[發(fā)明專利]咖啡因生產(chǎn)工藝過程中水及其它資源直接循環(huán)利用技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910076413.7
• 申請日: 2009-01-07
• 公開（公告）號: CN101767856A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李保山;李利芳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: C02F1/58
• 分類號: C02F1/58;C01F11/46;C01D1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及咖啡因生產(chǎn)工藝過程中水及其它資源的循環(huán)利用技術(shù)，屬于水及化工資源有效利用技術(shù)領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)

咖啡因(1，3，7-三甲基黃嘌呤)為中樞神經(jīng)興奮藥物，常用于解熱鎮(zhèn)痛藥。咖啡因作為興奮劑，苦味劑，香料，主要供可樂型飲料及含咖啡飲料使用。化學(xué)合成是咖啡因主要的生產(chǎn)來源，但化學(xué)合成過程中需要消耗大量的水資源，產(chǎn)生大量的高鹽廢水，鹽含量高達(dá)220g/L以上，各階段廢水中有很高的COD值，最高達(dá)至70000～80000mg/L，較低也有15000～20000mg/L。這類高濃度無機(jī)鹽和有機(jī)污染物廢水很難處理。目前，關(guān)于咖啡因廢水處理國內(nèi)外鮮有報(bào)道，郭士元等(工業(yè)水處理，2007，27(1)：34-36)采用“ABR+SBR”工藝及EMO復(fù)合菌微生物技術(shù)處理咖啡因生產(chǎn)廢水，但由于廢水中鹽分高，茶堿等成分難以降解，可生化性差，使廢水的CODcr值難以降低。同時(shí)，EMO菌類培養(yǎng)限制了該技術(shù)的應(yīng)用。朱兆友等(青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，29(3)：217-230)采用Fenton試劑催化氧化法深度處理咖啡因亞硝化廢水，但該工藝中利用H₂O₂為氧化劑，增加了廢水處理成本。目前報(bào)道和使用的處理技術(shù)均采用末端治理，處理成本高，也不能實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，不利于降耗減排，且很難達(dá)到理想的處理效果，急需研究一種切實(shí)可行的處理技術(shù)。

三、發(fā)明內(nèi)容

1、發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種新型咖啡因合成工藝中水資源循環(huán)利用技術(shù)，其目的在于解決傳統(tǒng)末端廢水處理方法中難處理和費(fèi)用高的問題，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

2、技術(shù)方案

在咖啡因合成過程中，“廢水”來源主要是亞硝化反應(yīng)工序、閉環(huán)反應(yīng)工序、甲基化反應(yīng)工序，分別為水洗原母液、茶鈉廢母液、甲化廢母液。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

(1)水洗原母液的處理：在該廢水液中含有硫酸鈉、醋酸鈉、氯化鈉、亞硝酸鈉，基于各自含量及對咖啡因合成過程中環(huán)合反應(yīng)和亞硝化反應(yīng)有影響的主要是SO₄^2-。添加一定量的生石灰、熟石灰、氫氧化鋇和電石渣中的一種或幾種，以去除大量的SO₄^2-，處理后的水作為水資源重新利用在咖啡因合成過程的環(huán)合反應(yīng)和亞硝化反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)水及其它資源的循環(huán)利用。在多次循環(huán)利用后，水中可能會(huì)積累一定量的對生產(chǎn)不利的有機(jī)物，可以利用吸附劑(活性炭或分子篩)將其去除，去除后的水可繼續(xù)循環(huán)利用。

(2)茶鈉廢母液的處理：在該廢水液中含有硫酸鈉和甲酸鈉，基于各自含量及對咖啡因合成過程中酰化反應(yīng)和閉環(huán)反應(yīng)的影響，主要是SO₄^2-去除。添加一定量的生石灰、熟石灰、氫氧化鋇和電石渣中的一種或幾種，以去除大量的SO₄^2-，處理后的水作為水資源重新利用在咖啡因合成過程的酰化反應(yīng)和閉環(huán)反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)水資源及部分原料(如NaOH和HCOOH)的多次循環(huán)利用。

(3)甲化廢母液的處理：在該廢水液中含有硫酸鈉和甲基硫酸鈉，基于各自含量及對咖啡因合成過程中甲基化反應(yīng)的影響，主要是SO₄^2-去除。添加一定量的生石灰、熟石灰、氫氧化鋇和電石渣中的一種或幾種，以去除大量的SO₄^2-，處理后的水作為水資源重新利用在咖啡因合成過程的甲基化反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)水及其它資源的多次循環(huán)利用。

3、優(yōu)點(diǎn)及效果

通過本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施，能夠很好地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)用水的資源化、節(jié)省原材料和提高產(chǎn)量。本發(fā)明考慮到各類廢水中所含的部分無機(jī)物及有機(jī)物對咖啡因生產(chǎn)過程有很好的促進(jìn)作用，采用過程處理而非末端處理技術(shù)，將處理后的水直接返回相應(yīng)的生產(chǎn)工序，從而實(shí)現(xiàn)了水及其它資源的循環(huán)利用，大大降低了廢水處理難度，提高了資源的利用率，是一種綠色化工工藝過程。

本發(fā)明采用工業(yè)上常用的原料作為反應(yīng)物，而且所需要的設(shè)備簡單，工藝路線短，操作方便，投資小，不僅不增加運(yùn)行成本，而且還可以實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益顯著。

四、附圖說明

圖1.是實(shí)施例中無循環(huán)水時(shí)沉淀物的液相色譜圖。

圖2.是實(shí)施例1沉淀物①的液相色譜圖。

圖3.是實(shí)施例2沉淀物②的液相色譜圖。

圖4.是本發(fā)明的水及其它資源循環(huán)利用的工藝流程圖。

五、具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。