專利名稱：分解廢水中的芳族硝基化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理來自生產(chǎn)芳族硝基化合物工廠的廢水的熱處理方法，所述的芳族硝基化合物如硝基苯、硝基甲苯、或二硝基甲苯。用本發(fā)明的方法可分解這些廢水中的芳族硝基化合物。
來自硝化工廠的廢水會含有少量的硝基芳族化合物和硝基-羥基-芳族化合物。
傳統(tǒng)的處理來自生產(chǎn)諸如硝基苯、硝基甲苯、或二硝基甲苯芳族硝基化合物的工廠的廢水的方法包括，在對廢水進(jìn)行實(shí)際處理之前，對溶解在水中的硝基芳族化合物進(jìn)行繁瑣的分離。
通?？稍谒嵝越橘|(zhì)中，通過有機(jī)溶劑萃取，除去溶解的硝基芳族和硝基-羥基-芳族化合物(見Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie，第4版，第17卷，第386頁)。
在Kirk-Othmer的《化學(xué)技術(shù)大全》，1996年第4版，第17卷，第138頁，描述了一種分離硝基苯的萃取方法。通過用苯多級萃取，可在有關(guān)溫度下從廢水中除去溶解的硝基苯。
除多級萃取以外，還可以對廢水進(jìn)行汽提除去硝基苯(見《化學(xué)處理和設(shè)計(jì)大全》，第31卷，第176頁，1990年)。
在二硝基甲苯生產(chǎn)過程中，在將廢水引入中心處理場處理之前，對廢水進(jìn)行生物預(yù)處理且隨后進(jìn)行臭氧化后，通過用污泥吸附，可使含有產(chǎn)品的廢水不含在70℃溶解的2,4-和2,6-二硝基甲苯(見BASF小冊子Ozonisierung〔臭氧化〕，BASF Schwarzheide GmbH；1995年3月)。
可采用下列方法分解來自硝化工廠廢水中的硝基-羥基-芳族化合物。
歐洲專利EP0005 203描述了一種處理含有硝基-羥基-芳族化合物廢水的熱處理法。在該方法中，在沒有空氣和氧氣條件下，在壓力和150-500℃的溫度下，對所含的水可溶形式的硝基-羥基-芳族化合物的鹽的廢水進(jìn)行加熱。
在“Produktionsintegrierter Umweltschutz in der chemischen Industrie”,DECHEMA,GVC,SATW的報(bào)告“Herstelhung von Nitrobenzol〔硝基苯的制備〕”中，描述了一種含硝基苯酚廢水的熱處理法。在該方法中，在120巴和高達(dá)大約300℃的溫度下，加熱廢水。根據(jù)該文獻(xiàn)，在高溫下借助于自由基機(jī)理，該方法可用來離解硝基苯酚，它是一種硝基-羥基-芳族化合物。
由于芳族硝基化合物具有殺細(xì)菌特性，因此不能通過對廢水進(jìn)行生物凈化，由此需要對含有這種化合物的廢水進(jìn)行凈化或處理。
在已有技術(shù)分離或分解來自硝化工廠含有芳族硝基化合物廢水的公知方法中，沒有一種方法可在單一過程中分離或分解硝基芳族化合物和硝基-羥基-芳族化合物。
本發(fā)明的目的是提供一種可在單一過程中，分解廢水中可能含的多種不同芳族硝基化合物的方法。
我們發(fā)現(xiàn)該目的可通過權(quán)利要求所述的方法實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明提供了一種分解廢水中芳族硝基化合物或兩種或多種該化合物的混合物的方法，該方法在10-300巴的壓力下，通過將pH值為7-14的廢水加熱到150-350℃的溫度下而分解硝基芳族化合物，其中至少一種芳族硝基化合物的芳環(huán)上沒有羥基基團(tuán)。
廢水中芳族硝基化合物的成分取決于硝化過程所用的特定芳族化合物。
這些芳族硝基化合物的例子是硝基-羥基-芳族化合物，如一、二和三硝基苯酚、一、二和三硝基甲酚、一、二和三硝基間苯二酚和一、二和三二甲苯酚。
其芳環(huán)上沒有羥基基團(tuán)的芳族硝基化合物的例子是硝基苯、硝基甲苯和二硝基甲苯。后者在水中的溶解度很低。
廢水中可存在的更具體的芳族硝基化合物，用實(shí)施例1-4中描述的本發(fā)明方法可將其分解。
