含苯酚的水的处理方法和处理设备.pdf

本发明涉及含苯酚的水的处理方法及其处理设备，该方法是：对于在水的共沸剂存在下共沸蒸馏含苯酚的水的共沸蒸馏塔，通过在来自设于该共沸蒸馏塔塔顶的塔顶静置分离槽的排水管线上设置自动气相色谱装置，利用该自动气相色谱装置连续测定该排水中的苯酚浓度，进行监控，尽早发现排水中苯酚浓度的变化，由此控制该共沸蒸馏塔的运转，这样，下游一侧不需要液液提取设备(提取蒸馏塔)等，即可以将排水中的苯酚浓度稳定地抑制在低浓度。

1.  含苯酚的水的处理方法，其特征在于：对于在水的共沸剂存在下共沸蒸馏含有苯酚的水的共沸蒸馏塔，通过在来自设于该共沸蒸馏塔塔顶的塔顶静置分离槽的排水管线上设置自动气相色谱装置，利用该自动气相色谱装置连续测定该排水中的苯酚浓度，进行监控，由此控制共沸蒸馏塔的运转。

2.  权利要求1的含苯酚的水的处理方法，其中，共沸剂是选自二甲苯、甲苯、苯、环己烷、异丙苯和乙基苯的至少一种共沸剂。

3.  权利要求1的含苯酚的水的处理方法，其中，在向自动气相色谱装置供给测定样品的管线上设有凝聚过滤器。

4.  含苯酚的水的处理设备，该设备具有共沸蒸馏塔；设于该共沸蒸馏塔塔顶的塔顶静置分离槽；以及在来自该分离槽的排水管线上的、用于测定排水中苯酚浓度的自动气相色谱装置。

