一种烧碱皂化法环氧丙烷生产方法及生产系统与流程

本发明涉及环氧丙烷生产领域。具体为一种烧碱皂化法环氧丙烷生产方法及生产系统。

背景技术：

环氧丙烷是重要的基本化工原料，环氧丙烷主要用于聚醚多元醇、表面活性剂、碳酸丙烯脂和丙二醇的生产。氯醇法是制作环氧丙烯的最主要的生产方法，传统的氯醇法是采用石灰乳作为皂化剂进行皂化工序，石灰乳的成分主要是cao。这种方法的优点是建设投资少、成本低。完成皂化后会生成ca(oh)2，由于ca(oh)2微溶于水，因此会产生大量的废渣和废液，直接排放不仅会对环境造成污染，同时也造成废液中的大量水被浪费掉。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于克服采用的氯醇法制备环氧丙烷污染环境且浪费资源的缺点，提供一种基本不产生废渣和废液的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法。

本发明的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法，包括以下步骤：

(1)离子膜工序，通过该工序电解nacl溶液产生氯气、氢气和naoh溶液；

(2)氯丙醇工序，通过该工序使氯气、丙烯和水反应生成氯丙醇，其中氯气为步骤(1)中产生的氯气；

(3)皂化工序，通过该工序使氯丙醇与步骤(1)中产生的naoh溶液反应生成环氧丙烷和nacl；

(4)对步骤(3)中产生的溶液进行生化处理，然后除去生化处理后的溶液中的生化代谢物；

(5)将步骤(4)中除去生化代谢物后的溶液分离为nacl溶液和水，并对nacl溶液进行浓缩；

(6)将步骤(5)中形成的浓缩nacl溶液供应给步骤(1)中的离子膜工序，或者使浓缩nacl溶液进入蒸汽结晶工序进行进一步浓缩或结晶并供应给步骤(1)中的离子膜工序。

作为优选，将步骤(5)中与nacl溶液分离后的水供应给步骤(2)。

作为优选，在步骤(3)中，氯丙醇溶液和naoh溶液与清水按设定比例混合,混合后的溶液从皂化塔的顶部喷入皂化塔，皂化塔底部通入蒸汽，蒸汽提高了塔内的温度和压力，使混合后的溶液环氧丙烷并在皂化塔的顶部被蒸出环氧丙烷蒸汽，对环氧丙烷蒸汽进行冷凝得到粗环氧丙烷，对粗环氧丙烷进一步进行精馏得到环氧丙烷成品。

作为优选，对步骤(3)中产生的溶液进行生化处理采用生物膜处理，所述生物膜采用sem菌剂接种。

作为优选，步骤(4)中除去高盐生化代谢产物包括：用表面活性剂对生化处理后的溶液进行处理使活性剂与生化代谢物发生反应，然后用聚合十六烷基三甲基溴化铵对表面活性剂与生化代谢物反应产生的反应物进行包裹，向溶液中添加无机混凝剂使被包裹的反应物沉淀，并将沉淀物与溶液分离。

作为优选，在步骤(5)中通过均相膜将溶液分离为nacl溶液和水，在步骤(5)中通过电渗析法对nacl溶液进行浓缩。

作为优选，步骤(5)得到的浓缩nacl溶液tds≥180000mg/l，toc≤7mg/l。

作为优选，步骤(5)得到的水中氯离子含量小于50mg/l。

本发明还提供一种烧碱皂化法环氧丙烷生产系统，包括电解nacl溶液产生氯气、氢气和naoh溶液的离子膜设备、使电解nacl溶液产生氯气与丙烯、水醇化反应生成氯丙醇的氯醇化设备、使naoh和氯丙醇皂化反应生成环氧丙烷的皂化塔、对皂化反应生成的废水进行生化处理的盐水生化设备及对生化处理后的废水进行回收的盐水回用设备，所述盐水回用设备包括去除生化处理后的溶液中的生化代谢产物的除杂质设备、将除杂质处理后的溶液分离为nacl溶液和水的分离设备及对nacl溶液进行浓缩的浓缩设备或使nacl结晶的结晶设备，其中所述浓缩设备或结晶设备与所述离子膜设备连接向所述离子膜设备供应浓缩nacl溶液或nacl结晶。