采用本發(fā)明的方法，還可以處理含有硝基芳族化合物而不含有硝基-羥基-芳族化合物的廢水；也就是說，本發(fā)明的方法還可以分解廢水中的其芳環(huán)上沒有羥基的硝基芳族化合物。
在熱分解過程中，廢水中芳族硝基化合物的降解(分解)程度取決于熱分解前芳族硝基化合物的數(shù)量，熱分解溫度以及維持的時間。
出于安全的原因，最好確保在水中溶解度低的硝基芳族化合物不形成有機(jī)相。由于硝基芳族化合物的溶解度隨廢水溫度的升高而增加，因此可通過調(diào)節(jié)廢水的溫度防止硝基芳族化合物溶解度的升高。優(yōu)選地通過將廢水的溫度調(diào)節(jié)到40-80℃來調(diào)節(jié)在水中溶解度低的硝基化合物的量。換句話說，優(yōu)選的廢水應(yīng)當(dāng)含有溶解形式的芳族硝基化合物。
本發(fā)明的方法可按以下所述進(jìn)行在150-350℃，優(yōu)選地在250-320℃的溫度下，在10-300巴，優(yōu)選地在40-250巴的壓力下，在廢水的pH值為7-14，優(yōu)選地在10-13范圍內(nèi)，在壓力容器中對廢水進(jìn)行熱分解。
本發(fā)明的方法可連續(xù)進(jìn)行或間歇進(jìn)行。
所用的壓力容器可以是已有技術(shù)中為上述溫度和壓力設(shè)計(jì)的所有公知的壓力容器。
適用于連續(xù)進(jìn)行方式的容器是例如管式反應(yīng)器和設(shè)置成階式的高壓容器。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，通過一熱交換器輸送廢水，使廢水在其中預(yù)熱，例如將廢水預(yù)熱到280℃。然后通過直接注入100巴的蒸氣或間接加熱，將預(yù)熱后的廢水加熱到300℃。接下來維持20-60分鐘，通過與進(jìn)料逆流而使反應(yīng)液冷卻和降壓。
對于連續(xù)進(jìn)行方法的方案，優(yōu)選地采用以液體流動方式的管式反應(yīng)器。這樣，可以消除回混。
本發(fā)明方法優(yōu)選處理來自芳族化合物的硝化工廠的廢水，例如硝基苯裝置、二硝基甲苯裝置、硝基甲苯裝置和硝基二甲苯。
本發(fā)明的方法還可以用來處理來自各種硝化工廠排出的混合廢水。
與已有技術(shù)中其它分離或分解廢水中芳族硝基化合物的方法相比，本發(fā)明的方法具有下列優(yōu)于已有技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的方法可在一個過程中同時分解廢水中的沒有羥基基團(tuán)的芳族硝基化合物和硝基-羥基芳族化合物。
采用本發(fā)明的方法，無需通過繁瑣的萃取、汽提或況淀和/或臭氧化，尤其是沉淀和臭氧化，就可分離沒有羥基基團(tuán)的芳族硝基化合物，如硝基苯、硝基甲苯和二硝基甲苯，由此可節(jié)約設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。
此外，本發(fā)明的方法還可以用于處理只含有不帶羥基基團(tuán)的芳族硝基化合物如硝基苯、硝基甲苯和二硝基甲苯的廢水。由于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置比已有技術(shù)方法如萃取、汽提和臭氧化裝置簡單，因此可節(jié)約設(shè)備投資。
用本發(fā)明方法處理后的廢水可在隨后毫無問題進(jìn)行生物凈化。在這種凈化過程中，分解率可至少達(dá)到90％。
參照下面實(shí)施例描述本發(fā)明。
實(shí)施例實(shí)施例1在實(shí)施例1中，在管式反應(yīng)器中對來自硝基苯生產(chǎn)中的未經(jīng)汽提的硝基苯廢水進(jìn)行熱分解。在熱分解前，廢水的pH值為12.3。
反應(yīng)條件如下反應(yīng)溫度290℃壓 力90巴維持時間25分表1含硝基苯的廢水的熱分解結(jié)果
分析結(jié)果表明，硝基苯和硝基苯酚兩者的除去率大于90％。增加維持時間還可以進(jìn)一步分解硝基苯。
