【正文】 為了接收脫酚氨水控制分離器放出的油，管道系統(tǒng)的放空液以及循環(huán)油槽底部放出的粗酚等，設(shè)有地下放空槽。萃取脫酚后的氨水在塔下部澄清段澄清后，經(jīng)控制分離器分出被夾帶的油后進(jìn)入氨水中間槽。 b)精餾原理：精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 廢水的 pH值 由于酚只能在酸性或中性條件下穩(wěn)定存在，所以含酚廢水一般呈酸性或中性。塔底流出的粗酚進(jìn)入精酚工段。 工藝流程 在含酚廢水中加入萃取劑，使酚溶入萃取劑。依據(jù)要求可采用篩板塔進(jìn)行再生。在此萃取劑二異丙基醚 (℃ )和酚（ 182℃）沸點(diǎn)相差很大適合用蒸餾法再生萃取劑。 往復(fù)篩板塔 3. 轉(zhuǎn)盤萃取塔 轉(zhuǎn)盤萃取塔塔體積小，與篩板塔相比，設(shè)備消耗的材料少，處理費(fèi)用低，但轉(zhuǎn)盤萃取塔適合用于處理小流量酚水。萃取法主要是利用難溶于水的萃取劑與廢水接觸，使廢水中的酚類化合物在從水相轉(zhuǎn)移到溶劑相中，從而達(dá)到酚類物質(zhì)與水分離的目的。 （ 5）氧化技術(shù)：此技術(shù)可在較短時(shí)間內(nèi)將有機(jī)物氧化降解為 CO2 、 H2O 及其他低分子無機(jī)化合物 ,去除效率高 ,氧化速度快 ,無二次污染 ,同時(shí)也避免了采用生物法處理時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn) ,今后仍將是研究的熱點(diǎn)。 （ 1）氣提及蒸餾氣提法 [8]：此種方法可回收酚，效率高、操作簡(jiǎn)單，但對(duì)不揮發(fā)性酚不能使用。應(yīng)用包埋法固定化微生物技術(shù)處理廢水是廢水處理的新技術(shù)。例如用辣根酶加過氧化氫處理含酚 330mg/L廢水，酚去除率可達(dá) 97％～ 99％ ；用酪氨酸酶可以使苯酚得到 100％的降解。由于載體處于流化狀態(tài)，污水從其下部、左、右側(cè)流過，廣泛地和載體上的生物膜相接觸，從而強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，并且由于載體不停地流動(dòng)，能夠有效地防止其被生物膜所堵塞。 (1) 活性污泥法 該法將空氣連續(xù)鼓入曝氣池的污水中，經(jīng)過一段時(shí)間，水中即形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝體 —— 活性污泥，活性污泥能夠吸附水中的酚類物質(zhì)，生活在活性污泥上的微生物以酚類物質(zhì)為食料進(jìn)行新陳代謝，獲得能量并不斷生長(zhǎng)繁殖，酚類物質(zhì)被去除，廢水得以凈化。進(jìn)入 80 年代以來，由于高分子材料及制膜工業(yè)的迅速發(fā)展 ,可以獲得空隙率達(dá) 80％ ,而膜厚僅 50μm 的膜 ,同時(shí)由于對(duì)膜蒸餾機(jī)理模型更加深入的了解 ,人們對(duì)膜分離技術(shù)的興趣越來越大。容易解吸和再生 ?；钚蕴课侥芰υ?～ 克酚 /克活性炭之間變化。 ACF 雖價(jià)格高，但吸附容量大，吸附劑再生速度快，循 環(huán)使用壽命長(zhǎng)，用量小，處理設(shè)備體積小?？捎?NaClNaOH 再生，解吸率近 100％，可反復(fù)使用 1000 次以上，且可回收酚類物質(zhì)。此種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、凈化效率高、吸附量大及吸附選擇性高等。異丙醚由于具有較高的脫酚效率 , 受到了國(guó)內(nèi)外的重視。正是以降低成本、提高效率為目的，萃取法不斷得到發(fā)展。 據(jù)報(bào)道，俄羅斯研制的蒸汽脫酚和電化學(xué)電解 脫酚組合式水處理工藝，可將高濃度含酚廢水處理達(dá)到循環(huán)利用的水平。 （ 3）、化學(xué)氧化法：主要有臭氧氧化等。 表 14 甲酚及二甲酚的物性參數(shù)如下表 [4] 化合物 相 對(duì) 分 子 量（ kg/cm3) 相對(duì)密度（ kg/cm3) 沸點(diǎn) /℃ 熔點(diǎn) /℃ 外觀 苯酚 針狀晶體 鄰甲酚 晶體 間甲酚 液體 對(duì)甲酚 菱形晶體 2,6二甲酚 針狀晶體 2,4二甲 酚 針狀晶體 2,5二甲酚 針狀晶體 3,4二甲酚 針狀晶體 第 2 章 工藝論證 焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過程中形成的廢水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶和喹啉等幾十種污染物，成分復(fù)雜，污染物濃度高、色度高、毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定，是一種典型的難降解有機(jī)廢水。 