聚醚酮精制生产中 氟 盐蒸煮水蒸发分离与作为工业 废水 处理二种工艺的效益分析

20l0年第7期2010年7月化学工程与装备ChemicalEngineering＆Equipment5l聚醚酮精制生产中氟盐蒸煮水蒸发分离与作为工业废水处理二种工艺的效益分析王树江，王钰铭(中石油东北炼化吉林设计院，吉林吉林132002)摘要：叙述了改进前后工艺，并对相应工艺的直接经济效益，间接经济效益及生产管理等进行分析比较。认为改进后工艺经济效益显著，工艺过程及操作等简单。关键词：氟盐蒸煮水蒸发分离(原工艺)；作为工业废水处理(改造后工艺)：效益分析塑性聚醚酮具有阻燃、耐辐射、耐热等级高、介电性能、机械性能优异等特点。在航天、电子通讯及民用高科技产品领域有着重要应用，聚醚酮已经成为高分子领域的一大热点。聚醚酮精制第一步为丙酮洗，除去产品中的二苯砜；第二步为水洗，除去产品中的氟盐及其它无机盐如碳酸钾、碳酸钠等。1原工艺过程来自水洗釜的氟盐水由压缩空气压入反应釜ROI(或R02)中，关闭放空阀，打开蒸汽入口阀，加热反应釜。当釜内温度接近90℃时，打开换热器冷却水阀门，控制反应釜夹套压力，使釜内盐水稳定蒸发。检测釜内F一浓度cF一，当C一接近4．15mg／L时，由釜底放到干燥器内进行干燥(注意釜内溶液量)，将干燥所得氟盐取出，装袋。此釜含氟水处理结束。原理：通过蒸馏使水和氟盐等得以分离。改进后的作为工业废水处理工艺。2新工艺过程来自水洗釜的含氟废水由压缩空气压入反应釜R0I(或R02)中，打开釜顶放空阀及釜底阀，将一部分水放入打浆池中，并将计算好的生石灰按量倒入打浆池，并开动打浆池电机打浆。然后打开釜顶入浆阀，开启真空泵及釜真空阀，将池内石灰浆全部吸入反应釜中，关闭吸浆阀，并开动反应釜搅拌电机。反应3O分钟以后，停止搅拌。由釜底放料阀将部分浆液放入打浆池中，倒入计算好的脱氟促进剂。开动打浆池电机搅拌，待促进剂全部溶解后，将此液体抽入反应釜中，开动反应釜搅拌电机，反应30分钟，停止搅拌。检测釜内水中F一浓度低于10mg／L。将釜内处理液放入离心帆，离心清水放到下水中．沉淀物取“i，直至反应釜内处理液放净。此釜含氟水处理结束。3原理通过加入CaO，使CaO与F—发生如下反应，CaO+H20一Ca(OH)2Ca(OH)2+NaF—CaF2l+2NaOH而CaF2溶解度非常小．可以应用于道路、建筑以及特殊填充等。如施以磷酸、磷酸盐可生成溶解度更小的氟磷酸盐。根据以上两种工艺过程，从直接经济效益、问接经济效益以及生产管理三个方面分析比较。3．1直接效益，设备投资，主体设备釜式设备数量、匝力等级、容量、材质均无变化，只是略微改变了形式，增加了一提桨槽，减少了换热器两台(每反应釜一个，大面积换热器可以两釜共用1个)，工艺管件相应减少，干燥、离心等设备均无须改变，设备投资会相应减少。3．2能源3．2．1热能(1)锅炉热效率及热损锅炉保温效果结构等因素影响煤燃烧后热量的利用。同时燃烧后产生的烟尘要带出一部分热量另外仍有少部分未燃烧尽碳随烟尘排走，锅炉热效率为97．5％。(2)管路热损尽管管路有保温效果。季节(尤其冬季)闲散热及蒸汽压力的升高(压力越高温度越高，环境温差越大，热损几率越高)。(3)反应釜热损52王树江：聚醚酮精制生产中氟盐蒸煮水蒸发分离与作为工业废水处理二种工艺的效益分析反应釜有保温，也存在本体升温及熟损，此有较大的热量损失。综合以上因素，整个生产过程热损可达25％，即热利用率为75％。此数据在石油化_T行业已相当高，一般65-％。(4)煤质因素尽管该公司的煤热值有数据，但也会有一定水分，如购买煤热值为6000大卡，实际平均起来至少有2-3％的误差。综上因素，以每釜聚醚酮产品量为O．35吨计算，每釜需要进行多次水洗，且前3釜水洗水含r较高需要处理。每釜4吨共计l2吨水。含氟水沸点平均106C，若将其全部蒸发需热量为：QtI+Q2其中Ql为从水洗釜压过来的水从IO0C升高到106C所需热量；Q2为这些水气化所需热量。cp为含氟水比热Cp-O．825kCar／kg'C，At=106-l00=6℃，M=12T=12000kg，AH为汽化潜热：AH=550kCar／kg。．Ql=CpMAt-0．825kCar／kg'C×12000kgx6C=5．940~10kCar02=MH=12000kg~550kCar／kg=6．6×10。kCarQ=Ql+Q2=5．940×104+6．6×106=6．6594×106kCar计入热损：Q_=Qmx75％-．．Q-；Qt，75％8．8792~106kCar这些热量是锅炉加热水变成水蒸气输送到反应釜，实际利用的能量。因此，实际热量是：QtQt；Qt+Q_Q是釜温下的水加热到IO0C，C1／2(Cpl+Cp2)=1／2(1+1．308)=1．019kCar／kgC，At=i65·100=65~C。水的温度