5.  权利要求4的含苯酚的水的处理设备，该处理设备还在向自动气相色谱装置供给测定样品的管线上具有凝聚过滤器。

含苯酚的水的处理方法和处理设备
技术领域
本发明涉及使用共沸蒸馏塔对含苯酚的水进行处理的方法及其处理设备。更具体地说，涉及以下的含苯酚的水的处理方法及其处理设备：对于在水的共沸剂存在下共沸蒸馏处理含苯酚的水的共沸蒸馏塔，通过在来自设于该共沸蒸馏塔塔顶的静置分离槽的排水管线上设置自动气相色谱装置，利用该自动气相色谱装置连续监控该排水中的苯酚浓度，尽早发现排水中苯酚浓度的变化，由此控制该共沸蒸馏塔的运转，将排水中的苯酚浓度稳定地抑制在低浓度。
背景技术
对于在酸催化剂的存在下使苯酚和丙酮反应，对所得的反应产物进行处理的方法，已公开了如下的苯酚与丙酮的反应产物的处理方法：在第1蒸馏处理步骤中，将反应产物分离成含有未反应的苯酚和双酚A的塔底物(I)、以及含有未反应的苯酚、未反应的丙酮和水的塔顶物(I)，在第2蒸馏处理步骤中，将塔顶物(I)分离成含有未反应的苯酚和水的塔底物(II)、以及含有丙酮的塔顶物(II)，在第3蒸馏处理步骤中，进一步将第2蒸馏处理步骤得到的塔底物(II)分离成含有苯酚的塔底物(III)、以及含有水的塔顶物(III)(例如参照专利文献1)。
还公开了在共沸剂的存在下对含苯酚的排水进行共沸蒸馏，分离、回收苯酚的排水处理方法(例如参照专利文献2)。
在使用共沸蒸馏塔、在水的共沸剂的存在下对苯酚和水的混合液进行处理的方法中，通过分离成含苯酚的塔底物以及含有水和共沸剂的塔顶物进行，但在该使用共沸蒸馏塔的处理方法中，最大的注意点在于不要使苯酚流出塔顶部分。如果苯酚流出塔顶部分，则最终苯酚混入到排水中。通常，作为共沸蒸馏塔的控制，一般是用设置在塔内的温度计探测塔内组成，控制流出成分，但流出到塔顶的、需要进行管理的苯酚浓度是ppm级，在塔顶温度的温度下控制流出的苯酚的浓度是极为困难的。
另外，在共沸蒸馏塔的塔顶部分设置用于分离共沸剂和水的静置分离槽(沉降器)，为了分离共沸剂和水，必须在该静置分离槽内停留数十分钟，因此，如果苯酚流出塔顶部分，静置分离槽内的苯酚浓度会升高，不久高苯酚浓度的排水会从静置分离槽流出。
通过共沸蒸馏塔处理的含苯酚的排水在排放到海洋或河流之前，通常在工厂内设置的活性污泥槽中进行活性污泥处理。因此，含有高浓度苯酚的排水一旦供给活性污泥槽，则活性污泥立即死亡，苯酚未经处理即作为排水进行排放，对环境产生很大影响。
该问题并不只限于活性污泥槽等排水处理设备的问题，会出现车间装置全部、最坏的情况是工厂全部长时间停止运转的状态，蒙受巨大损失。为了避免该问题，为了对含有高浓度的苯酚的排水进行处理，通常进行以下的操作：在共沸蒸馏塔的下游追加液液提取设备(提取蒸馏塔)，或暂时在排水罐中储存含苯酚的排水，确认排水罐的苯酚浓度之后再送至活性污泥处理设备中。这些对策均不经济，在共沸蒸馏塔仅在很短的时间内变动，排水罐的苯酚浓度升高，超过活性污泥处理可接受的苯酚浓度的情况下，必须将排水罐中的排水再次通过共沸蒸馏塔处理，工程繁杂。
专利文献1：日本特开平6-135874号公报
专利文献2：日本特开2000-107748号公报
发明内容
本发明为解决上述状况下的问题而设，其目的在于提供含苯酚的水的处理方法及其处理设备，该方法是：对于在水的共沸剂存在下共沸蒸馏处理含苯酚的水的共沸蒸馏塔，通过监控由设在该共沸蒸馏塔塔顶的静置分离槽排出的排水中的苯酚浓度，尽早发现排水中苯酚浓度的变化，由此控制该共沸蒸馏塔的运转，这样，下游一侧不需要液液提取设备(提取蒸馏塔)等，即可以将排水中的苯酚浓度稳定地抑制在低浓度。
本发明人为实现上述目的进行了深入的研究，结果发现：通过用自动气相色谱装置连续监控由设在共沸蒸馏塔塔顶的静置分离槽排出的排水中的苯酚浓度，尽早发现排水中苯酚浓度的变化，由此可以控制共沸蒸馏塔的运转，将排水中的苯酚浓度稳定地抑制在低浓度，并根据该认识完成了本发明。
即，本发明的内容如下：
(1).含苯酚的水的处理方法，其特征在于：对于在水的共沸剂存在下共沸蒸馏含苯酚的水的共沸蒸馏塔，通过在来自设于该共沸蒸馏塔塔顶的塔顶静置分离槽的排水管线上设置自动气相色谱装置，利用该自动气相色谱装置连续测定该排水中的苯酚浓度，进行监控，由此控制共沸蒸馏塔的运转。
(2).上述(1)所述的含苯酚的水的处理方法，其中，共沸剂是选自二甲苯、甲苯、苯、环己烷、异丙苯和乙基苯的至少一种共沸剂。
(3).上述(1)所述的含苯酚的水的处理方法，其中，在向自动气相色谱装置供给测定样品的管线上具有凝聚过滤器。
(4).含苯酚的水的处理设备，该设备具有共沸蒸馏塔；设于该共沸蒸馏塔塔顶的塔顶静置分离槽；以及在来自该分离槽的排水管线上的、用于测定排水中苯酚浓度的自动气相色谱装置。
(5).上述(4)所述的含苯酚的水的处理设备，该处理设备还在向自动气相色谱装置供给测定样品的管线上具有凝聚过滤器。

