處理含高濃度酚類的煤氣化廢水的方法、裝置及萃取劑用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種處理含高濃度酚類的煤氣化廢水的方法及其裝置，以及乙酸異丙酯作為廢水中脫酚的萃取劑用途。
【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，全國煤制天然氣項目建設(shè)方興未艾，在建項目達10多個，規(guī)劃的項目更多。其氣化工藝基本都是碎煤加壓氣化工藝，該工藝產(chǎn)生大量含高濃度酚類的煤氣化廢水，如大唐克什克騰項目超過700m3/h。該廢水水質(zhì)十分復雜，酚類化合物濃度高，種類較多，包括各種單元酚和多元酚。且酚類化合物毒性較大，難以通過生化處理分解掉，高濃度的酚類化合物使廢水的化學需氧量極高，處理難度大，故一直是煤制天然氣行業(yè)內(nèi)的重大的課題。
[0003]對于該類含高濃度酚的煤氣化廢水，國內(nèi)外多采用萃取分離和生化處理相結(jié)合的方式進行處理。以大唐國際克什克騰煤制氣項目為例，酚回收進口酚類含量約為3000mg/L，其中揮發(fā)酚類約為2000mg/L，多元酚含量約為1000mg/L，化學需氧量約為16000mg/L。該廠酚氨回收工序采用脫酸，脫氨，萃取，溶劑汽提，溶劑回收相結(jié)合的工藝路線。萃取劑為異丙醚，廢水經(jīng)過萃取和溶劑回收后進入后續(xù)的生化工段進行處理。該工藝對廢水中的酚類回收并不理想，酚回收工段出口的總酚達到900?1000mg/L，化學需氧量4000?5000mg/L，大大增加了后續(xù)生化處理的壓力。
[0004]這種情況的主要原因是萃取劑選擇不理想，萃取效率低下。異丙醚對單元酚萃取效率可以滿足要求，但對于多元酚的分配系數(shù)十分低。如異丙醚對鄰苯二酚的分配系數(shù)只有1.8?2，對間苯三酚的分配系數(shù)則小于0.1，不能滿足對多元酚的萃取需求。對多元酚的萃取效率較低，導致廢水中中多元酚含量較高，增加了后續(xù)生化處理工段的難度，使廢水難以達到排放或回收的標準。
[0005]中煤龍化公司酚回收裝置處理量為130噸/小時，采用甲基異丁基酮作為萃取劑，萃取塔為四級填料萃取塔，對于該裝置，進過脫酸脫氨、甲基異丁基酮萃取后，煤氣化廢水中單兀酸含量一般為50?100mg/L,總酸含量300?400mg/L,基本滿足要求。但甲基異丁基酮沸點115.8°C，沸點較高，這導致溶劑回收單元需要較高的溫度，由于處理量較大，這需要消耗大量熱能，實際上增加了生產(chǎn)成本。
[0006]綜上所述，對于處理煤氣化工藝產(chǎn)生含高濃度酚類的煤氣化廢水，良好的萃取劑應該有總體萃取效果好，易于溶劑回收，不易揮發(fā)，不易乳化，油水易分離，價格便宜、運行成本低等特點。因此，能開發(fā)出一種對各類酚類都有較好的萃取作用，并且易于回收的萃取劑和萃取工藝是十分有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對目前含高濃度酚類煤氣化廢水的處理過程中，酚類脫除和回收比較困難，萃取劑難以滿足處理要求的問題，本發(fā)明的一個目的在于，提供乙酸異丙酯作為廢水中脫酚的萃取劑的用途；本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種處理含高濃度酚類煤氣化廢水的方法；本發(fā)明的還一個目的在于，提供一種處理含高濃度酚類煤氣化廢水的裝置。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題并實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明進行了大量的研究和探索，創(chuàng)造性地提出使用乙酸異丙酯作為萃取劑，并探索出適合乙酸異丙酯萃取劑的廢水處理工藝。本發(fā)明以乙酸異丙酯為萃取劑，對廢水進行萃取。萃取相進入酚類精餾塔，得到粗酚并回收溶劑乙酸異丙酯。萃取余相為水相，萃取余相進入溶劑回收共沸精餾塔，對萃取余相精餾，將水相中溶解和夾帶的乙酸異丙酯回收，回收的萃取劑循環(huán)使用。
[0009]具體地，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0010]一方面，本發(fā)明提供乙酸異丙酯在制備用于處理含高濃度酚類煤氣化廢水的萃取劑中的應用。
