【正文】 溶劑脫酚的操作制度 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/L 2100mg/L 進(jìn)萃取塔的油溫度 ℃ 40～ 45 脫酚后廢 水含酚量 mg/L 200 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 產(chǎn)品產(chǎn)量及原料消耗 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 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）終冷水 米 3/時(shí) （ 3）粗苯分離水 米 3/時(shí) （ 4）焦油蒸餾工段酚水 米 3/時(shí) ? ?? ?24%97365 35%%41%4%75/150 ?? ????? = 噸 /時(shí)≈ 米 3/時(shí) （ 5） 焦油蒸餾工段分離水 米 3/時(shí) 24%97365 )%4(%4%75/150 ?? ??? = 噸 /時(shí)≈ 米 3/時(shí) 合計(jì) 噸 /時(shí) 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)。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。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。 萃取了酚的油在萃取塔頂部澄清段澄清后，進(jìn)入精餾塔。在此用氨水泵連續(xù)送去蒸氨。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。萃取劑（二異丙基醚，簡(jiǎn)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。 工藝流程 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。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。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。 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(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。 萃取混合時(shí)的震蕩頻率 (攪拌強(qiáng)度 ) 為了讓萃取劑和含酚廢水能充分混合。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。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。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。所以從多方面考慮油水比也不是越大越好。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。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。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。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。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。 經(jīng)過(guò)對(duì)比本設(shè)計(jì)采用二異丙基醚作為萃取劑。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 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(guò)熱蒸汽接觸使酚與萃取劑分離； 。 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(dá)式： ∵ K=y /x ∴ y =Kx y — 溶質(zhì)在萃取劑中的平衡濃度； x — 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。 (6)能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。 (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。 (2)效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。根據(jù)分離目的，可采用精餾再生。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。常用的再生方法有：蒸餾法和結(jié)晶法，蒸餾法屬于物理法，而結(jié)晶則屬于化學(xué)法。 脈沖篩板塔 根據(jù)以上幾個(gè)塔的對(duì)比，本設(shè)計(jì)采用脈沖篩板塔對(duì)含酚廢水進(jìn)行溶劑萃取脫酚。 轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔 篩板塔 脈沖篩板塔與填料塔的不同在于用篩板來(lái)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(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(guò)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(guò)程操作靈活方便，適用性廣。填料塔處理能力比篩板塔低，固本設(shè)計(jì)不采用此類(lèi) 型塔。 工藝參數(shù) 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)：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(jìn)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(shè)備論證 萃取塔設(shè)備的選擇 目前在含酚廢水處理中常用的萃取設(shè)備有填料塔、篩板塔、往復(fù)篩板塔、脈沖填料塔、轉(zhuǎn)盤(pán)塔以及離心萃取機(jī)等。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。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。通常將質(zhì)量濃度高于1000mg/L 的含酚廢水。旨在提高生化處理效率的生物處理新工藝、新技術(shù)及生化預(yù)處理技術(shù)的研究將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。 （ 6）生化法：生化法處理量大、處理成本低、無(wú)二次污染 ,且其硬件設(shè)施和工藝流程均較成熟 。液膜的穩(wěn)定性、破乳、溶脹等問(wèn)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。所以活性炭和磺化煤在處理高濃度含酚廢水時(shí)受到了一定的限制?；钚蕴课诫m然吸附量大，但再生困難，因而其使用逐漸不為人們看好。 （ 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)。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。直接對(duì)土壤中微生物進(jìn)行馴化包埋，用于處理中、高濃度含酚廢水，同樣獲得滿意的解酚效果。作為細(xì)菌的來(lái)源，多采用活性污泥培養(yǎng)馴化的方法而獲得。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。 對(duì)于高濃度的含酚廢水來(lái)說(shuō)，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(lái)用生物法處理高濃度含酚廢水也有一些報(bào)道。 2021 年朱柱等用紅磚碎粒為載體固定脫酚菌 ,脫酚菌經(jīng)固定后 ,反應(yīng)速率增大 ,降解酚的能力大大增強(qiáng)。 (4)固定化細(xì)胞技術(shù) 普通活性污泥法中微生物易流失、細(xì)胞對(duì)毒物的承受能力低。水溶性酶屬一次性消耗 ,導(dǎo)致處理成本高。 (3)酶制劑處理法 酶是一種高效專(zhuān)一的生物催化劑，自 20 世紀(jì) 80 年代起，開(kāi)始了將酶制劑技術(shù)應(yīng)用于廢水處理的研究。它的特點(diǎn)是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流體混合性能良好、低剪切、生物濃度高、傳熱、傳質(zhì)效果好．加 生物膜顆粒的劇烈運(yùn)動(dòng)及碰撞，生物膜表面不斷更新，因而具有單位體積負(fù)荷大、反應(yīng)時(shí)間短、處理能力大、運(yùn)行成本低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。 綜上所述，生物流化床具有 BOD 容積負(fù)荷高、處理效果好、效率高、占地少以及投資省等優(yōu)點(diǎn)。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。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。 (2) 生物流化床法 近年來(lái)，生物流化床在含酚廢水的處理方面已呈現(xiàn)良好的發(fā)展前景。因此，近年來(lái)在常規(guī)活性污泥基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)。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(lèi)物質(zhì)不能回收。生物法中主要以活性污泥法的處理效果較好。 生化法是目前應(yīng)用較普遍的含酚廢水處理技術(shù)。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。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。使分離過(guò)程所需級(jí)數(shù)明顯減少，大大節(jié)省了萃取劑的消耗量。但是在液膜分離過(guò)程中，萃取與反萃取是同時(shí)進(jìn)行，一步完成的。對(duì)不同酚類(lèi)均具有較好的選擇性。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 。由于“吸附”是用多孔固體從整體中進(jìn)行選擇分離特定組分，因此不同的脫酚吸附劑一般情況下只對(duì)特定種類(lèi)簡(jiǎn)單組成的含酚廢水有較好的吸附行為 , 對(duì)于組成較為復(fù)雜的焦化原始含酚廢水的處理尚未見(jiàn)報(bào)道 。因此，是很有使用價(jià)值與發(fā)展前途的水處理吸附劑。在確定采用活性炭作為酚類(lèi)吸附劑之前。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。從活性炭上脫酚是用化學(xué)再生法回收濃縮酚?；钚蕴刻幚淼呐欧潘蟹雍靠伞?1mg/L。而且用 10％氫氧化鈉溶液再生，苯酚再生回收率可達(dá) ％。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(wú)明顯變化。 ACF 表面含有多種基團(tuán)，對(duì)含硫、磷和氧等元素的有機(jī)物有特別的吸附能力。最為主要的是其價(jià)格較為昂貴，難以廣泛使用。經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)超過(guò)其它傳統(tǒng)的除酚方法。試驗(yàn)結(jié)果表明，一些大孔樹(shù)脂對(duì)水中酚類(lèi)物質(zhì)的吸附量與活性炭相當(dāng)，它對(duì)廢水中的酚類(lèi)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(lèi)脫附回收率達(dá) 95％以上。離子交換樹(shù)脂除酚的效果與離子交換樹(shù)脂的形式、所含的官能團(tuán)、樹(shù)脂吸附的穩(wěn)定性及 pH值等均有關(guān)系。所以活性炭和磺化煤在處理高濃度含酚廢水時(shí)受到了一定的限制。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。常用的吸附劑主要有活性炭、磺化煤、大孔吸附樹(shù)脂及有機(jī)合成吸附劑等。絡(luò)合萃取法脫酚工藝分離因數(shù)高，操作簡(jiǎn)便 ,一般僅經(jīng)過(guò) 2～ 3 收錯(cuò)流接觸即可使殘液含酚小于。脈沖篩板萃取塔應(yīng)用技術(shù)十分成熟，如下國(guó)內(nèi)某焦化廠萃取塔脫酚工藝流程圖： 圖 21 萃取脫酚處理工藝流程圖 (2)絡(luò)合萃取法 絡(luò)合萃取法處理工業(yè)含酚廢水技術(shù)解決了傳統(tǒng)萃取方法難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，取得了重要的進(jìn)展。萃取脫酚工藝或設(shè)備是萃取脫酚的另一關(guān)鍵。不過(guò) , N503 為國(guó)內(nèi)普遍使用的性能較為優(yōu)良的萃取劑之一。但現(xiàn)有的萃取劑分別存在著以下主要缺點(diǎn) ① 萃取效能低（如粗苯對(duì)苯酚的萃取平衡常數(shù)僅 2～ 3, 脫酚率僅為 85%。目前我國(guó)多采用重苯油作萃取劑 ,