从乙二醇制程水中去除甲酸、乙酸的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种去除乙二醇制程水中的甲酸、乙酸的方法及其所用的装置，先利用弱碱性阴离子树脂吸附制程水中弱酸性甲酸、乙酸离子，残余的游离甲酸、乙酸再由强碱性阴离子交换树脂完成吸附反应；去除乙二醇制程中甲酸、乙酸所用的装置是指由弱碱性树脂及强碱性树脂填充于同一反应器内而成的直立式叠床处理装置或由弱碱性树脂及强碱性树脂串联而成的横卧式处理装置；由此可提高制程水中甲酸及乙酸的去除效率，节省成本及减少废水量。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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)以本专利技术实际实验吸附容量，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专利技术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。本专利技术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、乙酸反应单乙二醇甲酸单乙二醇甲酸酯单乙二醇 乙酸 单乙二醇乙酸酯单乙二醇甲酸酯 甲酸单乙二醇乙酸甲酸酯单乙二醇乙酸酯 乙酸 单乙二醇二乙酸酯单乙二醇甲酸酯乙酸单乙二醇乙酸甲酸酯在乙二醇的制备过程中，利用循环水洗涤环氧乙烷及甲酸、乙酸酸性气体，使环氧乙烷与水反应成乙二醇，循环水中所含的甲酸、乙酸会酯化乙二醇产品，同时亦会腐蚀设备管路，故必须去除。在本专利技术方法中，系先采用弱碱性树脂进行吸附甲酸及乙酸后，再采用强碱性树脂来交换残留的游离甲酸及乙酸，可提高甲酸、乙酸的去除效率。本专利技术人发现以往甲酸及乙酸仅采用弱碱性树脂处理，其吸附效率低，需增加再生频率且有大量废水产生，以前的方法并不适用；经本专利技术人深入研究发现，采用由弱碱性树脂及强碱性树脂二种树脂组合，用将它们填充于同一反应器内而成的叠床式处理装置进行处理，其脱酸效率高于单用弱碱性树脂处理的效率，效率增加69％(由实施例之平均值得知)，降低成本甚巨，符合经济效益。在本专利技术中，吸附交换甲酸及乙酸所用的装置，计有下列两种(1)叠床式处理装置(本专利技术中的对弱酸依序以弱碱性树脂及强碱性树脂进行处理的方式，称之为叠床式处理)，其优点为设备配置占地空间小，节省配管材料，操作简单，投资费用低，如附图说明图1的直立式装置。(2)串联式处理装置(弱碱性树脂及强碱性树脂分别装在不同的反应器内)，设备配置占地空间大，操作须分二段操作，投资费用略高，如图2所示的由弱碱性树脂及强碱性树脂串联而成的横卧式装置。上述叠床式及串联式处理装置在再生时，需先将后段的强碱性树脂再生，再以残余的再生液，再生前段的弱碱性树脂。采水时，则使水从弱碱性树脂顺向流至强碱性树脂层而对水进行处理。本专利技术可采用的树脂，计有弱碱性树脂Amberlyst A21,Duolite A368S,Dowex MWAl,Diaion WA30强碱性树脂Amberlite IRA9l0.Cl,Duolite A162,Dowex MSA2,Diaion PA412其中以采用弱碱性树脂Amberlyst A21，及强碱性树脂Amberlite IRA910.Cl的吸附能力为最佳。弱碱性树脂与强碱性树脂填充量的比例(体积比)以10∶90～90∶10为宜，以70∶30为较宜。至于甲酸及乙酸等弱酸离子采用弱碱性阴离子树脂吸附及树脂再生的反应式如下所示吸附反应再生反应至于甲酸及乙酸等弱酸离子采用强碱性阴离子树脂吸附及树脂再生的反应式如下所示吸附反应再生反应上述分别由弱碱性阴离子树脂及强碱性阴离子树脂依序吸附及再生，可有效去除甲酸及乙酸。附图的简单说明图1(a)本专利技术所用的叠床式处理装置；图1(b)本专利技术所用的叠床式处理装置的吸附反应示意图；图1(c)本专利技术所用的叠床式处理装置的再生反应示意图2(a)本专利技术所用的串联式处理装置；图2(b)本专利技术所用的串联式处理装置的吸附反应示意图；图2(c)本专利技术所用的串联式处理装置的再生反应示意图。图3不同处理方式脱酸效率的比较。图1(a)为表示本专利技术所用的叠床式处理装置的一实例；叠床式处理装置是将弱碱性阴离子树脂11置放于上半层，中间为隔板12，并装设集水器13，强碱性阴离子树脂14置放于下半层，二种树脂共用一相同的反应器。使含有甲酸、乙酸的制程水由装置的上方1A流入，由上而下顺向采水，并以强碱性树脂层出口处的导电度计15失效时为采水终点；此系以导电率呈斜线上升，pH逐渐降低之时为排放已处理过的制程水1B的点。图1(b)为表示本专利技术所采用的叠床式处理装置之吸附反应示意图；吸附反应是将离子交换树脂置入圆柱形反应器(塔)内，将弱碱性阴离子树脂1置入反应器上层，中间以隔板2集水器3分层，反应器下层置入强碱性阴离子树脂4；使制程水A由上而下通过再生完成了的弱碱性阴离子树脂1、强碱性阴离子树脂4，同时吸附制程水中的甲酸、乙酸，而得脱酸制程水B。图1(c)为表示本专利技术所采用的叠床式处理装置的再生反应示意图；此再生反应为，使为4％NaOH的再生剂(B)由圆柱形反应器底部流经吸附甲酸、乙酸而饱和的强碱性阴离子树脂4及弱碱性阴离子树脂1，树脂4和1由中间的隔板2、集水器3隔开，由下而上逆向同时进行离子交换反应，并将含有甲酸、乙酸离子之再生液(C)排出反应器。图2(a)为表示本专利技术所用的串联式处理装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从乙二醇制程水中去除甲酸、乙酸的方法及其所用的装置，使含有制造乙二醇时副生的甲酸、乙酸的制程水，流经由弱碱性阴离子交换树脂及强碱性阴离子交换树脂组合而成的处理装置，使弱碱性阴离子交换树脂先吸附水中弱酸性甲酸、乙酸离子，再由强碱性阴离子交换树脂吸附残余的游离甲酸、乙酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：简日春，
申请(专利权)人：南亚塑胶工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]