汽车行业废溶剂油处理研究

5 81.09 83.2
6 82.81 78.9
7 78.92 80.39
收率/%
90
88
86
84
82
80
78
76
74
72
70
3
4
5
6
7
8
回流比
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯
小结
均相间歇精馏回收二甲苯和醋酸丁酯得到以下结果。 （1）醋酸丁酯蒸出的温度为108-128 ℃之间，
二甲苯蒸出的温度为126-136.3 ℃之间。 （2）不同回流比条件下回收物中二甲苯的含量范围
报告题目：汽车行业废溶剂油 处理研究
报告人：
第一部分 废溶剂油来源及其特点
1，废溶剂油来源以及主要成分介绍
随着科学技术以及经济的发展，在现代工业领域尤其是汽车、化 工、石化，油漆行业每年都要使用大量的有机溶剂。这些使用后 的有机溶剂溶有多种有机杂质，纯度降低，一般情况下当作废油 卖掉，或者是采用“稀释法”“焚烧法”和“减压蒸馏法”进行 处理。例如一汽，汽车及零部件制造时，由于汽车车体换色频繁、 油漆颜色种类比较多，清洗油漆时候需要使用大量有机溶剂，另 外为避免油漆混色造成严重的质量事故及油漆沉淀物造成输漆管 路的堵塞，损坏设备等，必须对输漆系统和喷涂设备进行清洗。 因此，每天需要消耗大量的有机溶剂，产生的废溶剂含主要含有 二甲苯，醋酸丁酯等，其沸程在110-140℃之间，含量在90%以上。 废溶剂具有较强的毒性，清洗过后往往就被排放掉，既造成资源 浪费，又对环境造成巨大的污染。 在其他的领域，例如在农药中间体制备和电子电镀、金属精密仪 器和机电设备生产等金属表面的除油和金属配件的表面处理过程 中也产生大量废溶剂，主要有废混苯溶剂和甲苯乙醇水废混合溶 剂。
112
100
116
120
124
128
塔顶温度/℃
132
136
140
80
60
40
20
0
0
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯
R=5时影响因素对分离效果的影响
温度/℃
组成
醋酸丁酯 二甲苯
其他
质量分数/% 24.73434 69.23212 6.03354
144 140
136
108
112
116 120 124 128
塔顶温度/℃
132
136
140
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
●： 塔釜 ■：塔顶
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯
回流比对二甲苯和醋酸丁酯分离效果的影响
回流比/R 最高质量分数/%
二甲苯 醋酸丁酯
R=4时影响因素对分离效果的影响
温度/℃
组成
醋酸丁酯 二甲苯
质量分数/% 24.85112 69.10068
144
140
136
132
128
124
120
116
112
0
15
30
45
60
75
时间/min
●： 塔釜 ■：塔顶
其他 6.048
90
105
质量分数/％
质量分数/％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
塔顶温度/℃
132
136
15
30
45
60
75
90
时间/min
140 105
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯
组成
质量分数/%
148
144
140
136
132
128
124
120
116
112
0
15
R=6时影响因素对分离效果的影响
醋酸丁酯 二甲苯 其他 24.6357 68.6186 7.1457
质量分数/%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 108
8
102
100
98
96
94
92
90
88
86
0
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
质量分数/％
质量分数/％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 88
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
89
90
91
92
93
塔顶温度/℃
15
30
45
60
75
污染，而且节约资源，降低生产成本。因此对于 环境保护具有重要意义。
2，常见油漆溶剂的特性
（1）溶解力强
（2）沸点及馏程范围、挥发程 度适中
（3）不含任何机械杂质，外观 清澈
（4）闪点和燃点高，毒性小
（5）稳定性好，储存时不分解， 不吸潮
3，废有机溶剂处理现状