附图简述
图1是本发明的含苯酚的水的处理方法的一个例子的流程图。
符号说明
1：共沸蒸馏塔
2：塔顶凝结器
3：静置分离槽
4：共沸剂
5：水
6：凝聚过滤器
7：自动气相色谱装置
8：排水罐
9：排水罐
10：活性污泥处理设备
11：再沸器
A：含苯酚的水
B：共沸剂与水的混合蒸汽
C：苯酚
FIC-1：自动流量调节器
FIC-2：排出流量调节器
FIC-3：回流流量调节器
FIC-4：排出流量调节器
TI：温度计
TIC：自动温度调节器
LIC：液面调节器
实施发明的最佳方式
本发明的含苯酚的水的处理方法的特征在于：对于在水的共沸剂存在下共沸蒸馏含苯酚的水的共沸蒸馏塔，通过在来自设于该共沸蒸馏塔塔顶的塔顶静置分离槽的排水管线上设置自动气相色谱装置，利用该自动气相色谱装置连续测定排水中的苯酚浓度，进行监控，由此控制共沸蒸馏塔的运转。
本发明中使用的测定苯酚的自动气相色谱装置是常规装置，只要是可设定以ppm级对苯酚进行分析的分离柱和运转条件的装置即可，没有特别限定。
这里，自动气相色谱装置是指不经人手而自动取样、自动进行分析的气相色谱装置。
实际上，在以下的实施例和比较例中，通过以下所示的自动气相色谱装置实施分析。具体来说，使用横河电机(株)制造的分析仪型GC8A和处理器型GC8P以及FID(氢焰离子化检测器)进行分析，在恒温槽温度105℃下、使用氮作为载气、使用YGC-5181G-1902、YGC-5171B-1810作为柱型号进行分析。
在送至自动气相色谱装置的取样液中有时混有游离的微量共沸剂。混入共沸剂，则游离的共沸剂成为引起自动气相色谱装置分析误差的原因。具体来说，游离的共沸剂的液滴供给自动气相色谱装置，则游离共沸剂中含有较多的苯酚，因此，尽管实际液体中苯酚浓度不高，但自动气相色谱装置的分析结果则给出苯酚浓度异常高的结果，必须注意这一点。如上所述，如果用活性污泥装置处理高浓度的苯酚排水，会发生使活性污泥死亡的重大问题，因此，必须再次用另外的手动气相色谱装置实施苯酚分析，直至判定苯酚浓度没有问题才可将排水的目的地切换至排水罐。
为避免上述问题，优选在向自动气相色谱装置供给测定样品的管线上设置凝聚过滤器。通过设置该凝聚过滤器，可以通过该凝聚过滤器将微量混入到测定样品中的游离共沸剂除去，然后向自动气相色谱装置供给测定样品，可以防止自动气相色谱装置由于共沸剂而引起的分析误差。通过该凝聚过滤器捕集的共沸剂可以循环至上述静置分离槽。
该凝聚过滤器只要可发挥捕集游离共沸剂的功能即可，没有特别限定，例如有CUNO制造的筒式滤器(1μm，纤维素树脂)。
本发明使用的水的共沸剂可以是选自二甲苯、甲苯、苯、环己烷和乙基苯中的至少一种，其中，乙基苯最为经济，优选。
本发明中使用的共沸蒸馏塔没有特别限定，可以直接使用通常用于蒸馏的蒸馏塔，可以是填充式蒸馏塔，也可以是多层塔盘式蒸馏塔。该共沸蒸馏塔的通常运转条件是：在塔内压力70-80kPa-A左右的减压下、在塔底温度160-170℃、塔顶温度80-90℃、回流比(R/D)2-2.5左右下运转。
本发明中，通过连续测定排水中苯酚浓度的自动气相色谱装置进行监控、从而控制共沸蒸馏塔的运转的方法例如可按照以下要点进行。
即，以15分钟间隔对测定样品取样，在自动气相色谱装置中测定其苯酚浓度。将苯酚的上限允许浓度设定为200ppm质量，检测出以15分钟的间隔测定的苯酚浓度为上述上限允许浓度的一半左右的100ppm时，将共沸蒸馏塔的回流比相对最初的设定值提高0.01左右进行运转，然后监测苯酚浓度的推移。即使这样苯酚浓度还升高时，将回流比进一步提高0.01左右进行运转。需说明的是，即使调节回流比也未见改善时，则通过将共沸蒸馏塔塔底温度的设定值降低、或者减少供给的苯酚含量来调节运转。
如上所述，通过自动气相色谱装置连续地对苯酚浓度进行分析，监控该自动气相色谱装置的检测值(分析)的变化，通过控制供给共沸蒸馏塔的含苯酚的水的供给量、塔底温度、回流比等，下游不需要液液提取设备(提取蒸馏塔)等，即可以将排水中的苯酚浓度稳定地控制在低浓度，进行含苯酚的水的处理。
下面根据附图对本发明的含苯酚的水的处理方法进行说明。
