【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：流體通過(guò)塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作時(shí)，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(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。 (5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便。 (6)能滿(mǎn)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(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。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(xiàn)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(hào)名稱(chēng)分配系數(shù)相對(duì)密度餾程℃使用說(shuō)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(duì)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(duì)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(jià)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(jià)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(jià)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(fèi)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(guò)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(diǎn)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(guò)對(duì)比本設(shè)計(jì)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(lèi)物質(zhì)定期抽出。高濃度含酚廢水經(jīng)焦碳過(guò)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(guò)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(shuō)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(shí)，萃取劑的循環(huán)量會(huì)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(duì)萃取與再生過(guò)程都有重要影響。一般說(shuō)來(lái)，萃取時(shí)的溫度高些較好，可以加快溶液中分子的運(yùn)動(dòng)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(guò)程。但溫度過(guò)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(guò)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(guò)60℃時(shí)，溶液中的酚類(lèi)會(huì)揮發(fā)，造成生產(chǎn)過(guò)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(guò)高，有機(jī)堿加入的大部分又與無(wú)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(duì)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(guò)小，分散不好，脫酚效率下降；振幅過(guò)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(shí)現(xiàn)分離，所使用溶劑必須滿(mǎn)足下列兩個(gè)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(duì)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(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(chēng)為萃取相，被分離混和物中出現(xiàn)了溶劑，稱(chēng)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(guò)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。實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組成分離，該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程。圖3—1 萃取脫酚的工藝流程 由回收車(chē)間來(lái)的剩余氨水及焦油車(chē)間來(lái)的含酚廢水用泵連續(xù)送入三臺(tái)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(jiǎn)稱(chēng)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(dòng)，在塔內(nèi)帶孔葉片（即篩板）的上下往復(fù)振動(dòng)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(lái)的油返回循環(huán)槽，釜底殘?jiān)ㄆ谕ㄟ^(guò)揚(yáng)液槽，再利用焦油車(chē)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(guò)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(xiàng)目單位指標(biāo)項(xiàng)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(jì)算 混合氨水處理量 100米3/時(shí)其中（1）酚水量35 米3/時(shí)（包括由鼓風(fēng)冷凝工段來(lái)的未分解水和煤中水分)（2）（3）（4） =≈（5） =≈考慮到裝入煤水分波動(dòng)及操作中的事故排水，酚水量按100米3/時(shí)計(jì)?；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(lái)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(shí)= [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(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在平衡曲線(xiàn)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(shí)際塔板選用2126層即足夠，我選取了24塊塔板來(lái)處理100米3/時(shí)的含酚廢水。 偏心軸的作用是帶動(dòng)篩板進(jìn)行振動(dòng)，它振動(dòng)的振幅和頻率直接影響萃取效率。所設(shè)計(jì)的萃取塔偏心軸轉(zhuǎn)數(shù)為320次/分，它的運(yùn)動(dòng)頻率f計(jì)算式為 次/分振幅S的計(jì)算式為： （米） （42）一般操作運(yùn)動(dòng)速度為板底最低運(yùn)動(dòng)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(shí)將公式（43）繪成曲線(xiàn)，如圖當(dāng)油水比取1:8時(shí)，由曲線(xiàn)估算得將代入式（44）得米/時(shí)則可計(jì)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(jì)S=0～5毫米（可調(diào)）是合理的。篩孔中心距的計(jì)算公式如下 （45）—篩孔直徑，—篩板自由截面積，米2/米2，即開(kāi)孔率，則式（45）可變?yōu)槊??？讖饺Q于水油相的物理性質(zhì)以及焦油類(lèi)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(jì)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(duì)于大型塔選用d=7mm，本設(shè)計(jì)篩板孔徑選6mm。篩板間距一般為250～300毫米，針對(duì)設(shè)計(jì)，選取250毫米的篩板間距。 對(duì)于酚的萃取，用下列試驗(yàn)公式可以計(jì)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(dòng)力粘度，千克/；60℃時(shí)，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(shí)—油的動(dòng)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(shí)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(jì)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(jì)算 （48）將V=40米3/時(shí)，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(shí)間兩個(gè)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(shí)上下分離段從結(jié)構(gòu)上盡可能一致，故按下段進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)水向下流動(dòng)時(shí)，油滴上浮的速度可用斯托克斯公式粗略計(jì)算。 （49）g—重力加速度，981厘米/秒2—水的動(dòng)力粘度，60℃時(shí)，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(shí)，若沉降段的水速大于某一種油滴的上浮速度時(shí)，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(mǎn)足此次設(shè)計(jì)的萃取塔能夠滿(mǎn)足化工廠(chǎng)處理酚水量的上下波動(dòng)值。設(shè)計(jì)取上下沉降分離段塔徑D=3m。 （410）在塔板層數(shù)為24，板間