【導讀】成的廢水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物，難降解有機廢水。它的大量排放給環(huán)境帶來了嚴重污染，有害于人類健康及。生物的生長繁殖，并且影響經濟的可持續(xù)發(fā)展。同時酚類物質在工業(yè)、農業(yè)、國防、醫(yī)藥衛(wèi)生等方面又有著廣泛的應用。因此從廢水中回收酚類化合物是。變廢為寶的環(huán)保項目。本設計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。在設計中主要探討了高濃度含酚廢水的處理工藝、進。圖、脈沖萃取塔裝配圖、平面布置圖等相關任務。

　　

【正文】 的處理方法。因此本次設計 150 萬噸焦化廠溶劑萃取脫酚車間初步設計，將采用溶劑萃取脫酚的方法進行處理。 工藝參數(shù) 設計水量、水質：含酚廢水處理量： 100m3/h；含酚量： 2100mg/L； 水油體積比： 8:1；脫酚效率： 90%；萃取溫度： 50℃；進入萃取塔的酚水 pH值 :；酚塔塔頂 [9]：壓力 ,溫度 205℃；酚塔塔釜：壓力 ,溫度 205℃；脫酚后廢水含酚量：≤ 200mg/L 工藝設備論證 萃取塔設備的選擇 目前在含酚廢水處理中常用的萃取設備有填料塔、篩板塔、往復篩板塔、脈沖填料塔、轉盤塔以及離心萃取機等。 填料塔使用比較早，結構簡單，生產能力大；持液量小、分離效率高；缺點：填料易堵塞、塔體積過大。填料塔處理能力比篩板塔低，固本設計不采用此類 型塔。 填料塔 萃取效率高，穩(wěn)定性好，周期短；溶劑使用量少；能實現(xiàn)連續(xù)萃取，處理量大，萃取效率和萃取質量較高。同時，可采用自動化手段控制溶劑和物料的進料流量與流量比以及塔內液 液兩相的分界面位置，實現(xiàn)萃取全過程穩(wěn)定的自動化生產，降低了操作工人的勞動強度，整個過程操作靈活方便，適用性廣。 往復篩板塔 3. 轉盤萃取塔 轉盤萃取塔塔體積小，與篩板塔相比，設備消耗的材料少，處理費用低，但轉盤萃取塔適合用于處理小流量酚水。 轉盤萃取塔 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。同時利用脈沖設備將物料充分的混合，提高脫酚效率。 脈沖篩板塔 根據(jù)以上幾個塔的對比，本設計采用脈沖篩板塔對含酚廢水進行溶劑萃取脫酚。 再生塔設備的選擇 萃取后的萃取相需經再生，將萃取物分離后，萃取劑繼續(xù)使用。常用的再生方法有：蒸餾法和結晶法，蒸餾法屬于物理法，而結晶則屬于化學法。 蒸餾法：當萃取相中各組分沸點相差較大時，最宜采用蒸餾法分離。例如，用乙酸丁酯 萃取廢水中的單酚時，溶劑沸點為 116℃，而單酚沸點為 181～℃， 相差較大，可用蒸餾法分離。在此萃取劑二異丙基醚 (℃ )和酚（ 182℃）沸點相差很大適合用蒸餾法再生萃取劑。根據(jù)分離目的，可采用精餾再生。 餾塔對塔設備的要求 (1)生產能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產生液泛等不正常流動。 (2)效率高：氣液兩相在塔內保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質效率。 (3)流體阻力?。毫黧w通過塔設備時阻力降小，可以節(jié)省動力費用，在減壓操作時，易 于達到所要求的真空度。 (4)有一定的操作彈性：當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)結構簡單，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行再生。 萃取劑的性能及其選擇依據(jù) 萃取法的實際應用表明，萃取劑及萃取設備的選定是至關重要的，這關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。 萃取劑的性能 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 表達式： ∵ K=y /x ∴ y =Kx y — 溶質在萃取劑中的平衡濃度； x — 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。 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%、但對水質易造成二次污染 2 二甲苯溶劑 油 2～ 3 130～ 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 ～ 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、但乳化嚴重不易分離 5 精苯油 2～ 3 165～ 200 不易乳化、油水分層 快 、 萃 取 率 ＞90%、但價格較高 6 5%N503[10]+95%煤油 8～ 10 ～ 煤油 :180～ 290 N503:155177。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 β=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??； ，完全不與被分離的化學介質起化學反應，且有熱穩(wěn)定性。 經過對比本設計采用二異丙基醚作為萃取劑。 工藝流程 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，池底的焦化類物質定期抽出。