图1是本发明的含苯酚的水的处理方法的一个例子。
首先，被处理的含苯酚的水A经由自动流量调节器(FIC-1)供给共沸蒸馏塔1。在共沸蒸馏塔1中，通过再沸器11加热，同时通过自动温度调节器(TIC)将塔底温度控制在规定温度。
由共沸蒸馏塔1的塔顶排出的共沸剂和水的混合蒸汽B通过塔顶凝结器2凝结，然后供给静置分离槽3，静置分离成共沸剂4和水5。共沸剂4以规定的回流比(排出流量调节器：FIC-2/回流流量调节器：FIC-3)回流至共沸蒸馏塔1的上部，水5作为排水，通过静置分离槽3的液面调节器(LIC)、排出流量调节器(FIC-2)送至排水罐8、9或活性污泥处理设备10。另一方面，由共沸蒸馏塔1的塔底排出苯酚C。
排水管线上设置用于自动对微量的排水进行取样、连续测定排水中的苯酚浓度的自动气相色谱装置7。向该自动气相色谱装置7供给样品的管线上优选设置凝聚过滤器6。
排水中的苯酚浓度如果在规定值以下，则作为正常管线，排水直接供给活性污泥处理设备10，但由于某些原因，自动气相色谱装置测定的排水中的苯酚浓度超过规定值时，该排水先储存在排水罐8或9中。再次测定排水罐中的苯酚浓度，如果苯酚浓度确实超过规定的值，则排水罐8、9中的排水再循环至共沸蒸馏塔1。如果可以确认该苯酚浓度确实在规定值以下，则将排水罐8、9中的排水供给活性污泥处理设备10。
本发明还提供含苯酚的水的处理设备，该处理设备具有共沸蒸馏塔；设于该共沸蒸馏塔塔顶的塔顶静置分离槽；以及在来自该分离槽的排水管线上的、用于测定排水中苯酚浓度的自动气相色谱装置。
基于上述所说明的理由，更优选该含苯酚的水的处理设备中，在向自动气相色谱装置供给测定样品的管线上具有凝聚过滤器。
实施例
下面通过实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不受这些例子的任何限定。
实施例1
将含苯酚的水(30％质量苯酚、70％质量水)以5吨/小时、以乙基苯作为共沸剂用共沸蒸馏塔处理。共沸蒸馏塔在减压(70kPa-A)下、将塔底温度控制在168℃。塔顶温度为81-82℃。
以1.5吨/小时从塔底排出苯酚，乙基苯和水以共沸组成的形式由塔顶排出，通过塔顶凝结器凝结，然后用静置分离槽静置分离乙基苯和水。将分离的水作为排水送至排水处理设备(活性污泥设备)(3.5吨/小时，年排水量：约30千吨)。
经由凝聚过滤器(1μm滤器，纤维素树脂)，用自动气相色谱装置，对来自该排水管线的排水取样液连续分析苯酚浓度。监控该自动气相色谱装置的检测值(分析)的变化，控制对共沸蒸馏塔的供给量、温度、回流比等，连续运转一年。结果，一年期间，排水的苯酚浓度可以保持200ppm质量以下，可以不经排水罐直接送至排水处理设备中。另外，自动气相色谱装置的分析值未见异常值。
实施例2
在排水管线的排水取样管线上不设置凝聚过滤器，除此以外与实施例1同样，用共沸蒸馏塔处理。连续运转一年。期间每个月有一次左右观测到苯酚浓度的高峰值。此时再次取样，在用另外的手动气相色谱装置确认苯酚浓度没有问题之前，进行将排水的目的地由活性污泥设备(排水处理设备)切换至排水罐的操作，所需时间为3小时。
比较例1
不具有自动气相色谱装置，除此之外与实施例1同样，用共沸蒸馏塔进行处理。塔顶温度为81-82℃，无变化地运转一年。排水先送至排水罐，对罐液取样，通过手动气相色谱进行分析，如果苯酚浓度为排水处理设备可接受的200ppm质量以下，则送至排水处理设备(污泥处理设备)中，除此之外则用共沸蒸馏塔重处理。一年的重处理量约为排水量总体的十分之一(约3000吨)，用于处理该排水的操作换算成蒸汽(500kcal/吨-蒸汽)上升至约4000吨/年。
产业实用性
本发明提供含苯酚的水的处理方法及其处理设备，该方法是：对于在水的共沸剂存在下共沸蒸馏处理含苯酚的水的共沸蒸馏塔，通过监控由设在该共沸蒸馏塔塔顶的静置分离槽排出的排水中的苯酚浓度，尽早发现排水中苯酚浓度的变化，由此控制该共沸蒸馏塔的运转，这样，下游一侧不需要液液提取设备(提取蒸馏塔)等，即可以将排水中的苯酚浓度稳定地抑制在低浓度。