ES2199183T3 - Procedimiento para la purificacion de agua residual industrial procedente de un proceso de produccion de oxido de propileno. - Google Patents
Procedimiento para la purificacion de agua residual industrial procedente de un proceso de produccion de oxido de propileno.Info
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Abstract
Procedimiento para tratar el agua residual de un procedimiento industrial para la producción de óxido de propileno, el cual procedimiento comprende las etapas de: (a) someter el agua residual a un tratamiento de evaporación de múltiples efectos lo que da lugar a una fracción de cabeza en forma de vapor y a una fracción de fondo líquida que contiene los contaminantes no volátiles; y (b) condensar al menos parte de la fracción de cabeza en forma de vapor en una corriente líquida que se somete a un tratamiento de separación por arras-tre lo que da lugar a una corriente de cabeza que contiene el material orgánico residual volátil y a agua purificada como la corriente de fondo líquida.
Description
Procedimiento para la purificación de agua
residual industrial procedente de un proceso de producción de
óxido de propileno.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la purificación de agua residual industrial que
se origina a partir de un procedimiento de producción de óxido de
propileno.
El tratamiento o purificación del agua residual
que se origina a partir de los procedimientos industriales para la
producción de óxido de propileno y que contiene al menos
hidrocarburos y sales (orgánicas y/o inorgánicas) normalmente es un
procedimiento relativamente caro. La legislación ambiental en los
días actuales pone rigurosas demandas sobre la purificación de las
corrientes de agua residual procedente de los procedimientos
industriales, particularmente cuando el agua residual purificada
se va a liberar en el medio ambiente. De acuerdo con esto, la
elección de un método de purificación para el agua residual
industrial está unida generalmente a consideraciones de tipo
práctico, ambientales y económicas.
Un procedimiento industrial para la producción de
óxido de propileno, en el que se produce una cantidad
relativamente grande de agua residual es el procedimiento de
coproducción de óxido de propileno/estireno monómero (SM-/PO). En
general dicho procedimiento de SM/PO implica las etapas de: (i)
hacer reaccionar etilbenceno con oxígeno o aire para formar
hidroperóxido de etilbenceno, (ii) hacer reaccionar el
hidroperóxido de etilbenceno así obtenido con propileno en
presencia de un catalizador de epoxidación para producir óxido de
propileno y 1-fenil-etanol, y (iii)
convertir el 1-fenil-etanol en
estireno mediante deshidratación usando un catalizador de
deshidratación adecuado. En la última etapa se produce agua.
Además de esta agua de reacción se producen en el curso del
procedimiento completo subproductos orgánicos tales como
hidrocarburos alifáticos y aromáticos, aldehídos, cetonas,
alcoholes, fenoles y ácidos orgánicos. Algunos de estos
subproductos se separan de los productos principales con la ayuda
de agua limpia y los ácidos orgánicos se neutralizan usando
disoluciones acuosas tales como una disolución acuosa de
bi(carbonato) de sodio y/o disolución de hidróxido de
sodio. Además, se introduce agua adicional con el aire en la etapa
(ii) y como vapor de agua en la etapa (iii) del procedimiento
anterior, mientras que también en otras partes del procedimiento
se puede usar algo de agua.
El agua residual de la planta de producción de
SM/PO contiene típicamente un total desde 1,0 a 3,5% en peso de
compuestos orgánicos que no son sales y desde 3,0 a 6,0% en peso de
sales orgánicas. Además puede contener hasta 2,0% en peso de
carbonato de sodio y de bicarbonato de sodio y/o trazas de hidróxido
de sodio, dependiendo de la disolución básica usada en la
neutralización de los ácidos orgánicos.
La alimentación de agua limpia a una planta de
SM/PO puede ser de hasta de decenas de miles de kg por hora,
mientras que la salida de agua residual es normalmente 50% más
elevada que la alimentación de agua limpia. El agua residual no
se puede eliminar sin un tratamiento de purificación adicional. Como
ya se ha indicado anteriormente, sin embargo, la elección de un
tratamiento de purificación adecuado viene limitada debido a toda
clase de consideraciones de tipo práctico, ambientales y
económicas.