產(chǎn)品價(jià)格分析及預(yù)測(cè) 2021 年上半年，亞洲苯酚價(jià)格基本維持在 16301680 美元 /t，六月至八月有小幅上升，最高達(dá)到 1800 美元 /t。從地區(qū)來看，美國(guó)苯酚消費(fèi)量為 萬噸，歐洲為 萬噸，日本為 萬噸。 粗酚的質(zhì)量指標(biāo)、市場(chǎng)需求、價(jià)格 粗酚的質(zhì)量指標(biāo) ： 含酚 95%以上；溶劑油 1% 市場(chǎng)需求 ： 近十年來我國(guó)苯酚的市場(chǎng)需求迅速增長(zhǎng)。含酚廢水是危害十分嚴(yán)重的工業(yè)廢水之一。因此從廢水中回收酚類化合物是變廢為寶的環(huán)保項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)采用溶劑萃取脫酚法，以二異丙基醚作為萃取劑，采用精餾法再生。酚類物質(zhì)對(duì)生物活體均能產(chǎn)生毒害，它可通過皮膚及粘膜的接觸而吸入或經(jīng)口腔侵入體內(nèi)，與細(xì)胞原漿中蛋白質(zhì)接觸后，形成不溶性蛋白質(zhì)，使細(xì)胞失活。 1998 年國(guó)內(nèi)表觀消費(fèi)量為 萬 t,2021 年達(dá)到 萬 t，年均增長(zhǎng) %，高于同期GDP 增長(zhǎng)速度。 預(yù)計(jì)今后幾年，世界苯酚的需求量將以年平均 %的速度增長(zhǎng)，到 2021年總需求量將達(dá)到 萬噸，其中，雙酚 A 和酚醛樹脂仍將是苯酚最主要的需求領(lǐng)域，將分 別占總需求量的 46%和 27%。從 2021 年九月至 2021 年 1 月，亞洲苯酚價(jià)格一直呈下降趨勢(shì)，最低點(diǎn)降到 520 美元 /t,從 2021 年 2 月開始，亞洲苯酚價(jià)格開始緩慢上升，到 2021 年底升至 1180 美元 /t。 目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進(jìn)行預(yù)處理，然后 進(jìn)行生物脫酚二次處理。 （ 4）、生物化學(xué)法：活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤氧化塘等。蒸汽脫酚過程中，該設(shè)備可將 50000mg/L 高濃度含酚廢水，脫酚后達(dá)到 1500— 3000mg/L，脫酚率達(dá) 94— 97％；亦可將 40— 20210mg/L 的中、高濃度含酚廢水，脫酚后達(dá)到 10—90mg/L，脫酚率達(dá) — ％。 溶劑萃取通常指物理萃取 , 基本上不涉及化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)傳遞過程。萃取脫酚工藝或設(shè)備是萃取脫酚的另一關(guān)鍵。活性炭吸附雖然吸附量大，但再生困難，因而其使用逐漸不為人們看好。經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)超過其它傳統(tǒng)的除酚方法。而且用 10％氫氧化鈉溶液再生，苯酚再生回收率可達(dá) ％。在確定采用活性炭作為酚類吸附劑之前。對(duì)不同酚類均具有較好的選擇性。張風(fēng)君等采用聚氟乙烯中空纖維膜 ,對(duì)含酚廢水進(jìn)行膜蒸餾處理回收 ,該方法可適用于不同濃度的含酚廢水的處理，在選定的條件下 ,可使 污水中的酚降至 50μg/μm以下 ,以 2％的 NaOH溶液為吸收液 ,采用 CO2 氣流處理 NaOH 吸收液，既可得到結(jié)晶苯酚。苯酚是一種生物毒性物質(zhì)，既使在低濃度下對(duì)人體及微生物也有毒害作用，由于許多好氧菌及微生物可 利用苯酚作為生長(zhǎng)的碳源，因此活性污泥法是常用的除酚方法。生物流化床法可使反應(yīng)器內(nèi)生物膜保持高密度狀態(tài)，在向反應(yīng)器內(nèi)曝氣的同時(shí)使空氣和生物膜保持良好的接觸，從而提高處理效率。水溶性酶屬一次性消耗 ,導(dǎo)致處理成本高。