鉴于废溶剂油的诸多特点，国内外普遍采用的废溶剂油处置方 法有稀释法、焚烧法和减压蒸馏法等，其中以焚烧方法最为普 遍。 焚烧法就是直接将废溶剂油直接燃烧（有机物易燃），焚烧法 虽然能够比较完全地处理液体废弃物，大大减少废弃物体积， 但是焚烧方法要达到标准，其工艺要求非常严格，由于目前国 内技术以及经济条件来看，大部分焚烧设备都不达标，这样会 造成二次污染，因此该方法不可取。 稀释法是用大量的无害废水稀释少量的废溶剂油，稀释后的废 溶剂油一般直接排放或者经污水处理厂处理后再排放，虽然经 过稀释处理后可达到污水生化排放标准，但是大部分有机溶剂 都具有一定的毒性，会破坏水体环境，土壤环境，大气环境， 最后危害人类的健康。而且在当今社会水资源非常宝贵，此法 既对环境造成损害又浪费资源，因此稀释法不可取。 减压蒸馏法采取减压蒸馏塔来回收废溶剂油中的主要成分，其 工艺通过降低塔釜内压强来降低溶剂挥发温度，回收效果较好， 但是减压蒸馏设备要求气密性高，生产时能耗大，投入较大， 该方法存在缺点较为明显。
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
89
90
91
92
塔顶温度/℃
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
温度/℃
●： 塔釜 ■：塔顶
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯 ▲： 和
V（油）：V（水）=1.5 ：1时温度和时间对分离效果的影响
温度/℃
组成
醋酸丁酯 二甲苯 其他
质量分数% 25.51901 69.1536 5.32731
90
105
时间/min
●： 塔釜 ■：塔顶
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯 ▲： 和
V（油）：V（水）=2：1时温度和时间对分离效果的影响
组成
醋酸丁酯 二甲苯 其他
质量分数/% 26.6303 66.5551 6.8144
100 98 96 94 92 90 88 86 84 0
15
30
45
60
75
90
105
V（油）：V（水）=1：1时温度和时间对分离效果的影响
组成 醋酸丁酯 二甲苯 其他 质量分数% 27.00976 66.44505 6.54519
96
94
92
90
88
86
84
0
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
质量分数/％
质量分数/％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 88
时间/min
质量分数/％
质量分数/％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 86
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
87
88
89
90
塔顶温度/℃
15
30
45
60
75
时间/min
91
92
90
105
温度/℃
●： 塔釜 ■：塔顶
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯 ▲： 和
准备 阶段
废溶剂组成性质
间歇精馏塔设计
预 处
废溶剂原液
蒸馏
理
阶
收集
段
收集
GC/MS分析
精
均相间歇精馏
馏
蒸分
阶
馏
段 收
段
液
集
产品
气 相 分 析
非均相间歇共沸 精馏
气
相
分
产品
分 段
共 沸
析
收
集
物
第三部分
均相和共沸间歇精馏分离废溶 剂研究
1，均相间歇精馏分离废溶剂研究
R=4时影响因素对分离效果的影响 R=5时影响因素对分离效果的影响 R=6时影响因素对分离效果的影响 R=7时影响因素对分离效果的影响
132
128
124
120
116
ห้องสมุดไป่ตู้
112
108 0
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
●： 塔釜 ■：塔顶
质量分数/％
质量分数/％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 108
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
112
116
120
124
128
在共沸沸精馏中，需选择适宜的夹带剂。对夹带剂的 要求是
(1)夹带剂应能与被分离组分形成新的恒沸液，最好其 恒沸点比纯组分的沸点低，一般两者沸点差不小于 10℃。 (2)新恒沸液所含夹带剂的量越少越好，以便减少夹带 剂用量及汽化、回收时所需的能量。
(3)新恒沸液最好为非均相混合物，便于用分层法分离。 (4)无毒性、无腐蚀性。 (5)来源容易，价格低廉。
为93.88%-94.91%，回收率为77.65%-82.81%。 醋酸丁酯含量范围为72.88%-74.98%，醋 酸丁酯 的收率 为76.06%-83.2%。 （3）最佳回流比R=5.