Otro método bien conocido para la producción de
óxido de propileno, que produce también cantidades sustanciales de
agua residual, es la coproducción de óxido de propileno y metil-
terc-butil-éter (MTBE) a partir de isobutano y
propileno. Este procedimiento se conoce bien en la técnica e
implica etapas de reacción similares a las del procedimiento de
SM/PO descrito anteriormente. En la etapa de epoxidación el
hidroperóxido de terc-butilo se hace reaccionar con
propileno formando óxido de propileno y
terc-butanol. El terc-butanol se
eterifica posteriormente con metanol a MTBE, el cual se usa como
un aditivo en los combustibles para motores.
Un ejemplo de un procedimiento para el
tratamiento del agua residual del procedimiento SM/PO se describe
en el Documento US-5.276.235. En este procedimiento
el agua residual se somete en primer lugar a un tratamiento de
destilación para separar el agua y el material orgánico ligero de
una corriente de fondo residual acuosa concentrada, posteriormente
se mezcla esta corriente de fondo con ácido acuoso, adecuadamente
ácido sulfúrico, y a continuación se separa en fases la mezcla que
se obtiene en una fase acuosa que contiene sodio y una fase
orgánica y finalmente se recuperan por separado las fases. En el
Documento US-5.675.055 se describe una versión
mejorada de este procedimiento, en el que la corriente de fondo
recuperada de la etapa de destilación se mezcla con ácido acuoso y
un disolvente orgánico inmiscible en agua antes de que tenga lugar
la separación en fases y la recuperación de las fases.
La presente invención está dirigida a
proporcionar un método para el tratamiento del agua residual
industrial que da lugar a una corriente de agua purificada que es
adecuada para su reutilización en el procedimiento o que puede ser
sometida a un tratamiento biológico posterior lo que da lugar a
agua que es suficientemente pura para cumplir todos los
requerimientos establecidos por la legislación ambiental para su
vertido en el agua pluvial.
De acuerdo con esto, la presente invención se
refiere a un procedimiento para el tratamiento del agua residual
de un procedimiento industrial para la producción de óxido de
propileno, el cual procedimiento comprende las etapas de:
- (a)
- someter el agua residual a un tratamiento de evaporación de múltiples efectos lo que da lugar a una fracción de cabeza en forma de vapor y a una fracción de fondo líquida que contiene los contaminantes no volátiles; y
- (b)
- condensar al menos parte de la fracción de cabeza en forma de vapor en una corriente líquida que se somete a un tratamiento de separación por arrastre lo que da lugar a una corriente de cabeza que contiene el material orgánico residual volátil y a agua purificada como la corriente de fondo líquida.
El agua purificada obtenida es suficientemente
pura para volver a utilizarse en un procedimiento industrial como
por ejemplo agua de refrigeración, pero también puede ser sometida
a un tratamiento biológico lo que da lugar a una corriente de agua
pura, que es suficientemente pura para su vertido en el agua
pluvial.
El agua residual a tratar por el presente
procedimiento debe tener preferiblemente una demanda química de
oxígeno de al menos 500 ppm, preferiblemente de al menos 1000 ppm, y
tendrá normalmente un contenido en fenol de al menos 10 ppm. La
demanda química de oxígeno (COD) es una medida del oxígeno requerido
para oxidar todos los materiales oxidables en la muestra. Es una
buena medida de cómo está contaminada la muestra de agua, debido a
que muchas especies pueden estar presentes en una muestra de agua,
cada una a niveles bajos pero que contribuyen en total a una
cantidad significativa de contaminación. La COD se determina
mediante analizadores automatizados, los cuales mezclan una cierta
cantidad de un agente oxidante, tal como oxígeno, y opcionalmente
un catalizador para oxidar los compuestos presentes en la muestra.