經(jīng)固定化酶和固定化微生 物普遍比未固定化的微生物性能好，穩(wěn)定、降解有機(jī)物能力強(qiáng)、耐毒、抗雜菌，耐沖擊負(fù)荷。 （ 2）溶劑萃取法：此法具有操作范圍廣、容易再生、處理效果好等特點(diǎn) ,是一個(gè)具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、高效、可靠的新技術(shù)。 （ 6）生化法：生化法處理量大、處理成本低、無二次污染 ,且其硬件設(shè)施和工藝流程均較成熟 。根據(jù)目 前回收與處理含酚廢水的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)核算的結(jié)果，對(duì)于濃度高于1000mg/L 的高濃度含酚廢水，采取溶液萃取工藝，不失為一種經(jīng)濟(jì)高效的處理方法。 轉(zhuǎn)盤萃取塔 篩板塔 脈沖篩板塔與填料塔的不同在于用篩板來代替填料，這樣可以減少塔的體積，克服填料溶劑堵塞的弊病。根據(jù)分離目的，可采用精餾再生。 萃取劑的性能及其選擇依據(jù) 萃取法的實(shí)際應(yīng)用表明，萃取劑及萃取設(shè)備的選定是至關(guān)重要的，這關(guān)系著廢水處理的成本。含酚溶劑用蒸餾再生，酚以的單質(zhì)的形式回收，蒸餾出的溶劑循環(huán)使用。萃取后的含酚廢水由萃取塔排出，經(jīng)蒸氨脫除部分氨，再與其它廢水混合，進(jìn)入隔油池除油，然后經(jīng)過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后，進(jìn)入生化處理流程。根據(jù)酚的性質(zhì)，如果溶液偏堿，酚將以酚鹽形式存在，其結(jié)果只有很少量的酚與有機(jī)堿絡(luò)合反應(yīng)，從而不利于酚的絡(luò)合萃取，而如果溶液酸度過高，有機(jī)堿加入的大部分又與無機(jī)酸反應(yīng)，同樣不利于酚的絡(luò)合萃取。精餾過程在能量計(jì)的驅(qū)動(dòng)下，使氣、液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分揮發(fā)度的不同，使揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移。在此用氨水泵連續(xù)送去蒸氨。用液下泵定期將槽內(nèi)的液體送往乳化物槽、循環(huán)油槽和再生塔。 萃取塔內(nèi)兩相界面處聚集的乳化物定期排放至乳化物槽，并在其中離心破乳、澄清分離，分離水放入低位混合槽，脫水的油送再生釜復(fù)蒸。由于酚在油中的 溶解度比在水中的大，水中的酚即擴(kuò)散到油中去。這樣將一定量溶劑加入到被分離混和物中使其形成兩個(gè)液相，然后加以攪伴，將一個(gè)液相 以小滴的形式分散于另一液相中，形成很大的相接觸面，給物質(zhì)傳遞創(chuàng)造良好的條件，兩液相因密度差而自行沉降分層，溶劑中出現(xiàn)了 C 和 B 兩種物質(zhì)稱為萃取相，被分離混和物中出現(xiàn)了溶劑，稱萃余相。特別要提到的是，當(dāng)溫度超過 60℃ 時(shí)，溶液中的酚類會(huì)揮發(fā)，造成生產(chǎn)過程的失控。溶劑油與高濃度含酚廢水在萃取塔中逆流接觸，絕大部分酚轉(zhuǎn)移至溶劑油中，溶劑油由萃取塔頂溢流進(jìn)入精餾塔，萃取劑遇熱后變?yōu)橛驼羝伤斠绯龊筮M(jìn)入循環(huán)油槽，循環(huán)使用。 經(jīng)過對(duì)比本設(shè)計(jì)采用二異丙基醚作為萃取劑。 (6)能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。例如，用乙酸丁酯 萃取廢水中的單酚時(shí)，溶劑沸點(diǎn)為 116℃，而單酚沸點(diǎn)為 181～℃， 相差較大，可用蒸餾法分離。同時(shí)，可采用自動(dòng)化手段控制溶劑和物料的進(jìn)料流量與流量比以及塔內(nèi)液 液兩相的分界面位置，實(shí)現(xiàn)萃取全過程穩(wěn)定的自動(dòng)化生產(chǎn)，降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，整個(gè)過程操作靈活方便，適用性廣。而焦化廠、煤氣廠、石油化工廠排出的廢水中常含有較高濃度的酚，處理這種高濃度的廢水，常用的方法為溶劑萃取法。