2 非均相共沸间歇精馏实验 研究
不同油水比非均相共沸间歇精馏实验
V（油）：V（水）=1：1温度和时间对分离效果的影响 V（油）：V（水）=1.5：1温度和时间对分离效果的影响 V（油）：V（水）=2：1温度和时间对分离效果的影响 V（油）：V（水）=3：1温度和时间对分离效果的影响
组成
醋酸丁酯 二甲苯 其他
质量分数/% 25.0107 66.9190 8.0703
温度/℃
148 144 140 136 132 128 124 120 116 112 108
0
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
质量分数/％
质量分数/％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 104
2，间歇精馏介绍
在许多化工过程中，所处理的液体混 合物可能是要分批进行的，或者是产 量小，或者是浓度经常改变，或者是 要求用同一个塔分离多组分混合物成 为几个不同馏分等。在这种情况下， 需要采用间歇精馏，即分批精馏 （Batch Distillation）。
实验采用玻璃精馏实验装置。 1-塔釜；2-塔釜热电偶；3-电加热装置；4-不锈钢填料；5-镀膜 加热保温套；6-塔顶热电偶；7-冷凝器；8-回流比控制器；9产品接收器；10-余液接收器；11-升降台
4
94.42 72.88
5
94.59 73.18
6
94.91 74.98
7
93.88 74.3
最高质量分数/%
100
98
96
94
92
90
88
86
84
82
80
78
76
74
72
70
3
4
5
6
7
8
回流比
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯
回流比对二甲苯和醋酸丁酯收率的影响
回流比/R 收率/%
二甲苯 醋酸丁酯
4 77.65 76.06
3，共沸精馏
共沸精馏的特点 1. 可供选择的共沸剂有限。 2.共沸精馏的塔顶采出物中既有分离物又有共沸剂， 这样在分离同样量的物质时消耗热能较大， 3.共沸精馏即可用于连续操作也可用于间歇操作。 4.在同样操作条件下，共沸精馏的操作温度较低，易 于操作，比起其他精馏来，更适于分离热敏性物料。
共沸精馏的夹带剂选择
间歇精馏的优点主要有： (1)由于一套间歇精馏装置可以代替多塔的连续精馏装 置，所以投资相 对较少； (2)产品结构灵活多样，可以随着要求的变化随时调整 自己的产品结构 生产出多种不同规格的产品； (3)操作方便、开停工灵活自由、操作弹性大，可以随 时调整自己的生 产周期； (4)特别适合于原料处理量小、组分多及原料来源间断 的生产过程。 间歇精馏也有两个不足，第一是处理量小，操作时间 比较长；第二各种参数持续变化，且随意性强，致使 操作控制比较困难。
第二部分 新处理方法的提出及处理方案
新工艺要满足以下条件：第一、要将废溶剂中 的有价值成分回收，且达到回用的要求。第二、 要达到安全环保的效果，第三、工艺条件要具 有一定的经济效益。因此寻找一种合理有效的 方法来回收工业废溶剂油中的有价值成分是一 个亟待解决的问题。
1，分离方法的提出
根据二甲苯沸点和临界温度，可以看出邻二甲 苯、间二甲苯和对二甲苯的沸点相当接近，混 合沸点范围在 137～140℃，醋酸丁酯与二甲苯 沸点相差5-10℃以上，可采用精馏技术实现分 离。
112
116
120
124
128
塔顶温度/℃
132
136
140
30
45
60
75
时间/min
90
105
质量分数/％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
15
30
45
60
75
90
105
时间/min
温度/℃
●： 塔釜 ■：塔顶
●：醋酸丁酯 ■：二甲苯
R=7时影响因素对分离效果的影响
废溶剂不允许直接排放必须进行处理，因为废有
机溶剂由于大多具有毒性强、易燃、易爆、腐蚀
性、易挥发性或反应性等特性，对环境和人类健
康存在极大的危害性，因而被列为一类危险工业 废弃物。在众多的废有机溶剂中,绝大部分具有 较高的回收利用价值。例如第一汽车制造厂产生
的废溶剂（主要成分为二甲苯和醋酸丁酯）二甲 苯具有较高的经济价值，其价格已由4000元/吨 上升到目前的10000元/吨。因此，从环保和经济 等方面考虑，开发新工艺和装置，不仅减轻环境