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传统含酚萃取的介绍
  • 作者:吴经理    来源:宜兴市海源环保设备有限公司    时间:2013-8-21    点击:1946
一、含酚废水处理
1 焦化/煤焦油加工/兰炭/煤气发生炉排出的含酚废水,大部分含酚浓度在2~12g/L,其来源:
(1)剩余氨水    70~75℃    含酚1300~2500mg/L
(2)焦油蒸馏    35~40℃    含酚3000~4000mg/L
(3)酚精制      60~70℃    含酚8000~12000mg/L
2 一般进行二级处理
第一级(预处理)将高浓度酚降到200~300mg/L以下,再进行第二级处理,生化处理达到排放标准。
如需回用及特殊要求可采用活性炭吸附等三级处理。
3 预处理
预处理有两种方法,一是萃取法,一是蒸馏法。
溶剂萃取法设备投资少、成本低、脱酚效率高,还可回收酚钠盐(好的经济效益),被广泛应用。
4 萃取脱酚
萃取脱酚就是在含酚废水中加入一种选择性溶剂—萃取剂,使酚从废水中溶入萃取剂而达到分离目的(属传质)
5 两相间的分配系数(K)
∵K=
∴  =K
—溶质在萃取剂中的平衡浓度
—溶质的原溶液中的平衡浓度
K又代表萃取操作平衡曲线的斜率,K越大,萃取能力越大。
6 萃取剂选择条件
(1)溶剂选择性系数β=K 小于或大于1均可,但又取决于K值,K值越大分离效果越好;
(2)溶剂回收应容易,一般在萃取器上部引出后到碱洗塔与NaOH反应生成酚钠盐回收
C6H5OH+NaOH     C6H5ONa  +H2O
(3)溶剂的物理性质应与被萃取物质的密度间有足够的差别。要求:溶剂不易乳化、在水中溶解度小、蒸汽压低、毒性小、着火点高、易于再生、腐蚀性小;
(4)溶剂的化学性质要求有化学稳定性,完全不与被分离的化学介质起化学反应,且有热稳定性。
7 各种脱酚剂的性能
各种脱酚剂的性能见下表
序号
名称
分配系数
相对密度
馏程℃
使用说明
1
重苯溶剂油
2.47
0.885
140 ~190
不易乳化、油水分层快、萃取效率>90%、但对水质易造成二次污染
2
二甲苯溶剂油
2 ~3
~0.845
130 ~153
乳化不严重、油水易分离、但毒性较大、对水质造成二次污染
3
粗苯
2 ~3
0.875~0.880
180℃前馏出量>93%
油水易分离、萃取95%~90%、易挥发、损失高
4
洗油
14 ~16
1.03~1.07
230 ~300
价廉易再生、操作安全、但乳化严重不易分离
5
精苯油
2 ~3
0.870
165 ~200
不易乳化、油水分层快、萃取率>90%、但价高
6
5%N-503+95%煤油
8 ~10
0.804~0.809
煤油:180 ~290
N503:155±5
萃取率高、损耗低、操作稳定、脱酚效率>90%,但价格较贵
一般选用重苯溶剂油和5%N-503+95%煤油两种萃取剂。如废水中不含其它杂质且要求回收酚时,也可选择高效萃取剂,如苯酚溶剂。
8 处理流程
9 技术经济指标
(1)含酚废水量      18m3/h
(2)废水含酚量      2100mg/L
(3)处理后含酚量    120mg/L
(4)萃取剂          5%N-503+95%煤油
处理每吨废水的消耗指标
项目
萃取溶剂
碱(100%)
电(220/380V)
蒸汽(0.3MPa)
指标
0.5kg
1.08kg
2.4kw
0.05t
 
