本發(fā)明屬于皂化法合成環(huán)氧化合物的方法，具體地說是涉及用粉狀堿(生/熟石灰或燒堿)與氯醇(一氯丙醇或二氯丙醇)，在微波作用下進行脫氯化氫反應，生成相應的環(huán)氧化合物的清潔皂化方法。
背景技術：
用氯醇與石灰水進行皂化反應是環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷等大宗化學品生產的主流生產方法。一方面是因為皂化法工藝往往成本最低，使產品具有競爭優(yōu)勢；另一方面是氯堿企業(yè)為了平衡氯氣資源，而迫不得已大量采用皂化工藝組織生產以消耗氯氣。
皂化法具有工藝簡單、成本低的優(yōu)勢，但皂化法會副產大量含鹽、難以處理的廢水。如傳統(tǒng)的丙烯氯化法每生產一噸環(huán)氧氯丙烷產生30～40噸高含鹽廢水；氯醇皂化法生產一噸環(huán)氧丙烷產生約50噸含鹽廢水。這些廢水中含鹽2.5％左右，還含有氯丙醇、氯丙醚類、及氯丙烷等難降解有機含氯化合物，COD在2000-5000mg/L、B/C<0.5。
傳統(tǒng)的生化法不能處理這類高含鹽、有機氯廢水，因為當含鹽高于1.5％時，就會使微生物失活。企業(yè)的一般處理方法是將高含鹽廢水絮凝澄清后，用其他廢水或清水稀釋，再生化處理、排放。這不是理想的處理方法。
近幾十年來人們一直在致力于研究耐高鹽的菌株，但發(fā)現(xiàn)在鹽濃度波動沖擊下，菌膠團會發(fā)生解體，COD去除效率明顯下降，甚至會出現(xiàn)出水COD高于進水COD,而且長時間難以恢復。所以對高含鹽廢水至今仍沒有很好的生化處理方法。
在環(huán)保要求越來越高、監(jiān)管措施越來越嚴厲的情況下,企業(yè)開始采用一些更高效的方法來處理高含鹽廢水。如深井曝氣-活性污泥-生物膜法，井深度近100米,投資大、處理效率低、成本高,而且易污染地下水。索爾維公司在CN200480034393中提出用反滲透法去除廢水中的鹽分。但有機物雜質存在的情況下,膜的通量會急劇下降。較有效的方法是采用多效蒸發(fā)(三效或五效蒸發(fā)),將高含鹽廢水濃縮結晶而脫鹽。但是多效蒸發(fā)的方法存在的問題是能耗高，造成產品成本高，而影響企業(yè)整體的市場競爭力。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：提供一種新的皂化方法，用粉狀堿作皂化原料，使副產皂化液中鹽(氯化鈣或氯化鈉)濃度高、易于回收，水易于循環(huán)利用，避免鹽廢水的排放，減少皂化過程的環(huán)境危害，達到節(jié)能減排的目的。
本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)本發(fā)明目的的：
在反應物預混釜(1)中，將氯醇與通過粉狀堿進料螺桿泵(2)輸入的粉狀堿混合后，用微波輻射反應進料泵(3)輸送至微波輻射反應器(4)。在微波輻射場的作用下，粉狀堿與氯醇發(fā)生皂化反應。皂化后的反應液進入產品精餾塔(5)。塔釜采用直接蒸汽加熱，環(huán)氧產品從塔頂經冷凝器(6)進入回流罐(7)，部分采出得到環(huán)氧化合物。副產的鹽水形成皂化液從塔釜流出，通過皂化液出料泵(8)，將皂化液送入氣流干燥塔(9)。通過熱氣流干燥，得到固體粉狀鹽，蒸發(fā)出的水汽可作為熱源使用，以回收能量。實現(xiàn)了生產過程無含鹽廢水排放，達到節(jié)能減排目的。
所述的氯醇可以是一氯丙醇，也可以是二氯丙醇。進料氯醇的重量含量為70～98％，氯醇中的其他物質為水和氯化氫，其中氯化氫的重量含量為1～15％，其余為水。
