[发明专利]高浓缩甲醛溶液制备系统及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将低含量浓度甲醛溶液浓缩提高的高浓缩甲醛溶 液制备系统及制备方法，属甲醛溶液浓缩制备系统制造领域。

背景技术

目前，对于上述甲醛废水的回收利用，研究甚少，多数研究者仅仅是从 环保的角度利用转化法将甲醛转化为环境允许排放的或者是能用生化法处理 的物质及其废液。孟山都公司的R.B.维森费尔德在1996年申请了一篇“含 甲醛废水物流的处理”国际公开号WO96/28391，该方法处理的对象是草甘 膦生产中产生的含甲醛废水，将此酸性废水物流与强碱金属碱在PH为8.5、 温度为80℃的条件下反应5～20分钟。通过此方法将甲醛大部分转化为甲醛 聚糖糖类，报道的转化率为94％。采用这种通过转化的方法处理农药废水中 的甲醛存在诸多弊端：一是转化不完全，废水母液中还有6％的甲醛存在， 并且由于Cannizzaro副反应的发生，这部分甲醛会进一步地转化以甲醇和甲 酸盐的形式存在，因此转化处理后的母液并不能直接排放，还需要进一步处 理；二是废水转化处理过程中需要加入大量碱金属氧化物和强无机酸，增加 了处理成本；三是甲醛被转化成甲醛聚糖糖类，无法回收浓缩再利用，资源 浪费。因此利用转化法处理含甲醛的废水，不是最理想的方法。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种运用膜分离装置预浓 缩，再用传统分离设备精馏塔与渗透汽化相结合，资源化回收再利用此工艺 中产生的低浓度(≤1％)甲醛废水的高浓缩甲醛溶液制备系统及制备方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。本发明采用甲醛废水的膜法预浓缩 利用膜元件选择性截留溶液中不同组分的原理，预浓缩低浓度甲醛，浓缩回 收再利用，但是由于甲醛在水溶液中，尤其是低浓度甲醛在水溶液中的存在 形式复杂，回收难度大。常压下，甲醛的水溶液中，甲醛以单体甲醛、亚甲 基二醇(HOCH2OH)和聚氧亚甲基二醇(HO(CH2O)nH)的形式存在。三 者之间的分布比例是浓度的函数。在低于3％的甲醛水溶液中，甲醛主要以 亚甲基二醇和低聚合度的聚氧亚甲基二醇(n≤4)的形式存在，甲醛的含量 很少。在60℃条件下近似为总甲醛含量的0.1％。而在气相中，甲醛却以单 体的形式存在，因此要在常压下从液相中蒸出甲醛是不可能的，实验数据也 表明，常压下甲醛与水的相对挥发度接近于1。在系统的温度升高时，甲醛 的水合反应向脱水方向移动，甲醛水溶液中甲醛的含量增高，且温度越高， 脱水反应的速率比甲醛在水溶液中甲醛的汽化速率高的越多，因此这才为用 精馏的方法对甲醛废水的浓缩提供了可能，进而为采用精馏的方法资源化回 收废水中甲醛提供了理论依据。但是还需注意的是，压力并不是越高越好。 因为对于甲醛水溶液，随着压力的增加，副反应Cannizzaro向甲酸生成方向 移动，造成大量甲醛损失。但加压精馏随之带来了操作能耗的增加，给该技 术的应用推广造成一定的阻碍。

本发明将含甲醛废水中甲醛回收装置包括膜法预浓缩和膜精馏两个部 分。其中膜精馏采用膜和精馏相结合将甲醛水蒸气从含甲醛废水中解吸出来， 在膜精馏塔通过膜提高甲醛相对挥发度，塔顶甲醛蒸汽通过冷凝回收变为甲 醛水溶液，全部工艺采用连续生产方式。

由于渗透汽化(PV)技术是近三十多年来研究开发出来的一种新型膜分 离过程，它是在液体混合物中组分蒸汽压差的推动下，利用组分通过膜的溶 解与扩散速率的不同来实现分离，与其他膜分离方法相比，渗透汽化过程伴 有液相到气相的相变，同时具有设备简单，选择性好，一次性分离度高，传 质速率大，能量消耗少，无污染和易操作的优点，应用潜力很大。此外，PV 过程可在低温低压下操作，尤其适合热敏性芳香成分的处理。因此渗透汽化 技术以其他分离技术所无可比拟的优势，逐渐在众多工业中得到应用，并且 取得了良好的进展。

本发明将含有质量百分含量为0.5％～10％的低浓度甲醛溶液通过膜法预浓 缩，浓度提高到10％～15％，然后在塔釜加热至80℃～150℃进入膜精馏塔， 使加热的甲醛溶液在塔内形成甲醛蒸汽和水蒸气的混合物，通过塔内渗透汽 化膜提高其相对挥发度，解析出甲醛蒸汽，送至吸收塔，通过喷淋吸收制备 质量百分含量为30％～36％的高浓度甲醛溶液。膜精馏塔底废水换热降温后 进入膜法预浓缩工段，膜法预浓缩工段的淡液甲醛含量小于300ppm，可进 入生化池处理或进入污水站。