【文章內(nèi)容簡介】 ：流體通過塔設(shè)備時阻力降小，可以節(jié)省動力費用，在減壓操作時，易于達(dá)到所要求的真空度。 (4)有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流速有一定波動時，兩相均能維持正常的流動，而且不會使效率發(fā)生較大的變化。 (5)結(jié)構(gòu)簡單，造價低，安裝檢修方便。 (6)能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。依據(jù)要求可采用篩板塔進(jìn)行再生。 萃取法的實際應(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。正是以降低成本、提高效率為目的，萃取法不斷得到發(fā)展。 萃取劑好壞主要取決于分配系數(shù)的高低，兩相間的分配系數(shù)K表達(dá)式：∵K=/ ∴=K —溶質(zhì)在萃取劑中的平衡濃度；—溶質(zhì)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。 萃取劑選擇條件表2—1 各種脫酚劑的性能序號名稱分配系數(shù)相對密度餾程℃使用說明1重苯溶劑油140～190不易乳化、油水分層快、萃取效率＞90%、但對水質(zhì)易造成二次污染2二甲苯溶劑油2～3130～153乳化不嚴(yán)重、油水易分離、但毒性較大、對水質(zhì)造成二次污染3粗苯2～3～180℃前餾出量＞93%油水易分離、萃取效率90%、易揮發(fā)、損失高4洗油14～16～230～300價廉易再生、操作安全、但乳化嚴(yán)重不易分離5精苯油2～3165～200不易乳化、油水分層快、萃取率＞90%、但價格較高65%N503[10]+95%煤油8～10～煤油:180～ 290N503:155177。5萃取率高、損耗低、操作穩(wěn)定、脫酚效率＞90%，但價格較貴7 二異丙基醚[1112]20萃取效率90%、不易乳化、分配系數(shù)較高、回收溶劑的費用較低 =Kxar/xae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； ，一般在萃取器上部引出后到精餾再生塔與過熱蒸汽接觸使酚與萃取劑分離； 。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、腐蝕性小； ，完全不與被分離的化學(xué)介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，且有熱穩(wěn)定性。 經(jīng)過對比本設(shè)計采用二異丙基醚作為萃取劑。 在含酚廢水中加入萃取劑，使酚溶入萃取劑。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。工藝流程如下圖：圖2—4 工藝流程　　 將高濃度含酚廢水流入氨水池均化，池底的焦化類物質(zhì)定期抽出。高濃度含酚廢水經(jīng)焦碳過濾器除油，使出水符合進(jìn)生化處理裝置的要求。吸附油的焦碳定期用蒸汽吹脫。除油后的含酚廢水經(jīng)冷卻器冷卻至55～65℃進(jìn)入萃取塔上部。萃取劑選用二異丙基醚，由循環(huán)油泵打入萃取塔底部。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。塔底流出的粗酚進(jìn)入精酚工段。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。 油水比大就相當(dāng)于增大萃取劑的比重，理論上說油水比越大，分配系數(shù)與酚的去除率越高，萃取效果越好，但油水比增大的同時，萃取劑的循環(huán)量會也隨著增大，成本也隨之增加。所以從多方面考慮油水比也不是越大越好。 溫度對萃取與再生過程都有重要影響。一般說來，萃取時的溫度高些較好，可以加快溶液中分子的運動速率，有利于破乳，有利于萃取劑與水分離，還能加速水和油的傳質(zhì)過程。但溫度過高，萃取劑在水中的溶解度增大，而隨水帶走的損失量增加，溫度過高，還易產(chǎn)生液泛反而影響效率。特別要提到的是，當(dāng)溫度超過60℃時，溶液中的酚類會揮發(fā)，造成生產(chǎn)過程的失控。 