[发明专利]从乙二醇制程水中去除甲酸、乙酸的方法和装置

说明书

本发明涉及从乙二醇制程水中去除甲酸、乙酸的方法及其所用的装置，尤指除去制造乙二醇(EG)时副生的甲酸、乙酸的方法和装置，即先采用弱碱性阴离子树脂吸附后，再以强碱性阴离子树脂处理残余的游离甲酸、乙酸而提高去除效率之方法及所用的装置。

利用弱碱性阴离子树脂与强酸离子进行可逆反应早已为人所熟知，其反应式如下所示：

吸附反应：

再生反应：

由上述反应可知，弱碱性树脂为专门去除强解离性酸尤其是H₂SO₄、HCl、HNO₃等强酸，其吸附力较强；然而对于弱酸，例如甲酸及乙酸之吸附力则较差、较弱；如果水中同时含强酸及弱酸，则弱碱性阴离子树脂会优先选择吸附强酸，再吸附弱酸，但此处理方式却有下述问题：如对甲酸之类的弱酸的吸附能力均以树脂制造厂提供的一般树脂理论吸附容量的80％效率计算，由于未能根据pH与吸附曲线的变化关系处理，致使实际工厂的运作未能达到目标值。若以实际工厂装有6000公升弱碱性树脂的反应器处理含有甲酸浓度25ppm之制程水时，由其周期采水得知：

(1)弱碱性树脂对甲酸离子之理论吸附容量值为：

46g(甲酸克当量)×1.25eq／L(树脂吸附容量)=57.5g／L

(2)弱碱性树脂对甲酸离子的理论吸附容量若采用80％效率设计，则可得周期采水量如下所示：

57.5g/L×80％×6000L/R÷25ppm=11040M³/周期

(3)以本发明实际实验吸附容量，若采用弱碱性树脂处理时，则可得周期采水量如下所示：

14.3g/L×6000L/R÷25ppm=3432M³/周期

(4)现有技术的周期采水量对本发明之周期采水量的比如下所示：

3432M³/周期÷11040M³/周期×100％=31％

(5)由实际工厂运作的上述数据得知，若未根据甲酸之pH与弱碱性树脂之吸附能力，在已知实际工厂操作时，其周期产量达成率如上述仅31％。其中；甲酸理论值吸附容量为：

甲酸克当量乘每公升树脂吸附酸当量(参考树脂特性)，以g/L表示。

实际吸附容量为：

采水量×离子浓度÷树脂量÷1000，以g/L表示。

实际脱酸效率：

实际实验结果吸附容量÷理论值吸附容量×100％，以％表示。

由于上述甲酸等弱酸浓度与pH值有直接关系，pH值高低会影响弱碱树脂的吸附能力，但因离子吸附力弱致使树脂吸附容量未达完全饱和状态，就有甲酸泄漏而影响处理产量达成率；目前以弱碱性离子交换树脂如此处理弱酸，则不能将酸完全除尽，而有不利回收使用的问题。

本发明方法欲处理的弱酸如甲酸、乙酸等为制造乙二醇时的副产物，若未对排放水中所含的甲酸、乙酸予以有效的去除时，则于回收使用时会将乙二醇脂化，降低乙二醇的产率，且循环水中的甲酸、乙酸亦会腐蚀设备、管路，因此必须对之予以有效的去除，以供回收使用。

下文将说明，在整个乙二醇(简称EG)制程中，有机酸(甲酸、乙酸)，主要来自于EO(环氧乙烷)反应过程中的副反应生成物及其与EG的酯反应，说明如下：2．副反应：

       

(环氧乙烷)    (乙醛)    (乙酸)3．酯化---单乙二醇(简称MEG)与甲酸、乙酸反应