液膜的穩(wěn)定性、破乳、溶脹等問題在理論上己基本解決，并出現(xiàn)了較好的提取、破乳裝置，因此，液膜法的工業(yè)化普及應(yīng)用是值得提倡的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅可用于含酚工業(yè)廢水的治理，對(duì)其他工業(yè)廢水的治理研究也具有指導(dǎo)意義。 對(duì)于高濃度的含酚廢水來說，生物法的處理效果不是很好，但是隨著生物新技術(shù)的發(fā)展，近來用生物法處理高濃度含酚廢水也有一些報(bào)道。 (3)酶制劑處理法 酶是一種高效專一的生物催化劑，自 20 世紀(jì) 80 年代起，開始了將酶制劑技術(shù)應(yīng)用于廢水處理的研究。在載體表面生長(zhǎng)、附著生物膜，由于載體顆粒小，總表面積大，因此具有較大的生物量。生化法處理受廢水的 pH值及酚含量等因素影響很大，操作條件要求較嚴(yán)格，且酚類物質(zhì)不能回收。當(dāng)時(shí)由于受到膜材料及技術(shù)上的限制 ,蒸餾通量非常有限 ,一般僅 lkg/m2h 左右。要使吸附脫酚法較為廣泛地應(yīng)用 , 吸附劑需具備以下特點(diǎn)：吸附容量大，價(jià)格便宜 。吸附容器可設(shè)計(jì)為壓力流式或重力流式，可以在錯(cuò)流或逆流情況下操作。有人采用活性炭纖維處理苯酚模擬廢水結(jié)果表明，活性炭纖維對(duì)苯酚的吸附容量為 ，吸附飽和的活性炭纖維用 10％的氫氧化鈉溶液再生，重復(fù)使用 3 次，吸附效率無明顯變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，一些大孔樹脂對(duì)水中酚類物質(zhì)的吸附量與活性炭相當(dāng)，它對(duì)廢水中的酚類物質(zhì)吸附可逆性好，對(duì)廢水中酚的吸附率可達(dá)95％～ 99％，酚類脫附回收率達(dá) 95％以上。常用的吸附劑主要有活性炭、磺化煤、大孔吸附樹脂及有機(jī)合成吸附劑等。不過 , N503 為國(guó)內(nèi)普遍使用的性能較為優(yōu)良的萃取劑之一。萃取法的實(shí)際應(yīng)用表明，萃取劑及萃取設(shè)備的選定是至關(guān)重要的，這關(guān)系著廢水 處理的成本。然后，用濃度為 8— 15％的氫氧化鈉堿液洗滌吸收蒸汽中的酚，含少量殘酚的廢水再輸入電化學(xué)電解設(shè)備進(jìn)一步脫酚處理后循環(huán)使用。 （ 2）、物理化學(xué)法：超聲波、電解氧化等。目前我國(guó)粗酚的加工量還比較低，主要是從中分離出苯酚、間甲酚、鄰甲酚等單組份以及混合甲酚、二甲酚 。出口貿(mào) 易最多的是印度，占出口比例的 %；其次是韓國(guó)，占出口比例的 %。 2021 年，世界苯酚消費(fèi)量達(dá)到 萬噸，其中 44%用于生產(chǎn)雙酚 A，27%用于生產(chǎn)酚醛樹脂，雙酚 A 繼續(xù)拉動(dòng)苯酚消費(fèi)增長(zhǎng)。真正實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益三者的統(tǒng)一。酚類化合物種類繁多 ,有苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚、氯酚等 ,其中苯酚、甲酚污染最突出。同時(shí)酚類物質(zhì)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥衛(wèi)生等方面又有著廣泛的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)中 主要探討了高濃度含酚廢水的處理工藝、進(jìn)行了主要設(shè)備的選型和計(jì)算，完成了溶劑萃取脫酚工段的設(shè)計(jì)說明書，流程圖、脈沖萃取塔裝配圖、平面布置圖等相關(guān)任務(wù)。一般低濃度酚可使蛋白質(zhì)變性，高濃度酚則使蛋白質(zhì)凝固，并繼續(xù)向體內(nèi)滲透，引起組織損傷、壞死乃至使生物體中毒。酚醛樹脂是日前國(guó)內(nèi)苯酚最主要的消費(fèi)領(lǐng)域，約占消費(fèi)總量的 60%。 2021 年世界主要國(guó)家或地區(qū)苯酚消費(fèi)結(jié)構(gòu)見下表 11,2021 年世界主要國(guó)家或地區(qū)苯酚需求預(yù)測(cè)見下表 12. 表 11 2021 年世界主要國(guó)家或地區(qū)苯酚消費(fèi)構(gòu)成 表 12 2021 年世界主要國(guó)家或地區(qū)苯酚消費(fèi)構(gòu)成預(yù)