作为优选，所述盐水回用设备还与氯醇化设备连接以向所述氯醇化设备供应与所述nacl溶液分离后的水。

本发明的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法及生产系统和现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法及生产系统可以对皂化产生的废水进行处理，处理后的废水分离为nacl溶液和水，nacl溶液经浓缩或者结晶后再供应给离子膜工序，基本实现了废渣的零排放，不仅避免了对环境造成污染，还实现了nacl的回收利用，降低了生产成本。

2、本发明的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法及生产系统还可以对水进行回收利用，从而可节约大量水资源。

3、本发明的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法及生产系统在对溶液进行生化处理后利用表面活性剂、聚合十六烷基三甲基溴化铵和无机沉淀剂除去生化处理后的溶液中的生化代谢物，进一步净化水质。

附图说明

图1为本发明一个实施例的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法的流程示意图。

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法的流程示意图，如图所示，该方法包括以下步骤：

(1)离子膜工序，通过该工序电解nacl溶液产生氯气、氢气和naoh溶液，在本工艺中采用直流电电解nacl溶液，其中产生的氢气可作为本发明的副产品加以收集利用，同时多余的(完成皂化工序后剩余的)naoh也可以加以另外的利用。

(2)氯丙醇工序，通过该工序使氯气、丙烯和水反应生成氯丙醇，其中氯气为步骤(1)中产生的氯气，在本实施例中，水为经过反渗透工序产生的清水。

(3)皂化工序，通过该工序使氯丙醇与步骤(1)中产生的naoh溶液反应生成环氧丙烷和nacl；在本步骤中，氯丙醇溶液和naoh溶液与清水按设定比例混合,混合后的溶液从皂化塔的顶部喷入皂化塔，皂化塔底部通入蒸汽，蒸汽的压力可为0.3-0.54mp，在本实施例中，蒸汽为0.4mp的水蒸气，蒸汽提高了塔内的温度和压力，使混合后的溶液环氧丙烷并在皂化塔的顶部被蒸出环氧丙烷蒸汽，对环氧丙烷蒸汽进行冷凝得到粗环氧丙烷，对粗环氧丙烷进一步进行精馏得到环氧丙烷成品。

(4)对步骤(3)中产生的溶液进行生化处理，在本实施例中，对步骤(3)中产生的溶液进行生化处理采用生物膜，所述生物膜采用sem菌剂进行接种，sem菌剂包含耐盐细菌、嗜盐细菌、嗜盐古菌、耐盐酵母菌、嗜盐酵母菌、耐盐微型动物和嗜盐微型动物在内的几十种乃至几百种不同代谢类型的功能微生物菌种，具有丰富的有机物降解微生物链，当溶液通过生物膜时可以除去溶液中的有机物。

在进行生化处理后，除去生化处理后的溶液中的生化代谢产物。具体为：用表面活性剂对生化处理后的溶液进行处理使活性剂与生化代谢物发生反应，然后用聚合十六烷基三甲基溴化铵对表面活性剂与生化代谢物反应产生的反应物进行包裹，向溶液中添加无机混凝剂使被包裹的反应物沉淀，并将沉淀物与溶液分离，使水质得到进一步净化。

(5)将步骤(4)中除去生化代谢物后的溶液分离为nacl溶液和水，并对nacl溶液进行浓缩。在本实施例中，通过均相膜将溶液分离为nacl溶液和水，通过电渗析法对nacl溶液进行浓缩。在本实施例中，得到的浓缩nacl溶液tds(总固体溶解量)≥180000mg/l，toc(有机物)≤7mg/l。

(6)将步骤(5)中形成的浓缩nacl溶液供应给步骤(1)中的离子膜工序，或者使浓缩nacl溶液进入蒸汽结晶工序进行进一步浓缩或结晶并供应给步骤(1)中的离子膜工序。