高濃度含酚廢水經焦碳過濾器除油，使出水符合進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冷卻器冷卻至 55～ 65℃進入萃取塔上部。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，絕大部分酚轉移至溶劑油中，溶劑油由萃取塔頂溢流進入精餾塔，萃取劑遇熱后變?yōu)橛驼羝伤斠绯龊筮M入循環(huán)油槽，循環(huán)使用。塔底流出的粗酚進入精酚工段。萃取后的含酚廢水由萃取塔排出，經蒸氨脫除部分氨，再與其它廢水混合，進入隔油池除油，然后經過調節(jié)池調節(jié)水質水量后，進入生化處理流程。 影響萃取效率的因素 油水體積比 油水比 大就相當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。 萃取溫度 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，還易產生液泛反而影響效率。特別要提到的是，當溫度超過 60℃ 時，溶液中的酚類會揮發(fā)，造成生產過程的失控。 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。根據(jù)酚的性質，如果溶液偏堿，酚將以酚鹽形式存在，其結果只有很少量的酚與有機堿絡合反應，從而不利于酚的絡合萃取，而如果溶液酸度過高，有機堿加入的大部分又與無機酸反應，同樣不利于酚的絡合萃取。因此，溶液 pH 值也有其適當?shù)姆秶? 萃取混合時的震蕩頻率 (攪拌強度 ) 為了讓萃取劑和含酚廢水能充分混合。要對溶液進行攪拌，而攪拌強度和振幅及頻 率有關，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，使生產能力降低。 第 3 章 工藝詳述 工藝原理 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)得到廣泛應用。精餾過程在能量計的驅動下，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移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉移。實現(xiàn)原料混合物中各組成分離，該過程是同時進行傳質傳熱的過程。 工藝流程 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)油槽經預熱器加熱到 40～ 45℃后進入萃取塔底部分布器。油同氨水由于比重不同在塔內逆流流動，在塔內帶孔葉片（即篩板）的上下往復振動下，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，水中的酚即擴散到油中去。萃取脫酚后的氨水在塔下部澄清段澄清后，經控制分離器分出被夾帶的油后進入氨水中間槽。在此用氨水泵連續(xù)送去蒸氨?？刂品蛛x器上部積存的油定期放入地下放空槽，在進入循環(huán)油槽內加以回收。 萃取了酚的油在萃取塔頂部澄清段澄清后，進入精餾塔。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。 流出物經冷凝冷卻后進入油水分離器，分離水進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 通過揚液槽，再利用焦油車定期送至冷凝鼓風工段。 萃取塔內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，設有地下放空槽。用液下泵定期將槽內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。 溶劑脫酚的操作制度 表 3— 1 溶劑脫酚的操作制度 項目 單位 指標 項目 單位 指標 進萃取塔的 氨水含酚量 mg/L 2100mg/L 進萃取塔的油溫度 ℃ 40～ 45 脫酚后廢 水含酚量 mg/L 200 萃取塔內相界面 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 進入萃取塔的酚水 pH 值 5～ 精餾塔塔頂溫度 ℃ 70 進萃取塔的氨水溫度 ℃ 50～ 55 壓力 kPa 第 4 章 工藝計算 產品產量及原料消耗 基礎數(shù)據(jù) 混合氨水處理量 100 米 3/時 其中 （ 1）酚水量 35 米 3/時（包括由鼓風冷凝工段來的未分解水和煤中水分 ) （ 2）終冷水 米 3/時 （ 3）粗苯分離水 米 3/時 （ 4）焦油蒸餾工段酚水 米 3/時 ? ?? ?24%97365 35%%41%4%75/150 ?? ????? = 噸 /時≈ 米 3/時 （ 5） 焦油蒸餾工段分離水 米 3/時 24%97365 )%4(%4%75/150 ?? ??? = 噸 /時≈ 米 3/時 合計 噸 /時 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。 混合氨水含酚 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 千克 /米 3氨水 油水比 1： 8 異丙醚溶劑油比重 噸 /米 3 異丙醚溶劑油耗量 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