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            傳統含酚萃取的介紹
            • 作者:吳經理    來源:宜興市海源環保設備有限公司    時間:2013-8-21    點擊:2574
            一、含酚廢水處理
            1 焦化/煤焦油加工/蘭炭/煤氣發生爐排出的含酚廢水,大部分含酚濃度在2~12g/L,其來源:
            (1)剩余氨水    70~75℃    含酚1300~2500mg/L
            (2)焦油蒸餾    35~40℃    含酚3000~4000mg/L
            (3)酚精制      60~70℃    含酚8000~12000mg/L
            2 一般進行二級處理
            第一級(預處理)將高濃度酚降到200~300mg/L以下,再進行第二級處理,生化處理達到排放標準。
            如需回用及特殊要求可采用活性炭吸附等三級處理。
            3 預處理
            預處理有兩種方法,一是萃取法,一是蒸餾法。
            溶劑萃取法設備投資少、成本低、脫酚效率高,還可回收酚鈉鹽(好的經濟效益),被廣泛應用。
            4 萃取脫酚
            萃取脫酚就是在含酚廢水中加入一種選擇性溶劑—萃取劑,使酚從廢水中溶入萃取劑而達到分離目的(屬傳質)
            5 兩相間的分配系數(K)
            ∵K=
            ∴  =K
            —溶質在萃取劑中的平衡濃度
            —溶質的原溶液中的平衡濃度
            K又代表萃取操作平衡曲線的斜率,K越大,萃取能力越大。
            6 萃取劑選擇條件
            (1)溶劑選擇性系數β=K 小于或大于1均可,但又取決于K值,K值越大分離效果越好;
            (2)溶劑回收應容易,一般在萃取器上部引出后到堿洗塔與NaOH反應生成酚鈉鹽回收
            C6H5OH+NaOH     C6H5ONa  +H2O
            (3)溶劑的物理性質應與被萃取物質的密度間有足夠的差別。要求:溶劑不易乳化、在水中溶解度小、蒸汽壓低、毒性小、著火點高、易于再生、腐蝕性;
            (4)溶劑的化學性質要求有化學穩定性,完全不與被分離的化學介質起化學反應,且有熱穩定性。
            7 各種脫酚劑的性能
            各種脫酚劑的性能見下表
            序號
            名稱
            分配系數
            相對密度
            餾程℃
            使用說明
            1
            重苯溶劑油
            2.47
            0.885
            140 ~190
            不易乳化、油水分層快、萃取效率>90%、但對水質易造成二次污染
            2
            二甲苯溶劑油
            2 ~3
            ~0.845
            130 ~153
            乳化不嚴重、油水易分離、但毒性較大、對水質造成二次污染
            3
            粗苯
            2 ~3
            0.875~0.880
            180℃前餾出量>93%
            油水易分離、萃取95%~90%、易揮發、損失高
            4
            洗油
            14 ~16
            1.03~1.07
            230 ~300
            價廉易再生、操作安全、但乳化嚴重不易分離
            5
            精苯油
            2 ~3
            0.870
            165 ~200
            不易乳化、油水分層快、萃取率>90%、但價高
            6
            5%N-503+95%煤油
            8 ~10
            0.804~0.809
            煤油:180 ~290
            N503:155±5
            萃取率高、損耗低、操作穩定、脫酚效率>90%,但價格較貴
            一般選用重苯溶劑油和5%N-503+95%煤油兩種萃取劑。如廢水中不含其它雜質且要求回收酚時,也可選擇高效萃取劑,如苯酚溶劑。
            8 處理流程
            9 技術經濟指標
            (1)含酚廢水量      18m3/h
            (2)廢水含酚量      2100mg/L
            (3)處理后含酚量    120mg/L
            (4)萃取劑          5%N-503+95%煤油
            處理每噸廢水的消耗指標
            項目
            萃取溶劑
            堿(100%)
            電(220/380V)
            蒸汽(0.3MPa)
            指標
            0.5kg
            1.08kg
            2.4kw
            0.05t
             
