[发明专利]乙苯制苯乙烯过程的废水处理方法

说明书

本发明涉及乙苯制苯乙烯过程的废水处理方法，特别是对该废水中苯、甲苯、二甲苯、乙苯或苯乙烯等有机芳烃以及金属化合物及其离子的处理方法。

苯乙烯被广泛用作生产多种树脂、塑料和高弹体的原料，其应用范围之广主要归因于苯乙烯易于聚合(例如生成聚苯乙烯)或进行共聚(例如与丁二烯共聚来生产丁苯橡胶)或用来制造ABS树脂、SAN树脂、HIPS树脂和不饱和聚酯树脂等化学品。

苯乙烯的生产，就脱氢工艺以及该工艺中所用的各种催化剂而言都已熟知。目前脱氢工艺一般是在一套至少包括二个串联或并联的脱氢反应器和置于反应器之间的加热装置中进行，其中反应流出物与蒸汽在换热装置中发生热交换而被冷却；脱氢所用的催化剂通常采用以氧化铁为基质的催化剂，特别是含钾的催化剂。

乙苯脱氢反应为一个乙苯分子，脱去一分子氢气，得到一个苯乙烯分子。工业上需要在催化剂存在下进行反应。反应是吸热的，每摩尔乙苯吸收54000焦耳热量。

乙苯脱氢时需要加入水蒸汽作为惰性稀释剂，以降低系统的分压，有利于脱氢反应的进行，因此在工业上，进入反应器催化剂床层的反应物流为气相乙苯和水蒸汽的混合物。水蒸汽还起着热载体的作用，并且还可清除催化剂表面的结碳。

就惰性稀释剂水蒸汽而言，与乙苯的摩尔比例为1～16∶1。脱氢反应在合适的条件下进行，离开末级反应器的流出物温度为550～600℃，其主要成分为氢气、甲烷、碳氧化物、苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和焦油以及水蒸汽。其中苯乙烯和氢气为乙苯脱氢的产物，乙苯为未转化的原料，其余为副产物，水蒸汽是随乙苯加入的惰性稀释剂。上述高温流出物经过一系列常规的换热流程，将热量传递给原料乙苯和锅炉，并使锅炉给水发生蒸汽，然后自身温度降低到120℃，进入最终冷凝器。此时沸点相对较高的苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、焦油和水蒸汽均转变为液相，进入分层器滤析；氢气、甲烷、碳氧化合物等低沸点物仍保持气态，由真空设备抽走。

在分层器中冷凝物分为二层，上层为苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和焦油组成的芳烃相，称为炉油；下层为溶解有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯的废水。废水中除了溶有芳烃之外，还含有催化剂的粉尘及催化剂中可流失的组分，如碳酸钾等。

早期苯乙烯工业生产中，废水仅经过简单的隔油处理，其中溶解的芳烃及金属化合物和盐类及其离子没有得到有效处理，它被作为化学污水排出装置。

后来有专利描述了对该废水的处理，如CS258194公开了一种处理废水中芳烃的方法，该专利采用一个填料塔，在185℃和0.65兆帕压力下，用水蒸汽汽提，然后用活性炭过滤。该文献中介绍的工艺，存在操作压力和操作温度较高，使用活性炭吸附金属化合物及其离子效果差的缺点。文献SU789414中介绍了一种废水中脱除聚酯类树脂与苯乙烯的方法。它是将废水加热至30～50℃，以1.4～1.5千克Ca(OH)₂/米³废水配制条件，使废水净化率得以提高。该文献本发明人认为存在以下不足之处，首先它是采用Ca(OH)₂来处理废水，这是一种沉淀法处理工艺。由于Ca(OH)₂本身会带入较多的离子，同时沉淀物的处理同样存在问题，因此工业上较少采用，另一方面，该文献中主要以脱除聚酯类树脂和苯乙烯为目的，没有具体涉及到金属化合物和盐类及其离子的脱除，难以适应苯乙烯工业废水处理的实际情况。

本发明的目的是为了克服以往技术的废水处理过程中，金属化合物及其离子处理效果不佳的缺点，提供一种乙苯制苯乙烯过程的废水新的处理方法，该方法能有效地脱除废水中金属化合物和盐类及其离子，以及苯、二甲苯、乙苯或苯乙烯等芳烃。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：一种乙苯制苯乙烯过程的废水处理方法，废水中含有选自苯、甲苯、二甲苯、乙苯或苯乙烯等芳烃中的至少一种芳烃，以及金属化合物及其离子，经吸附处理和汽提方法处理后，使废水符合锅炉给水要求，其中吸附处理所用的吸附剂为阳离子交换树脂。

上述技术方案中阳离子交换树脂采用强酸性阳离子交换树脂可得到较好的效果，尤以采用磺化煤效果更好。吸附处理和汽提方法处理的顺序没有太大的限制，以吸附处理在先，而后进行汽提方法处理效果更佳。