所述的粉狀堿可以是生石灰、熟石灰、或燒堿。粉狀堿的粒度越細越好，可以是150目～600目粉。
所述的氯醇與粉狀堿的攪拌混合過程中，控制混合釜內物料平均停留時間為20～60秒、混合溫度為35～50℃。
所述的微波輻射反應器的微波頻率是工業(yè)上常用頻率915MHz(兆赫茲)和2450MHz，輻射功率為4～8W/L物料。物料在微波反應器中的反應溫度為40～80℃，反應時間為20～60秒。
所述的產品精餾塔的頂部操作壓力為-0.5～0.0大氣壓(表壓)，相應的塔頂操作溫度由相平衡確定。塔釜采取直接蒸汽加熱，蒸汽用量由組分分離能量平衡決定。
所述的皂化液干燥塔的熱氣流溫度為200～550℃，可以是過熱水蒸汽，也可以是燃料燃燒產生的高溫氣流。
發(fā)明的有益效果：本發(fā)明選用粉狀堿(生/熟石灰或燒堿)與氯醇(一氯丙醇或二氯丙醇)，利用微波輻射下的微波輻射場以每秒數(shù)億(9.15億/秒或24.5億/秒)的頻率切換電磁場方向，迫使處于場中的偶極分子做幾乎相同頻率的扭動，這樣高頻的扭動使反應物分子瞬間獲得能量，并高速碰撞而發(fā)生快速的脫氯化氫反應，大大減少了氯醇皂化過程工藝水的用量，并且使生成的皂化液濃度得到了極大提高，以便在較低能耗下即可實現(xiàn)皂化液中鹽的回收和水的循環(huán)使用，達到了節(jié)能減排的目的。
相對于常規(guī)皂化反應依賴對流和傳導機制提供分子間反應的能量，傳熱、傳質速率都相對較低，若選用粉狀固態(tài)堿，對于強放熱的皂化反應來講，會在固態(tài)堿表面發(fā)生熱量積聚，而引起微觀局部表面溫度急劇上升而導致大量副反應的發(fā)生，使反應的選擇性下降、收率降低。另外，本發(fā)明工藝中采用螺桿泵輸送固體料，并設置預混釜，克服了粉狀固態(tài)堿大規(guī)模生產時物料輸送與配比控制不便的問題。
附圖說明
圖1微波促進氯醇皂化生產環(huán)氧化合物原理圖
其中，1.反應物預混釜，2.粉狀堿進料螺桿泵，3.微波輻射反應進料泵，4.微波輻射反應器，5.產品精餾塔，6.塔頂冷凝器，7.塔頂回流罐，8.皂化液出料泵，9.氣流干燥塔
具體實施方式
本發(fā)明下面結合實施例作進一步詳述：
實施例1：
微波促進燒堿皂化一氯丙醇生成環(huán)氧丙烷
在預混釜(1)中，將100Kg/h一氯丙醇(來自甘油脫水所得丙二醇與氯化氫氯化，重量組成：一氯丙醇70％，氯化氫15％，水15％。)，與通過螺桿泵(2)輸入的57Kg/h粉體燒堿(粒度為150目)混合，控制物料混合溫度為35℃、停留時間為20秒。
隨后用微波輻射反應進料泵(3)輸送至微波輻射反應器(4)。微波輻射反應器的微波輻射頻率為915MHz，輻射功率為8W/L物料?？刂莆锪显谖⒉ㄝ椛浞磻髦械耐Ａ魰r間為20秒，反應溫度為40℃。
皂化后的反應液進入共沸精餾塔(5)。塔頂操作壓力為0.0大氣壓(表壓)，塔頂溫度34～36℃，環(huán)氧丙烷從塔頂經冷凝器(6)進入回流罐(7)，部分采出得到環(huán)氧丙烷產品42.7Kg/h(含量99.0％)。產品收率89.2％。
副產的鹽與水形成皂化液進入塔釜。塔釜通入165℃流量為16.4kg/h的直接蒸汽，塔釜操作溫度為66～68℃。塔釜物料為氯化鈉的懸濁液，通過皂化液出料泵(8)，將130.7kg/h皂化液送入氣流干燥塔(9)。通過200℃的過熱水蒸氣干燥，得到固體粉79.5kg/h(其中約含：90％氯化鈉，10％燒堿)。蒸發(fā)出的水汽可作為熱源使用，以回收能量。
實施例2：
微波促進生石灰皂化二氯丙醇生產環(huán)氧氯丙烷
