержащ:;ш 20 мг/л диметилформамида (степень очистки 99,98%), сбрасывают в горколлектор или используют на внутренние нужда предприятия.

Пример 4, Сточную воду по примеру 1 подвергают одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом щзи объемном соотношении фаз сточная вода: экстрагент ,8„ После расслоени фаз получают сточную воду, содержа- .шую 64 г/л диметилацетамида и 75 г/л н-бутилового спирта. Эту воду вновь подвергают 1-ступенчатой экстракции одной и той же свежей порцией экст™ рагента при объемном соотношении фа 1;1. Остаточное содержание диметил- ацетамидл в сточной воде 45 г/л (стпень очистки 35%). Удельный расход экстрагента 1,8 м „ Более глубокая экстракция димотилацетЕмида из этой

5

0

5

0

5

0

45

20°С,

воды на последующей третьей ступени технически невозможна.

Пример 5, Сточную воду по примеру 2 подвергают одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз сточная вода: экстрагент 1:2. После разделения фаз получают сточную воду, содержа- 36 г/л диметилформамида и 75 г/л н-бутилового спирта. Эту воду вновь подвергают 4-ступенчатой экстракции одной и той же свежей порцией экстрагента при объемном соотношении фаз 1:2j5. После расслоения получают сточную водУз содер-„-ащую 350 мг/л диметилформамида„

В водУэ И1 1еющую температуру вводят 7 г/л хлорида натрия и подвергают 4-ступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз 1:0,7. Остаточное содержание диметилформамида 30 мг/л. Степень очистки 99,97%. При достижении той же степени очистки по примеру 4 процесс требует болыиего расхода экстрагента на 55% (5,2 вместо 3,2- 3,5 )5 более сложного оборудования, поскольку при использовании 2 -3-ступенчатой экстракции применяются более простые и дешевые аппараты по сравнению с экстракцией с большим числом ступеней о Кроме того, при указанном объемном соотношении фаз практически вся вода растворяется в н-бутиловом спирте (90-95%), что усложняет и удорожает процесс ее отпар- ки из экстракта.

Таким образом, используя приемы и режимы предлагаемого способа можно достичь высокой степени очистки (99,96-99 98%) при снижении удельного расхода экстрагеита (с 5 до 3,2- 3,;5 м /м) э снижении вторичного загрязнения воды хлоридом натрия с 230 .до 1-5 г/л5 снижении затрат на оборудование эксплуатандюнных затрат на отпарку водь: из экстракта, удешевление гфоцесса.

Фор

у л а

и 3

б р е т е н и я

1„ Способ о чистки сточИ),гх вод от азотсодержащих органических соединений многоступенчатоС; экстракцией н-бутиловым спиртом в п рисутствии хлорида натрия-, о т л и ч а ю щ и й- с я тем ЧТО; с :;,е:1ью повг-пиения степени очистки от низ) омтрку.-тярных

амидов жирных кислот, снижения рас- хода экстрагента и удешевления про- цесса, экстракцию осуществляют в три стадии, причем на первой стадии экстракцию ведут при объемном соотношении воды и экстрагента 1:1-1,5, а на второй и третьей стадии экстракцию ведут в 2-3 ступени при объемном соотношении воды и экстрагента 1:1,5-2 и 1:0,2-0,3 соответственно с возвратом

воды после каждой ступени на предыдущую, а хлорид натрия вводят в обрабатываемую воду перед третьей стадией и охлаждают до 5-15 с.

2. Способ по п. 1, о т л и

ч а ю iq и и с я тем, что экстракцию ведут при соотношении абсолютных величин температуры и расхода хлорида натрия 3-5:1 соответственно.

Изобретение относится к экстракционным способам очистки промышленных сточных вод от азотсодержащих органических соединений, например, низкомолекулярных амидов жирных кислот, характеризующихся бесконечной растворимостью в воде, ограниченной растворимостью в органических растворителях, высокой токсичностью, и может быть использовано на предприятиях химической промышленности. Цель изобретения заключается в повышении степени очистки от низкомолекулярных амидов жирных кислот, снижение расхода экстрагента удешевление процесса. Для осуществления способа очистку сточных вод от органических веществ ведут экстракцией в три стадии, при этом на 1 стадии осуществляют одноступенчатую экстракцию при объемном соотношении фаз сточная вода: экстрагент = 1:1-1,5, а на 2 и 3-й стадиях осуществляют 2-3-х ступенчатую экстракцию свежей порцией экстрагента с возвратом воды с последующей стадии на предыдущую. Для интенсификации 3-й стадии воду предварительно охлаждают до 5-15°С, вводят 1-5 г/л хлористого натрия таким образом, чтобы отношение абсолютных величин температуры и количества хлористого натрия равнялось 3-5:1 соответственно. Способ по сравнению с известным обеспечивает повышение степени очистки с 98,5% до 99,98%, а также снижает вторичное загрязнение воды хлоридом натрия с 230 до 1,5 г/л и удельный расход экстрагента с 5 до 3,2-3,5 м³/м³, что снижает затраты на его регенерацию. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1И,5

1:1,5

1:0,1 5 1

Таблиц

99,0

3,1

На третьей ступени экстракция технически :неосущест- вима

Наиболее целесообразные интервалы

Воэрастает расход экстрагента, объем растворенной в нем воды, удорожается