El dióxido de carbono así generado se mide, a menudo mediante
analizadores de infrarrojos, y se informa en unidades de mg de
oxígeno (O_{2}) consumido por litro de agua o en ppm de O_{2}.
Las especificaciones para el vertido del agua residual típicas son
de 100 ppm de COD, ya que esto se considera estar próximo al nivel
presente naturalmente en el agua procedente de material orgánico en
descomposición.
El tratamiento de evaporación de múltiples
efectos de la etapa (a) se puede realizar usando un dispositivo de
evaporación de múltiples efectos. La evaporación de múltiples
efectos es una técnica de separación bien conocida. Ella implica
generalmente someter la corriente a tratar a una serie de
tratamientos de evaporación en efectos subsiguientes a presiones
progresivamente más bajas. Debido al gradiente de presión entre
los efectos subsiguientes se produce una disminución en la
temperatura de ebullición en los efectos sucesivos. Este gradiente
permite que los vapores que condensan de una sección se usen como
el medio calorífico para el siguiente efecto. Así, un efecto según
se usa en este contexto es una sección de un evaporador de
múltiples efectos calentado mediante vapor (usualmente vapor de
agua) y que libera también vapor a una sección subsiguiente, en la
que se usa para suministrar al menos parte del calor de evaporación
necesario. El producto (de fondo) líquido que resta de un efecto
es la alimentación líquida (más concentrada) al efecto
siguiente.
El dispositivo de evaporación de múltiples
efectos usado para el propósito de la presente invención se puede
operar en un modo denominado de alimentación hacia adelante: la
alimentación impura se introduce en el primer efecto y se hace
pasar de efecto a efecto paralela al flujo del vapor (es decir del
vapor de agua), mientras que el "producto" líquido se retira
del último efecto. Es también posible operar el procedimiento de
evaporación de un modo denominado en contracorriente de tal manera
que la salmuera se mueva de una forma en contracorriente con
respecto a la corriente de vapor a través de los efectos de
evaporación. Esto se efectúa de tal manera que la salmuera hierva
a temperaturas progresivamente más elevadas en los efectos
subsiguientes. Este modo de separación es particularmente ventajoso
si la salmuera tiene una tendencia a precipitar sales a medida que
ella se concentra. Alternativamente, la evaporación de múltiples
efectos se puede realizar de un modo denominado en paralelo, el
cual implica dividir la alimentación de agua residual sobre los
diferentes efectos del tren de evaporación.
En el procedimiento de la presente invención el
producto líquido obtenido del último efecto es la corriente de
salmuera que contiene las impurezas más pesadas (es decir no
volátiles). Adecuadamente esta corriente de salmuera se envía a un
incinerador en el que la fracción orgánica se quema a dióxido de
carbono con una elevada eficacia. La corriente de vapor purificada
se recupera del evaporador como la fracción gaseosa de cabeza del
último efecto y adecuadamente también de las corrientes de vapor
intermedias condensadas.
En general, un efecto tendrá una salida de vapor
y una salida de líquido así como también medios de calentamiento
para proporcionar el calor de evaporación. Dichos medios de
calentamiento pueden estar, por ejemplo, en forma de un rehervidor
dispuesto en la parte líquida (es decir en el fondo) del efecto.
Alternativamente, los medios de calentamiento pueden estar en forma
de superficies de calentamiento tales como tubos o placas. Todos
de dichos medios de calentamiento tienen en común que su consumo
calorífico se suministra por el vapor procedente del efecto
precedente. El suministro de calor para el primer efecto de un
evaporador de múltiples efectos será proporcionado normalmente bien
por vapor de agua de nuevo aporte o por cualquier otra corriente
del procedimiento que sea capaz de proporcionar el calor a la
temperatura adecuada. El vapor de agua recuperado como la fracción
de cabeza del último efecto se condensa adecuadamente. La
corriente de condensado así obtenida se puede hacer pasar a
continuación a la etapa subsiguiente (b), mientras que el calor de
condensación recuperado se puede aplicar en cualquier otro lugar
en el procedimiento o separado mediante un medio de
refrigeración.