主要工程材料指标
项目
钢材
木材
水泥
指标
45t
5m3
110t
工程投资约300万元(1989年)。
酚钠盐年产值:40万元。
10 处理效果
处理效果                   mg/L
项目
pH值
挥发酚
硫化物
氰化物
焦油
备注(℃)
进水水质
7~10
1500~2500
2500~4000
120~250
10~50
200~300
70~75
出水水质
7~10
<200
2500~4000
20
10~50
60~90
40~46
二、焦化厂废水萃取脱酚工艺
1 国内焦化厂广泛采用脉冲筛板塔进行萃取脱酚。流程如下:
苯碱法脉冲萃取脱酚工艺流程
重苯从重苯循环槽用泵送往重苯加热(冷却)器,在此,控制温度45~55℃后送入萃取塔下部分布器。氨水与重苯由于密度查,在塔内进行逆流萃取。在振动筛板的分散作用下,油被分散成细小的颗粒(d=0.5~3mm)而缓缓上升(分散相);氨水则缓慢下降(连续相)。在两相逆流接触中,酚转溶到重苯中,富集了酚的重苯从萃取塔的上部流出,进入碱洗塔底的分布器,依次经过三个碱洗塔,使重苯脱酚再生,由最后一个碱洗塔上部流入重苯循环槽,重复使用。
从碱洗塔上部送入浓度20%的NaOH溶液(装入工作容积的一半)一段时间后,塔内酚钠溶液中游离碱浓度下降到2~3%时停塔,静置2h,酚钠盐溶液由碱洗塔下部流入贮槽。
三、煤化工废水处理的思路和方法
(一)思路
1 废水中有价物质的回收是首先应该考虑的。
如废水中含酚量高达5500mg/L,远远超出了浓度<0.5mg/L的排放标准,应首先回收酚作为副产品。
如果废水中酚含量不高,可采用其它方法如稀释法,另外煤化工废水中氨含量也很高,也可作为有价物质回收。目前,一般采用溶剂萃取脱酚,采用水蒸气提氨法回收氨。
2 有价物回收后应进行预处理,去除油类物质、胶状物、重焦油及悬浮物,可采用均质、吹脱、气浮、隔油等处理方法,以保证生化处理工艺顺利进行。
3 生化处理:可采用活性污泥法延长曝气时间,也可采用低氧与好氧、活性污泥法与生物膜法合理组合搭配的方法。
4 深度处理:如混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化等。
(二)方法
1 德国鲁奇公司煤气加压气化废水处理工艺
2 国内某煤加压气化废水处理工艺
国内某煤气加压气化废水处理工艺流程
该流程特点:1 利用低氧与好氧、活性污泥法与生物膜法合理组合搭配来强化生化预处理效果;
            2 经处理后废水中难降解的有机物、酚类、氰类明显去除,生化后再经加速澄清池除去悬浮状和胶体状有机物,出水可达排放标准,可以外排,也可作循环水补充水;
    说明:气化废水中含不挥发酚较多。
3 国内某大型焦化总厂废水处理工程实例
焦化厂含酚废水中主要含挥发酚,这与气化废水中的酚不同。
(1)    产品:冶金焦、城市煤气、焦化产品;
(2)    含酚废水:水量  1100t/a
                    浓度  2000 ~2500mg/L,属高浓度含酚废水
    (3)脱酚一级处理:1965 ~1985年,陆续建了三座废水脱酚装置,如下图所示。
采用溶剂萃取工艺,用本厂生产的重苯溶剂油在脉冲萃取塔中进行萃取脱酚处理,并通过NaOH碱液洗涤,回收粗酚钠盐,脱酚后酚<200mg/L,酚回收率>90%。
 
高浓度含酚废水回收处理工艺
(3)    脱酚二级处理
经萃取脱酚后废水中仍含酚约200mg/L,且CODCr、NH3、N2的含量也高出排放标准,又该进行脱酚的二级处理,其流程如下:
A/O填料床—聚铁絮凝澄清工艺流程
特点:1 反硝化池、硝化池中安装软性填料,可去除NH3-N,操作简便;
      2 废水中的有机物作为反硝化池中脱氮所需之有机物源,同时在脱氮过程中产生的碱度作为硝化反应时所需的碱剂;
      3 此流程可使废水中含氮化合物还原,还能使部分难生化处理的有机物得到氧化分解;
      4 机械加速澄清池中投加絮凝剂聚合硫酸铁,利用池中悬浮泥渣与废水中微小含COD的悬浮颗粒之间接触絮凝作用,可以有效地去除CODCr
      5 机械加速澄清池处理效果好,运行管理简便,动力、药剂消耗低;
此工艺为物理、化学、生化等方法组成的组合处理系统。
四、含酚废水的预处理
(一)石化厂的含酚废水是在生产苯酚及酚类化合物的过程中产生的。例如:苯酚—丙酮装置、间甲酚装置等,含酚浓度均在数×103mg/L以上。
对于含酚量>1000mg/L的废水,应在装置内先回收或进行预处理。
(二)含酚废水来源有三股,即:
1 中和罐
2 烃塔收集器
3 精丙酮塔
(三)处理流程
(四)处理效果
当苯酚萃取塔进水中苯酚浓度为0.42%,丙酮浓度为3.77%时,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、含酚污水的焚烧处理
(一)锦州炼油厂在生产2,6-二叔丁基对甲酚过程中排出高浓度含酚污水月25~35m3/d,其含酚浓度为6~12g/L,CODCr=1.0×105mg/L,该厂采用污水焚烧处理(1929年投入运行)。可产生(废热锅炉)1.3MPa蒸汽(部分减到0.25MPa供本装置使用),最终废气由引风机抽上烟囱排出,污水中的无机盐(Na2CO3、Na2SO4等)由炉前定期排出。
(二)工艺指标
污水处理量        1.75t/a
燃烧室温度        1050±50℃    压力  -19.6~49Pa
过热器出口温度    700~750℃     压力  -49~-68.6Pa
蒸发室温度        250~280℃     压力  -78.4~-98Pa
燃烧室用空气量    6300m3/h
燃烧气量          175m3/h
过剩空气系数      1.2
1982年标定当处理量为1.75t/a时

 
 
    余热锅炉产气 2t/h
耗油量    160kg/t污水

耗电      37.5kwh/t污水
处理成本  0.495元/t污水
装置投资  60万元
定员      15人
(三)问题
1 投资大、处理1t污水耗标准气160kg,十分不经济;
2 无机盐捕集率低,仅为30%。
 
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