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。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。因此，溶液pH值也有其適當(dāng)?shù)姆秶? (攪拌強(qiáng)度) 為了讓萃取劑和含酚廢水能充分混合。要對溶液進(jìn)行攪拌，而攪拌強(qiáng)度和振幅及頻率有關(guān)，振幅過小，分散不好，脫酚效率下降；振幅過大，則影響輕相上升，使生產(chǎn)能力降低。第3章 工藝詳述 a）萃取原理[13]：液液萃取是分離液體混和物的一種方法，若一溶液內(nèi)含有A、B兩組，為將其分離，可使用溶劑C加入到溶液中利用液體混和物各組份在溶液C中溶解度的差異而實現(xiàn)分離，所使用溶劑必須滿足下列兩個基本要求：a、溶劑不能被分離混合物完全互溶，只能部分溶解。b、溶劑對A、B兩組分有一定的溶解能力。這樣將一定量溶劑加入到被分離混和物中使其形成兩個液相，然后加以攪伴，將一個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。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。精餾過程在能量計的驅(qū)動下，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。實現(xiàn)原料混合物中各組成分離，該過程是同時進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過程。圖3—1 萃取脫酚的工藝流程 由回收車間來的剩余氨水及焦油車間來的含酚廢水用泵連續(xù)送入三臺串聯(lián)的原料氨水槽，氨水靜止、澄清，沉淀出焦油，定期抽入焦油槽。氨水用泵送加熱冷卻器，溫度由70～75℃降至50～55℃后進(jìn)入萃取塔頂部分布器。萃取劑（二異丙基醚，簡稱油）自循環(huán)油槽經(jīng)預(yù)熱器加熱到40～45℃后進(jìn)入萃取塔底部分布器。油同氨水由于比重不同在塔內(nèi)逆流流動，在塔內(nèi)帶孔葉片（即篩板）的上下往復(fù)振動下，油（分散相）被分散成極小的顆粒（d=～3mm)后緩慢上升，氨水（連續(xù)相）則緩慢下降。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。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。在此用氨水泵連續(xù)送去蒸氨。控制分離器上部積存的油定期放入地下放空槽，在進(jìn)入循環(huán)油槽內(nèi)加以回收。 萃取了酚的油在萃取塔頂部澄清段澄清后，進(jìn)入精餾塔。油從精餾塔底部緩慢上升，利用精餾原理將萃取物中的酚和二異丙基醚分離。精餾再生后的油從精餾塔頂部流入循環(huán)油槽供循環(huán)使用。 流出物經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)入油水分離器，分離水進(jìn)入低位混合槽作為酚水處理，分離出來的油返回循環(huán)槽，釜底殘渣定期通過揚(yáng)液槽，再利用焦油車定期送至冷凝鼓風(fēng)工段。 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。 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。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。萃取過程中生成的乳化物送乳化物沉淀槽，澄清后送再生塔處理，油流入循環(huán)油槽。表3—1 溶劑脫酚的操作制度項目單位指標(biāo)項目單位指標(biāo)進(jìn)萃取塔的氨水含酚量mg/L2100mg/L進(jìn)萃取塔的油溫度℃40～45脫酚后廢水含酚量mg/L200萃取塔內(nèi)相界面控制在萃取段脫酚效率%90精餾塔塔底溫度℃180[14]相比（水：油）8:1壓力kPa進(jìn)入萃取塔的酚水pH值5～精餾塔塔頂溫度℃70進(jìn)萃取塔的氨水溫度℃50～55壓力kPa 第4章 工藝計算 混合氨水處理量 100米3/時其中（1）酚水量35 米3/時（包括由鼓風(fēng)冷凝工段來的未分解水和煤中水分)（2）（3）（4） =≈（5） =≈考慮到裝入煤水分波動及操作中的事故排水，酚水量按100米3/時計?