Los efectos consecutivos de un evaporador de
múltiples efectos tienen todos los elementos generales indicados
en el párrafo anterior, pero pueden ser del mismo o de diferentes
tipos de evaporador. Los ejemplos de tipos de evaporador incluyen
los evaporadores de circulación forzada, los evaporadores
verticales de tubo corto, los evaporadores verticales de tubo
largo, los evaporadores de tubo horizontal y los evaporadores de
película continua. Estos tipos de evaporadores así como también
los principios de la evaporación de múltiples efectos son bien
conocidos en la técnica y se pueden encontrar en muchos manuales de
ingeniería. A este respecto se puede hacer referencia, por
ejemplo, al Chemical Engineering Handbook de Perry, 7ª edición,
McGraw-Hill (1997), páginas 11-108 a
11-118.
Para el propósito de la presente invención se ha
encontrado particularmente útil realizar el tratamiento de
evaporación de múltiples efectos en un evaporador de múltiples
efectos que comprende desde dos a cinco efectos siendo los de dos
o tres efectos particularmente preferidos.
Si el agua residual industrial a ser tratada
proviene de un procedimiento de SM/PO normalmente contendrá trazas
de fenol. El fenol es un producto químico tóxico y por lo tanto
puede estar sólo presente en niveles muy bajos en el agua
purificada final, especialmente cuando esta agua se va a liberar en
el agua pluvial. Típicamente, el fenol debe estar presente en
dicha corriente de agua purificada en una cantidad inferior a 1
ppm. En el presente procedimiento la mayor parte del fenol
terminará en la corriente de salmuera. Sin embargo, dependiendo del
nivel de fenol en la alimentación de agua residual algo de fenol
terminará en la fracción de vapor recuperada de la unidad de
evaporación de múltiples efectos y por lo tanto puede terminar en
la corriente de agua purificada. Generalmente, se encontró que si
el nivel de fenol en la alimentación de agua residual es de 30 ppm
o más y está previsto purificar el agua residual en tal medida que
sea adecuada para su liberación en el agua pluvial, se requerirá un
tratamiento adicional para separar el fenol. Si, sin embargo, los
niveles de fenol de la alimentación de agua residual están por
debajo de 30 ppm y/o el agua residual purificada está prevista
para su reutilización en el procedimiento y no para su liberación
en el agua fluvial, dicha separación adicional del fenol se puede
eliminar.
Sin embargo, en general se prefiere separar el
fenol tanto como sea posible de la alimentación de agua residual,
particularmente si se usa un tratamiento biológico para purificar
adicionalmente la corriente de agua obtenida mediante el presente
procedimiento debido a que se requiere una elevada conversión de
fenol a través del tratamiento biológico y los niveles de
alimentación más bajos coadyuvarán en este procedimiento. Por lo
tanto, se prefiere que la fracción de cabeza de al menos uno de
los efectos del evaporador de múltiples efectos se someta a un
tratamiento de absorción con álcali, mientras que en una
realización incluso más preferida las fracciones de cabeza de todos
los efectos se someten a dicho tratamiento de absorción con
álcali.