            主要工程材料指標
            項目
            鋼材
            木材
            水泥
            指標
            45t
            5m3
            110t
            工程投資約300萬元(1989年)。
            酚鈉鹽年產值:40萬元。
            10 處理效果
            處理效果                   mg/L
            項目
            pH值
            揮發酚
            硫化物
            氰化物
            焦油
            備注(℃)
            進水水質
            7~10
            1500~2500
            2500~4000
            120~250
            10~50
            200~300
            70~75
            出水水質
            7~10
            <200
            2500~4000
            20
            10~50
            60~90
            40~46
            二、焦化廠廢水萃取脫酚工藝
            1 國內焦化廠廣泛采用脈沖篩板塔進行萃取脫酚。流程如下:
            苯堿法脈沖萃取脫酚工藝流程
            重苯從重苯循環槽用泵送往重苯加熱(冷卻)器,在此,控制溫度45~55℃后送入萃取塔下部分布器。氨水與重苯由于密度查,在塔內進行逆流萃取。在振動篩板的分散作用下,油被分散成細小的顆粒(d=0.5~3mm)而緩緩上升(分散相);氨水則緩慢下降(連續相)。在兩相逆流接觸中,酚轉溶到重苯中,富集了酚的重苯從萃取塔的上部流出,進入堿洗塔底的分布器,依次經過三個堿洗塔,使重苯脫酚再生,由最后一個堿洗塔上部流入重苯循環槽,重復使用。
            從堿洗塔上部送入濃度20%的NaOH溶液(裝入工作容積的一半)一段時間后,塔內酚鈉溶液中游離堿濃度下降到2~3%時停塔,靜置2h,酚鈉鹽溶液由堿洗塔下部流入貯槽。
            三、煤化工廢水處理的思路和方法
            (一)思路
            1 廢水中有價物質的回收是首先應該考慮的。
            如廢水中含酚量高達5500mg/L,遠遠超出了濃度<0.5mg/L的排放標準,應首先回收酚作為副產品。
            如果廢水中酚含量不高,可采用其它方法如稀釋法,另外煤化工廢水中氨含量也很高,也可作為有價物質回收。目前,一般采用溶劑萃取脫酚,采用水蒸氣提氨法回收氨。
            2 有價物回收后應進行預處理,去除油類物質、膠狀物、重焦油及懸浮物,可采用均質、吹脫、氣浮、隔油等處理方法,以保證生化處理工藝順利進行。
            3 生化處理:可采用活性污泥法延長曝氣時間,也可采用低氧與好氧、活性污泥法與生物膜法合理組合搭配的方法。
            4 深度處理:如混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化等。
            (二)方法
            1 德國魯奇公司煤氣加壓氣化廢水處理工藝
            2 國內某煤加壓氣化廢水處理工藝
            國內某煤氣加壓氣化廢水處理工藝流程
            該流程特點:1 利用低氧與好氧、活性污泥法與生物膜法合理組合搭配來強化生化預處理效果;
                        2 經處理后廢水中難降解的有機物、酚類、氰類明顯去除,生化后再經加速澄清池除去懸浮狀和膠體狀有機物,出水可達排放標準,可以外排,也可作循環水補充水;
                說明:氣化廢水中含不揮發酚較多。
            3 國內某大型焦化總廠廢水處理工程實例
            焦化廠含酚廢水中主要含揮發酚,這與氣化廢水中的酚不同。
            (1)    產品:冶金焦、城市煤氣、焦化產品;
            (2)    含酚廢水:水量  1100t/a
                                濃度  2000 ~2500mg/L,屬高濃度含酚廢水
                (3)脫酚一級處理:1965 ~1985年,陸續建了三座廢水脫酚裝置,如下圖所示。
            采用溶劑萃取工藝,用本廠生產的重苯溶劑油在脈沖萃取塔中進行萃取脫酚處理,并通過NaOH堿液洗滌,回收粗酚鈉鹽,脫酚后酚<200mg/L,酚回收率>90%。
             
            高濃度含酚廢水回收處理工藝
            (3)    脫酚二級處理
            經萃取脫酚后廢水中仍含酚約200mg/L,且CODCr、NH3、N2的含量也高出排放標準,又該進行脫酚的二級處理,其流程如下:
            A/O填料床—聚鐵絮凝澄清工藝流程
            特點:1 反硝化池、硝化池中安裝軟性填料,可去除NH3-N,操作簡便;
                  2 廢水中的有機物作為反硝化池中脫氮所需之有機物源,同時在脫氮過程中產生的堿度作為硝化反應時所需的堿劑;
                  3 此流程可使廢水中含氮化合物還原,還能使部分難生化處理的有機物得到氧化分解;
                  4 機械加速澄清池中投加絮凝劑聚合硫酸鐵,利用池中懸浮泥渣與廢水中微小含COD的懸浮顆粒之間接觸絮凝作用,可以有效地去除CODCr;
                  5 機械加速澄清池處理效果好,運行管理簡便,動力、藥劑消耗低;
            此工藝為物理、化學、生化等方法組成的組合處理系統。
            四、含酚廢水的預處理
            (一)石化廠的含酚廢水是在生產苯酚及酚類化合物的過程中產生的。例如:苯酚—丙酮裝置、間甲酚裝置等,含酚濃度均在數×103mg/L以上。
            對于含酚量>1000mg/L的廢水,應在裝置內先回收或進行預處理。
            (二)含酚廢水來源有三股,即:
            1 中和罐
            2 烴塔收集器
            3 精丙酮塔
            (三)處理流程
            (四)處理效果
            當苯酚萃取塔進水中苯酚濃度為0.42%,丙酮濃度為3.77%時,苯酚萃取塔的出水含酚量低于400mg/L,丙酮回收塔的出水丙酮含量低于0.1%。
            五、含酚污水的焚燒處理
            (一)錦州煉油廠在生產2,6-二叔丁基對甲酚過程中排出高濃度含酚污水月25~35m3/d,其含酚濃度為6~12g/L,CODCr=1.0×105mg/L,該廠采用污水焚燒處理(1929年投入運行)?僧a生(廢熱鍋爐)1.3MPa蒸汽(部分減到0.25MPa供本裝置使用),最終廢氣由引風機抽上煙囪排出,污水中的無機鹽(Na2CO3、Na2SO4等)由爐前定期排出。
            (二)工藝指標
            污水處理量        1.75t/a
            燃燒室溫度        1050±50℃    壓力  -19.6~49Pa
            過熱器出口溫度    700~750℃     壓力  -49~-68.6Pa
            蒸發室溫度        250~280℃     壓力  -78.4~-98Pa
            燃燒室用空氣量    6300m3/h
            燃燒氣量          175m3/h
            過?諝庀禂      1.2
            1982年標定當處理量為1.75t/a時

             
             
                余熱鍋爐產氣 2t/h
            耗油量    160kg/t污水

            耗電      37.5kwh/t污水
            處理成本  0.495元/t污水
            裝置投資  60萬元
            定員      15人
            (三)問題
            1 投資大、處理1t污水耗標準氣160kg,十分不經濟;
            2 無機鹽捕集率低,僅為30%。
             
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