；旌习彼? 2100毫克/升脫酚后廢水含揮發(fā)酚 200毫克/升酚效率 90%異丙醚溶劑油耗量 油水比 1：8異丙醚溶劑油比重 在溶劑萃取脫酚工段中，要用異丙醚溶劑油來萃取含酚廢水中的酚，本工段每年需要的溶劑油量為：=4千克/時= [15] （41）YY2—酚在溶劑油中最初和最終濃度（mg/L）；XX2—酚在水中最初和最終濃度（mg/L）；G、W—水和油的重量（mg）2．理論板數(shù) 根據(jù)以往的理論計算和實際經(jīng)驗，在平衡曲線上作理論塔板層數(shù)，若按G/W=1并以X2小于或等于200毫克/升為限，則重苯溶劑油的理論板數(shù)為4層，在此條件下操作較為有利。 取板效率小于20%，實際塔板選用2126層即足夠，我選取了24塊塔板來處理100米3/時的含酚廢水。 偏心軸的作用是帶動篩板進(jìn)行振動，它振動的振幅和頻率直接影響萃取效率。所設(shè)計的萃取塔偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)為320次/分，它的運動頻率f計算式為 次/分振幅S的計算式為： （米） （42）一般操作運動速度為板底最低運動速度（）的2～4倍。由以下兩式可求： （43） （44）、—水與油的體積流量，米3/時將公式（43）繪成曲線，如圖當(dāng)油水比取1:8時，由曲線估算得將代入式（44）得米/時則可計算求得振幅為（2～4）=～根據(jù)以上論證，選用振幅為5毫米的萃取塔，設(shè)計S=0～5毫米（可調(diào)）是合理的。篩孔中心距的計算公式如下 （45）—篩孔直徑，—篩板自由截面積，米2/米2，即開孔率，則式（45）可變?yōu)槊住？讖饺Q于水油相的物理性質(zhì)以及焦油類物質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)的含量。操作孔徑應(yīng)小于篩板最大孔徑。的計算式為 （46）—篩板厚度—水油相間界面張力—水油相密度差取=，=7達(dá)因/厘米千克/米，=270千克/米3。則有在氨水預(yù)處理的情況下，推薦最佳孔徑為d=6mm。對于大型塔選用d=7mm，本設(shè)計篩板孔徑選6mm。篩板間距一般為250～300毫米，針對設(shè)計，選取250毫米的篩板間距。 對于酚的萃取，用下列試驗公式可以計算最大處理能力。 （47）、—油、水的體積流量N—相比d—篩板孔徑 h—篩板間距—兩相密度差—水的動力粘度，千克/；60℃時，厘泊，1厘泊=360千克/，故千克/—篩板自由截面，米2/米2，%S—篩板振幅f—篩板頻率，取次/時—油的動力粘度，千克/；采用異丙醚溶劑油50℃—水的密度，取1000千克/米3；—水、油相界面張力，千克/時2，選用7達(dá)因/厘米1達(dá)因/厘米=103千克/秒2，故千克/h2將數(shù)據(jù)代入公式（47）計算得=由于N=1:8，故 適宜處理能力是按照最大處理能力液泛負(fù)荷的60%～70%。(～)(～)=～在油水比1:8情況下得，取米3/ 工作段塔徑可按下式計算 （48）將V=40米3/時，VS=80米3/（48）得則取工作段塔徑D=800毫米。上下沉降分離段的設(shè)置是為了使油水分離，不使出水帶油和出油帶水。關(guān)鍵在確定適宜的速度和停留時間兩個參數(shù)。鑒于上段分散相的油將連續(xù)相的水帶出較困難，同時上下分離段從結(jié)構(gòu)上盡可能一致，故按下段進(jìn)行計算。當(dāng)水向下流動時，油滴上浮的速度可用斯托克斯公式粗略計算。 （49）g—重力加速度，981厘米/秒2—水的動力粘度，60℃時，厘泊=（—油水密度差，—油滴的直徑，厘米；可參考表42數(shù)值。表41 萃取塔分離段水中含油量與油滴直徑的關(guān)系水中含油量g/L 1油滴最大直徑mm 在沉降分離段中，油水接觸時，若沉降段的水速大于某一種油滴的上浮速度時，該油滴就要被帶走。一般認(rèn)為。油滴上浮的速度為則沉降段直徑為考慮到工作段直徑未進(jìn)行圓整，故此處塔徑取值要偏大一些，以滿足此次設(shè)計的萃取塔能夠滿足化工廠處理酚水量的上下波動值。設(shè)計取上下沉降分離段塔徑D=3m。 （410）在塔板層數(shù)為24，板間