El tratamiento de absorción con álcali se puede
realizar en principio mediante cualquier modo conocido en la
técnica. Para el propósito de la presente invención, sin embargo,
el tratamiento de absorción con álcali comprende adecuadamente
poner en contacto la fracción de vapor de cabeza en
contracorriente con una disolución acuosa de álcali, preferiblemente
una disolución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH), lo que da
lugar a una fracción de cabeza purificada. La disolución de NaOH
preferiblemente es una disolución de NaOH 1-20% en
agua, la cual se alimenta a la parte superior de la columna de
absorción mientras que la fracción de cabeza en forma de vapor del
efecto entra por el fondo. La corriente de fondo recuperada de la
columna de absorción contiene fenolato de sodio formado a partir
de la reacción entre el NaOH y el fenol. Adecuadamente esta
corriente de fondo se alimenta al menos parcialmente al depósito de
alimentación de agua residual. Como consecuencia de su carácter no
volátil el fenolato de sodio terminará a continuación en la
corriente de salmuera que normalmente se envía al incinerador según
se tratará con más detalle en lo sucesivo.
Después de la etapa (a) la fracción de cabeza de
vapor, posiblemente tratada con álcali, se condensa al menos
parcialmente y la corriente de condensado de agua así obtenida se
somete a un tratamiento de purificación por arrastre en una columna
de separación por arrastre en la etapa (b). Preferiblemente se
condensa al menos 80% en volumen, y más preferiblemente 90% en
volumen o más, de la fracción de cabeza en forma de vapor. Lo más
preferiblemente, sin embargo, se condensa esencialmente toda la
fracción de cabeza en forma de vapor. En el tratamiento de
separación por arrastre el material orgánico volátil todavía
presente en la corriente de condensado de agua se separa por cabeza,
mientras que la corriente de agua purificada se recupera como la
corriente de fondo.
La columna de separación por arrastre puede ser
cualquier columna de estilación conocida por ser adecuada para la
separación por arrastre de los componentes volátiles de una
corriente líquida. Adecuadamente, sin embargo, la columna de
separación por arrastre usada es una columna provista de platos o
de relleno que tiene desde 10 a 100 platos reales, preferiblemente
desde 15 a 60 platos reales. Con el fin de minimizar el consumo de
energía del procedimiento global se prefiere que la columna de
separación por arrastre se opere a una presión por encima de la
presión a la que se opera el primer efecto del evaporador de
múltiples efectos. A saber, de este modo es posible usar el calor
de condensación de la corriente de cabeza como el consumo calorífico
del primer efecto en el tratamiento de evaporación de múltiples
efectos. Con una presión atmosférica en la parte superior de la
columna de separación por arrastre, la temperatura en la parte
superior es típicamente de 80-100ºC, dependiendo de
la cantidad de material orgánico ligero que condensa por cabeza.
La temperatura del fondo viene determinada principalmente por la
caída de presión, pero son típicos valores de
100-110ºC. En general, un intervalo de presiones
de operación adecuado es desde 1-3 bares
manométricos a las que corresponden temperaturas de los fondos
desde 100-110ºC a 1 bar manométrico a
140-150ºC a 3 bares manométricos. La temperatura
en la parte superior de la columna típicamente será 3 a 20ºC más
baja que las temperaturas en los fondos. Las relaciones de reflujo
en la columna de separación por arrastre pueden variar para
conseguir la pureza deseada en los fondos, pero se pueden usar
relaciones de 1/1 a 15/1 con buenos resultados. Aunque el
procedimiento presente no da lugar a que se produzca a una
formación sustancial de espuma en la columna de separación por
arrastre, lo que reduciría significativamente la eficacia del
tratamiento de separación por arrastre, se puede añadir un agente
antiespumante a la columna de separación por arrastre para estar
seguros de que no se producirá la formación de espuma. Los agentes
antiespumantes adecuados se conocen bien en la técnica.
De acuerdo con esto, se prefiere condensar la
fracción de cabeza de la columna de separación por arrastre y usar
el calor de condensación que se obtiene como el consumo calorífico
a la primera sección de evaporación en el tratamiento de
evaporación de múltiples efectos: la fracción de cabeza condensada
que contiene los contaminantes orgánicos volátiles originalmente
todavía presentes en el condensado de agua obtenido después de la
etapa (a) se envía adecuadamente al incinerador o se recicla para
su reutilización en el procedimiento.