本发明的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法可以对皂化产生的废水进行处理，处理后的废水分离为nacl溶液和水，nacl溶液经浓缩或者结晶后再供应给离子膜工序，基本实现了废渣的零排放，不仅避免了对环境造成污染，还实现了nacl的回收利用，降低了生产成本。

在本实施例中，步骤(5)得到的水中氯离子含量小于50mg/l。将步骤(5)中形成的水供应给步骤(2)和/或步骤(1)，这样同时可以实现水的循环利用，节约了水资源。

通过本发明的烧碱皂化法环氧丙烷生产方法，以年产8万吨/年环氧丙烷装置，配套13.5万吨/年离子膜烧碱装置为例，年生产时间按8000h计，可节约的生产和运行费用如下：

1、物料回收节约的生产运行费用

(1)回收清水：每小时可回收工序用水350t，回收清水总量280万t/年，生产工序用水(一级脱盐水)价格按3.0元/t，每年可节约水费840万元；

(2)回收盐：每小时回收工业盐20t,年回收工业盐总量16万t/年，海盐价格按照230元/t，每年可节约海盐购买费用3680万元；

(3)渣脱水：每年可节约传统氯醇法的石灰压滤车间运行费用大约1000万元；

(4)渣处置：按传统烧碱皂化法每生产1吨环氧丙烷产2t皂化渣计算，每年会产生16万吨皂化渣，每吨处置费按不低于50元计，每年可节约皂化渣处置费不低于800万元；

(5)丙烯原料：碱皂化可降低丙烯消耗量，按15kg/t.po，在本发明中，po是指环氧丙烷，每年可节约丙烯1200t，丙烯价格按7000元/t计，可节约原料费840万元；

以上合计节约生产费用7160万元/年。

2、减排节约的税费

(1)水污染物排放税

按照现行一级a排放标准cod≤50mg/l计，折算成toc大约15mg/l左右，每年toc排放量为60000kg，toc污染当量为60000/0.49＝122449，水污染物每污染当量税额按《环境保护税税目税额表》居中标准7元计算，每年需缴纳水污染物排放税85.7万元。

(2)固体废物排放税

按照生产1tpo产出2t皂化渣计，年产固体废弃物总量按16万t计算，固体废弃物环境保护税按《环境保护税税目税额表》中冶炼渣、粉煤灰、炉渣、其他固体废物(含半固态、液态废物)标准征收25元/t，每年需缴纳固体废弃物排放税为400万元。

在另一实施例中，烧碱皂化法环氧丙烷生产方法包括步骤(1)-(5)，且在该实施例中，作为优选的方案，与nacl溶液分离的水被送入氯丙醇工序和/或离子膜工序。

本发明还提供一种烧碱皂化法环氧丙烷生产系统，包括电解nacl溶液产生氯气、氢气和naoh溶液的离子膜设备、使电解nacl溶液产生氯气与丙烯、水醇化反应生成氯丙醇的氯醇化设备、使naoh和氯丙醇皂化反应生成环氧丙烷的皂化塔、对皂化反应生成的废水进行生化处理的盐水生化设备及对生化处理后的废水进行回收的盐水回用设备，所述盐水回用设备包括去除生化处理后的溶液中的生化代谢产物的除杂质设备、将除杂质处理后的溶液分离为nacl溶液和水的分离设备及对nacl溶液进行浓缩的浓缩设备或使nacl结晶的结晶设备，其中所述浓缩设备或结晶设备与所述离子膜设备连接向所述离子膜设备供应浓缩nacl溶液或nacl结晶。

其中，在本实施例中，盐水生化设备采用生物膜进行生化，生物膜以sem菌剂进行接种，分离设备通过均相膜将溶液分离为nacl溶液和水，浓缩设备采用电渗析技术对nacl溶液进行浓缩。

本发明提供的一种烧碱皂化法环氧丙烷生产系统可以使nacl进行回收利用，在避免污染的同时大大节约了环氧丙烷的生产成本。

在本实施例中，所述盐水回用设备还与氯醇化设备和/或离子膜设备连接以向所述氯醇化设备和/或离子膜设备供应与nacl溶液分离后的水，从而实现了水的回收利用。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。