Recupero di Composti Organici ad alto punto
– Depurazione delle acque reflue –
– Recupero del prodotto –
– Consumo energetico minimo –
La combinazione di estrazione e distillazione consente il recupero a basso consumo energetico di prodotti di valore dalle correnti di acque reflue di processo.
La figura a sinistra mostra: Testa della colonna di estrazione.
DISTRUGGERE O RECUPERARE?
Le acque reflue industriali contengono spesso solventi ad alto punto di ebollizione, come fenolo o diclorobenzene, e pertanto non possono essere scaricate in un impianto di trattamento delle acque reflue senza essere riprocessate e depurate. Poiché la distruzione mediante incenerimento non è solo una soluzione sfavorevole dal punto di vista ecologico, ma anche troppo costosa a causa dell’elevato contenuto d’acqua, il metodo preferito è il recupero del fenolo con la contemporanea depurazione delle acque reflue fino a renderle idonee allo scarico nell’impianto di trattamento. L’esempio del fenolo viene utilizzato per descrivere il metodo QVF® impiegato ripetutamente da De Dietrich Process Systems. Il contenuto di fenolo, che dipende dal processo, è normalmente compreso tra il 2 e il 12%. Le basse concentrazioni di fenolo rendono poco conveniente la separazione mediante distillazione, nella quale l’acqua viene evaporata, a causa dell’elevato fabbisogno energetico. In questo caso, l’estrazione offre il vantaggio decisivo. Il metilisobutilchetone (MIBK), utilizzato come agente di estrazione, rimuove il fenolo dalle acque reflue nella colonna di estrazione K1. L’agente di estrazione carico viene poi nuovamente depurato nella colonna di distillazione K2 e reintrodotto sul fondo della colonna di estrazione. Il fenolo si accumula sul fondo della successiva colonna di rettifica (colonna K2) e può essere riutilizzato nella produzione.
Mentre l’acqua reflua che esce dalla colonna di estrazione K1 può essere priva di fenolo, essa contiene ancora tracce dell’agente di estrazione, che vengono recuperate nello stripper K3. L’azeotropo MIBK/acqua si accumula in testa alla colonna, dove viene separato nel separatore B1 nella fase MIBK leggera e nella fase acquosa pesante. Poiché la colonna di distillazione K2 opera senza acqua, qui è previsto un riscaldamento indiretto, mentre nello stripper può essere immesso direttamente vapore.
Figure: Colonna di estrazione a piatti DN450 e colonna di distillazione DN450 con schema di processo per il recupero del fenolo.
VANTAGGI DI QUESTO CONCETTO DI SISTEMA
Il recupero di calore previsto nella corrente di acque reflue e l’utilizzo di dephlegmatori rendono l’intero processo vantaggioso dal punto di vista energetico e conforme agli attuali requisiti ecologici. Con un contenuto di fenolo nelle acque reflue inferiore a 5 ppm, l’acqua può essere scaricata nell’impianto biologico di trattamento delle acque reflue. L’agente di estrazione circola e non viene consumato in misura significativa. Il fenolo recuperato può essere riutilizzato nel processo.
CHI HA BISOGNO DEL RECUPERO DEL FENOLO?
Le acque reflue contenenti fenolo si generano in molti settori della produzione di materie plastiche e resine, nonché nella produzione di fenoli alchilati. I volumi di acque reflue da trattare variano da 0,5 m³/h fino a 10 m³/h; la scelta dell’unità di estrazione dipende dal volume delle acque reflue e dal materiale trattato. Per portate più elevate, l’estrazione viene eseguita in continuo mediante mixer-settler collegati in serie, poiché in questo caso l’impegno tecnico risulta più vantaggioso rispetto all’utilizzo di una colonna a piatti forati pulsata.
ESEMPIO DI UN IMPIANTO REALIZZATO
L’impianto mostrato nelle illustrazioni tratta una corrente di acque reflue di 4 m³/h. In questo caso è stata scelta una colonna a piatti forati pulsata DN400 con 105 piatti per l’estrazione. La colonna di distillazione DN500/DN450 con riempimento ordinato opera a una pressione di 0,3 bar assoluti. Le acque reflue, private del fenolo, vengono leggermente surriscaldate tramite un serbatoio flash ed entrano nello stripper DN450. La fornitura comprendeva il sistema con strumenti di misura e controllo, generatore di vuoto, recipienti e serbatoi di raccolta, nonché le prove di funzionamento con prodotto reale.
La particolare difficoltà di qualsiasi processo di depurazione delle acque reflue risiede nei componenti secondari presenti, i cui effetti sul processo principale possono essere critici. Le acque reflue possono contenere materiali in sospensione, cresoli, acetone, formaldeide o metanolo. Nell’impianto mostrato, ad esempio, i solidi sospesi si accumulano nella testa della colonna di estrazione e devono essere rimossi continuamente. I cresoli cristallizzano a basse temperature; pertanto, in assenza di riscaldamento ausiliario e in presenza di una configurazione sfavorevole delle tubazioni, esiste il rischio di blocchi dovuti ai solidi.
I solventi leggeri e volatili, come acetone, metanolo e formaldeide, che possono essere presenti nelle acque reflue, possono essere rimossi mediante uno stripper installato a monte. L’esperienza maturata con gli impianti realizzati ha dimostrato che proprio l’analisi approfondita dei componenti secondari presso il nostro impianto pilota contribuisce in modo determinante alla definizione di un concetto impiantistico ottimale.
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