La corriente de agua purificada recuperada como
la corriente de fondo de la columna de separación por arrastre se
puede volver a usar como agua de proceso en un procedimiento
industrial, pero también se puede someter a un tratamiento
biológico para reducir adicionalmente el nivel de contaminantes y
hacerla adecuada para su vertido en el agua pluvial. Dicho
tratamiento biológico generalmente implica poner en contacto el
agua residual con los microorganismos apropiados en una unidad de
tratamiento biológico. Esto se puede efectuar de diversos modos
conocidos en la técnica. El agua tratada biológicamente así obtenida
es tan pura que se puede verter en el agua pluvial. Se puede usar
bien un tratamiento biológico anaeróbico o aeróbico sobre la
corriente, pero debido a los bajos niveles de COD presentes en el
agua residual, se prefiere el tratamiento biológico aeróbico. El
tratamiento biológico se conoce bien en la técnica y referencias a
los criterios típicos de diseño se pueden encontrar en los manuales
de ingeniería estándar sobre el manejo del agua residual.
Aunque el procedimiento presente es en principio
aplicable a todas las corrientes de agua residual industrial que
se originan a partir de un procedimiento para la producción de
óxido de propileno, es particularmente útil para el tratamiento de
las corrientes de agua residual que se originan en un
procedimiento para la producción de SM/PO, es decir de un
procedimiento para la coproducción de óxido de propileno y
estireno.
En la Figura 1 se representa esquemáticamente el
procedimiento de la presente invención. En la Figura 2 se
representa una realización preferida del presente procedimiento. La
Figura 3 muestra un esquema más detallado de un procedimiento
preferido de acuerdo con la presente invención.
En la Figura 1 la alimentación de agua residual 1
se somete a un tratamiento de evaporación en la sección 2 de la
evaporación de múltiples efectos. La corriente de salmuera líquida
3 se recupera como la fracción de fondo mientras que la fracción de
vapor 4 de la sección 2 de la evaporación de múltiples efectos se
condensa en la unidad de condensación 5 lo que da lugar a una
corriente de condensado 6. Esta corriente de condensado 6 se somete
a continuación a un tratamiento de separación por arrastre en la
unidad de separación por arrastre 7 lo que da lugar a una fracción
de cabeza 9 que contiene los contaminantes orgánicos volátiles y
una corriente de agua purificada 8 recuperada como la fracción de
fondo líquida. La corriente de salmuera líquida 3 y la fracción de
cabeza 9 se pueden enviar por separado o combinadas, después de
condensar dicha fracción de cabeza 9, a un incinerador (no
representado).
En la Figura 2 se representa una realización
preferida del presente procedimiento usando los mismos números de
referencia que en la Figura 1, en la que la fracción de vapor 4 de
la sección de evaporación de múltiples efectos 2 se somete en
primer lugar a un tratamiento de absorción con un compuesto
cáustico en la unidad de absorción con álcali 10 después de lo cual
la corriente tratada 11 se condensa en la unidad de condensación
5. Además, la corriente de agua purificada 8 se somete a un
tratamiento biológico en la unidad de tratamiento biológico 12 lo
que da lugar a una corriente de agua pura 13 que se puede liberar
en el agua pluvial.