在預混釜(1)中，將100kg/h二氯丙醇(來自甘油與氯化氫氯化，重量組成：二氯丙醇85％，氯化氫5％，水10％)，與通過螺桿泵(2)輸入的38.5kg/h生石灰(氧化鈣重量含量81％，粒度為400目)混合?？刂莆锪匣旌蠝囟葹?0℃、停留時間為40秒。
隨后用微波輻射反應進料泵(3)輸送至微波輻射反應器(4)。微波輻射反應器的微波輻射頻率為915MHz，輻射功率為6W/L物料?？刂莆锪显谖⒉ㄝ椛浞磻髦械耐Ａ魰r間為60秒，反應溫度為60℃。
皂化后的反應液進入共沸精餾塔(5)。塔頂操作壓力為-0.5大氣壓(表壓)，塔頂溫度77～80℃，環(huán)氧氯丙烷從塔頂經冷凝器(6)進入回流罐(7)，部分采出得到環(huán)氧氯丙烷58.7kg/h(其中含環(huán)氧氯丙烷96％，含水4％)。產品收率92.5％。
副產的鹽與水形成皂化液進入塔釜。塔釜通入165℃流量為28.9kg/h的直接蒸汽，塔釜操作溫度為96～98℃。塔釜物料通過皂化液出料泵(8)，將108.7kg/h皂化液送入氣流干燥塔(9)。通過350℃的甲烷燃燒氣流干燥，得到固體粉60.5kg/h(其中約含：73.7％氯化鈣)。蒸發(fā)出的水汽可作為熱源使用，以回收能量。
實施例3：
微波促進熟石灰皂化二氯丙醇生產環(huán)氧氯丙烷
在預混釜(1)中，將100kg/h二氯丙醇(來自甘油與氯化氫氯化，重量組成：二氯丙醇98％，氯化氫1％，水1％)與通過螺桿泵(2)輸入的42kg/h熟石灰(氫氧化鈣含量90％，粒度為600目)混合。物料在混合釜中停留時間為60秒，混合溫度為50℃。
隨后用微波輻射反應進料泵(3)輸送至微波輻射反應器(4)。微波輻射反應器的微波輻射頻率為2450MHz，輻射功率為4W/L物料?？刂莆锪显谖⒉ㄝ椛浞磻髦械耐Ａ魰r間為40秒，反應溫度為80℃。
皂化后的反應液進入共沸精餾塔(5)。塔頂操作壓力為-0.25大氣壓(表壓)，塔頂溫度83～85℃，環(huán)氧氯丙烷從塔頂經冷凝器(6)進入回流罐(7)，部分采出得到環(huán)氧氯丙烷68.5kg/h(其中含環(huán)氧氯丙烷96％，含水4％)。產品收率93.5％。
副產的鹽與水形成皂化液進入塔釜。塔釜通入165℃流量為41.8kg/h的直接蒸汽，塔釜操作溫度為110～112℃。塔釜物料通過皂化液出料泵(8)，將115.3kg/h皂化液送入氣流干燥塔(9)。通過500℃的甲烷燃燒氣流干燥，得到固體粉56.7kg/h(其中約含：77％氯化鈣)。蒸發(fā)出的水汽可作為熱源使用，以回收能量。
對比實施例1：
熟石灰皂化二氯丙醇生產環(huán)氧氯丙烷
在預混釜中，將100kg/h二氯丙醇(來自甘油與氯化氫氯化，重量組成：二氯丙醇98％，氯化氫1％，水1％)與42kg/h熟石灰(氫氧化鈣含量90％，粒度為600目)混合后進入靜態(tài)混合器混合，控制物料在靜態(tài)混合器中停留時間為60秒，混合溫度為50℃。
從靜態(tài)混合器流出的物料進入共沸精餾塔(即皂化塔)。塔頂操作壓力為-0.25大氣壓(表壓)，塔頂溫度83～85℃，環(huán)氧氯丙烷從塔頂經冷凝器進入回流罐，部分采出得到環(huán)氧氯丙烷55.1kg/h(其中含環(huán)氧氯丙烷96％，含水4％)。產品收率75.3％。
副產的鹽與水形成皂化液進入塔釜。塔釜通入165℃流量為38.8kg/h的直接蒸汽，塔釜操作溫度為110～112℃。塔釜物料通過皂化液出料泵，將125.7kg/h皂化液送入氣流干燥塔。通過500℃的甲烷燃燒氣流干燥，得到固體粉56.7kg/h(其中約含：76％氯化鈣)。蒸發(fā)出的水汽可作為熱源使用，以回收能量。