實(shí)施例2在實(shí)施例2中，在管式反應(yīng)器中對來自二硝基甲苯生產(chǎn)中的未經(jīng)汽提的二硝基甲苯廢水進(jìn)行熱分解。在熱分解前，廢水的pH值為13。
反應(yīng)條件如下反應(yīng)溫度290℃壓 力90巴維持時間20分表2熱分解結(jié)果
1)=2,4-和2,6二硝基甲苯的總和，估算為2,4-二硝基甲苯熱分解實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，已經(jīng)達(dá)到了二硝基甲苯、硝基苯和三硝基甲酚的完全分解。
實(shí)施例3在實(shí)施例3中，在高壓釜中對經(jīng)過預(yù)處理已經(jīng)除去硝基苯酚的二硝基甲苯廢水進(jìn)行熱分解。在熱分解前，廢水的pH值為7。
反應(yīng)條件如下反應(yīng)溫度300℃壓 力90巴維持時間1小時表3熱分解前后芳族硝基化合物的含量
實(shí)施例4在實(shí)施例4中，在高壓釜中對經(jīng)過預(yù)處理已經(jīng)除去硝基苯酚的二硝基甲苯廢水進(jìn)行熱分解。在熱分解前，廢水的pH值為10.8。
反應(yīng)條件如下反應(yīng)溫度300℃壓 力90巴維持時間1小時表4熱分解前后芳族硝基化合物的含量<
在實(shí)施例3和4中，對已經(jīng)經(jīng)過預(yù)處理除去硝基苯酚的廢水進(jìn)行熱分解。不管它們的去除率如何，可以看到芳族硝基化合物都基本上被分解了。這表明在廢水中的硝基-羥基芳族化合物熱分解過程中，沒有形成影響不帶羥基的硝基芳族化合物分解的自由基。
權(quán)利要求
1.一種分解廢水中芳族硝基化合物或其兩種或多種混合物的方法，在10-300巴的壓力下，通過將pH值為7-14的廢水加熱到150-350℃的溫度下而分解芳族硝基化合物，其中至少一種硝基芳族化合物的芳環(huán)上沒有羥基基團(tuán)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于至少一種芳族硝基化合物在水中的溶解度很低。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在水中溶解度低的硝基化合物的量是通過將廢水的溫度調(diào)節(jié)到40-80℃通的調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于廢水是含有溶解的一種或多種芳族硝基化合物的。
5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于廢水是不含硝基-羥基-芳族化合物的。
6.如權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于廢水的pH值為10-13。
7.如權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于加熱溫度為250-320℃。
8.如權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于壓力為40-250巴。
9.如權(quán)利要求1或8所述的方法，其特征在于廢水來源于多種硝化工廠。
10.如權(quán)利要求1或9所述的方法，其特征在于處理的廢水是來自各種硝化工廠排出的混合廢水。
11.上述任一權(quán)利要求所述的方法在分解廢水中芳環(huán)上沒有羥基基團(tuán)的芳族硝基化合物中的應(yīng)用。
全文摘要
一種分解廢水中芳族硝基化合物或兩種或多種該化合物的混合物的方法,在10—300巴的壓力下,通過將pH值為7—14的廢水加熱到150—350℃的溫度下而分解硝基芳族化合物,其中至少一種芳族硝基化合物的芳環(huán)上沒有羥基基團(tuán)。
文檔編號C02F1/58GK1231997SQ9910629
公開日1999年10月20日 申請日期1999年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月8日
發(fā)明者T·帕卡拉, K·G·鮑爾, H·W·朗根斯彭, W·馬肯羅施 申請人:Basf公司