La Figura 3 muestra una realización más detallada
del presente procedimiento, en el que la unidad de evaporación de
múltiples efectos se opera de un modo en contracorriente. Los
números de referencia usados aquí no se corresponden con los usados
en las Figuras 1 y 2. De acuerdo con esto, en la Figura 3 la
alimentación de agua residual 1 entra en el primer efecto 2 de una
unidad de evaporación de múltiples efectos que consiste de dos
efectos (2 y 3). La evaporación real tiene lugar en la sección de
evaporación 2a lo que da lugar a una salmuera de la primera etapa 4
y una fracción de vapor de la primera etapa 6. La corriente de
salmuera de la primera etapa 4 se alimenta en el segundo efecto 3,
en el que el tratamiento de evaporación tiene lugar en la sección
de evaporación 3a lo que da lugar a una corriente de salmuera 5 y a
una fracción de vapor de la segunda etapa 18. La fracción de vapor
de la primera etapa 6 se somete a un tratamiento de absorción con
un compuesto cáustico en el absorbedor cáustico 7a de la unidad de
absorción cáustica 7. La corriente de vapor tratada 8 se condensa en
el condensador 9 lo que da lugar a una corriente de condensado de
la primera etapa 10. La fracción de vapor de la segunda etapa 18 se
somete también a un tratamiento de absorción con un compuesto
cáustico en la unidad de absorción cáustica 7, pero en el absorbedor
cáustico 7b del mismo. La corriente de vapor tratada 19 se
conduce a la sección del rehervidor 2b del primer efecto 2,
liberando de este modo su calor de condensación para proporcionar
el calor de evaporación para el primer efecto 2 y que da lugar al
condensado de la segunda etapa 20. El condensado de la primera etapa
10 y el condensado de la segunda etapa 20 se combinan en la
corriente de condensado 11, la cual se hace pasar a la unidad de
separación por arrastre 12. Aquí el condensado se separa en una
fracción de cabeza 15 y una corriente de fondo 13. La fracción de
cabeza 15, que contiene los contaminantes orgánicos volátiles, se
alimenta a la sección del rehervidor 3b del segundo efecto 3 para
proporcionar el calor de evaporación para este efecto. Parte del
condensado que se obtiene 16 se alimenta de vuelta en la parte
superior de la unidad de separación por arrastre 12, mientras que
el resto de la corriente de condensado 16 se combina con la
corriente de salmuera 5 en una salmuera combinada 17, que se puede
pasar a un incinerador (no mostrado). Parte de la corriente de
fondo 13 de la unidad de separación por arrastre 12 se vuelve a
calentar en el rehervidor 14, mientras que el resto de la corriente
de fondo 13 se recupera como la corriente de agua purificada que
se puede tratar adicionalmente en una unidad de tratamiento
biológico (no mostrada).
La invención se ilustrará adicionalmente mediante
el ejemplo siguiente sin limitar el alcance de la invención a esta
realización en particular.
Muestras de agua residual de una planta comercial
de SM/PO se trataron a través de una serie de operaciones
unitarias a escala de banco de pruebas de acuerdo con el
procedimiento de la presente invención a una escala de laboratorio.
Las cantidades de las impurezas importantes en el agua residual se
indican en la Tabla 1.
Para simular la etapa de evaporación de múltiples
efectos, se usó un aparato de evaporación rotatorio de
laboratorio. Se operó bajo vacío con una temperatura de la columna
de destilación entre 70-80ºC. El agua residual se
alimentó a una velocidad de 255 gramos por hora a este evaporador.
La etapa de absorción con compuesto cáustico se simuló también en un
evaporador rotatorio de laboratorio en el que se añadió una
cantidad fija (0,3% sobre la muestra de alimentación) de hidróxido
de sodio a la muestra junto con una cantidad adicional del 10% de
agua basado en el peso de la muestra de alimentación. El agua
adicional formaba un falso fondo para el experimento de absorción
con compuesto cáustico. La etapa de absorción con un compuesto
cáustico se efectuó bajo condiciones de temperatura y de presión
similares a las de la etapa de evaporación. Los vapores condensados
se analizaron mediante cromatografía de gas para la determinación
del contenido en fenol,
1-fenil-etanol (o
metil-fenil-carbinol, MPC),
metilfenil- cetona (MPK), monopropilen-glicol
(MPG), y
1-fenoxi-2-propanol
(PPO).
La separación por arrastre de la muestra de agua
residual después de la absorción con compuesto cáustico se efectuó
continuamente en una columna de destilación
Older-shaw de 35 platos y 2,54 cm de diámetro. La
alimentación, precalentada típicamente a 85ºC, se añadió a la parte
superior del plato 6. La parte superior de la columna de
destilación se operó a presión atmosférica. La temperatura en la
cabeza de la columna estaba típicamente entre
99-100ºC y las temperaturas del fondo eran tan
elevadas como 104ºC. En el experimento, la división entre la parte
superior y el fondo de la columna de destilación era de
aproximadamente 9% de la alimentación siendo enviada por cabeza y
separándose el resto del material como un producto de fondos. El
material de cabeza era una mezcla de dos fases acuosa- orgánica que
se emulsificaba fácilmente y sobre la cual no se intentó la
separación de fases. Las relaciones de reflujo se controlaron
mediante un temporizador electrónico en relaciones de 3/1. Los
fondos y el material de cabeza se analizaron mediante cromatografía
de gas para determinar el contenido en las impurezas listadas
anteriormente. Los niveles de los diversos contaminantes listados
anteriormente en la alimentación de agua residual (Alimentación), en
la fracción de vapor recuperada del tratamiento de evaporación
(Vapor 1), en el vapor de agua después del tratamiento de
absorción con compuesto cáustico y en el agua purificada se indican
en la Tabla 1 ("n.d." significa "no detectado").
| Componente | Alimentación | Vapor 1 | Vapor 2 | Agua purificada |
| MPG (ppm) | 17800 | 551 | 41 | n.d. |
| Fenol (ppm) | 780 | 2230 | 76 | 37 |
| MPC (ppm) | 1330 | 3759 | 3852 | n.d. |
| MPK (ppm) | 330 | 748 | 748 | n.d. |
| PPO (ppm) | 150 | 102 | 98 | 48 |
| Total (ppm) | 20390 | 7390 | 4815 | 85 |
De la Tabla 1 se puede ver que el nivel de los
contaminantes se reduce significativamente mediante el presente
procedimiento. Una disminución adicional del nivel de los
contaminantes se consigue al someter la corriente de agua
purificada a un tratamiento biológico, en particular para reducir
adicionalmente el contenido en fenol.
Claims (9)
1. Procedimiento para tratar el agua residual de
un procedimiento industrial para la producción de óxido de
propileno, el cual procedimiento comprende las etapas de:
- (a)
- someter el agua residual a un tratamiento de evaporación de múltiples efectos lo que da lugar a una fracción de cabeza en forma de vapor y a una fracción de fondo líquida que contiene los contaminantes no volátiles; y
- (b)
- condensar al menos parte de la fracción de cabeza en forma de vapor en una corriente líquida que se somete a un tratamiento de separación por arrastre lo que da lugar a una corriente de cabeza que contiene el material orgánico residual volátil y a agua purificada como la corriente de fondo líquida.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el agua purificada obtenida en la etapa (b) se somete
posteriormente a un tratamiento biológico.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1 ó 2, en el que el tratamiento de evaporación de múltiples
efectos se realiza en un evaporador de múltiples efectos que
comprende desde dos a cinco efectos.
4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que el tratamiento de
evaporación de múltiples efectos se realiza en un evaporador de
múltiples efectos que se opera en un modo en contracorriente.
5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que la fracción de cabeza
de al menos uno de los efectos se somete a un tratamiento de
absorción con álcali.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
5, en el que las fracciones de cabeza de todos los efectos se
someten a un tratamiento de absorción con álcali.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
5 ó 6, en el que el tratamiento de absorción con álcali comprende
poner en contacto la fracción de cabeza en forma de vapor en
contracorriente con una disolución acuosa de álcali lo que da lugar
a una fracción de cabeza purificada.
8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que la fracción de cabeza
obtenida del tratamiento de separación por arrastre se condensa y
el calor de condensación que se obtiene se usa como el consumo
calorífico del primer efecto del tratamiento de evaporación de
múltiples efectos.
9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que la corriente de agua
residual se origina de un procedimiento para la coproducción de
óxido de propileno y estireno.
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