[0011]另一方面，本發(fā)明提供一種處理含高濃度酚類的煤氣化廢水的方法，所述方法包括以下步驟:
[0012]a.以乙酸異丙酯為萃取劑，對經(jīng)過脫酸和脫氨處理后的廢水在填料式萃取塔中進行萃??；
[0013]b.將步驟a得到的含酚類萃取相輸入酚類精餾塔進行處理，回收溶劑乙酸異丙酯以及得到粗酚；和
[0014]c.將萃取余相即水相輸入溶劑回收共沸精餾塔進行處理，對萃取余相精餾，同時，回收所述水相中溶解和夾帶的乙酸異丙酯萃取劑，并將回收的萃取劑循環(huán)至步驟a繼續(xù)使用。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)如前所述的處理廢水的方法，所述步驟a中的萃取方式為逆流萃取。
[0016]進一步優(yōu)選地，根據(jù)如前所述的處理廢水的方法，所述步驟a具備包括:將所述含高濃度酚類的煤氣化廢水由所述填料萃取塔上部輸入，將所述乙酸異丙酯萃取劑由所述填料萃取塔下部輸入，所述萃取劑從溶劑循環(huán)槽由溶劑循環(huán)泵逆流進入萃取塔進行液-液萃取；在萃取塔塔頂?shù)玫礁缓宇惖妮腿∠?，將塔頂萃取物流入萃取物槽，在填料萃取塔釜得到稀酚水萃取余相，將上述稀酚水萃余相由萃取塔釜稀酚水泵送出，?jīng)換熱器進入回收萃取劑的水塔，其中，所述萃取的級數(shù)為2?12級。
[0017]優(yōu)選地，根據(jù)如前所述的處理廢水的方法，所述填料式萃取塔的萃取條件為:pH5?9，有機相和水相體積比為1:2?1:9，萃取溫度為20?50°C。
[0018]優(yōu)選地，根據(jù)如前所述的處理廢水的方法，所述酚類共沸精餾塔工藝條件為:其塔頂溫度為70?120°C，塔釜溫度為150?240°C，操作壓力1?lOOkPa(表壓)。
[0019]優(yōu)選地，根據(jù)如前所述的處理廢水的方法，所述溶劑回收共沸精餾塔塔頂流出物為乙酸異丙酯和水的共沸物，其塔頂流出物中乙酸異丙酯的含量為90%?96%，塔釜得到較低濃度的稀酚水。
[0020]進一步優(yōu)選地，根據(jù)如前所述的處理廢水的方法，所述溶劑回收共沸精餾塔的工藝條件為:其塔頂溫度70?93°C，塔釜溫度為100?115°C，回收的萃取劑循環(huán)使用。
[0021]還一方面，本發(fā)明提供用于實施如前所述處理含高濃度酚類的煤氣化廢水方法的裝置，所述裝置包括:填料式萃取塔，酚類精餾塔和溶劑回收共沸精餾塔。
[0022]就技術(shù)效果而言，本發(fā)明提出的方法對含高濃度分類廢水處理效果較好，萃取劑乙酸異丙酯對總酚的萃取脫除率可以達到95%，特別對于多元酚有較好的萃取效果，有效降低廢水中的各種酚類，可使廢水的化學需氧量下降90%。對比傳統(tǒng)萃取劑及工藝，乙酸異丙酯可以滿足對含高濃度酚類煤氣化廢水的處理要求。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的具體實時方式，本發(fā)明的技術(shù)方案包括下列內(nèi)容:
[0024]1.本發(fā)明以乙酸異丙酯為萃取劑，對經(jīng)過脫酸和脫氨處理后的廢水進行萃取脫酚。
[0025]上述處理煤氣化廢水的方法中，萃取裝置為填料式萃取塔，萃取方式為逆流萃取，廢水由塔上部進入萃取塔，萃取劑從溶劑循環(huán)槽由溶劑循環(huán)泵逆流進入萃取塔進行液-液萃取。填料萃取塔塔頂?shù)玫礁缓宇惖妮腿∠?，塔頂萃取物流入萃取物槽，填料萃取塔塔釜得到稀酚水萃取余相，萃取后的稀酚水由萃取塔釜稀酚水泵送出，?jīng)換熱器進入回收萃取劑的水塔。
[0026]其中，填料萃取塔萃取級數(shù)為2?12級。
[0027]2.萃取塔的萃取條件為:pH 5?9 ;如pH過低，萃取塔內(nèi)介質(zhì)酸性較大，加快了設(shè)備的腐蝕，同時增加調(diào)整pH的成本；如pH過高，酚類化合物會電離為離子態(tài)，例如苯酚在含氫氧化鈉的條件下電離為酚鈉，離子態(tài)的酚類更溶于水，基本不溶于有機相，有機溶劑難以將離子態(tài)的酚類萃取出來，同時在強堿性條件下乙酸異丙酯會發(fā)生皂化反應，造成萃取劑損失，綜上考慮選擇pH范圍為5?9。
[0028]其中，本發(fā)明所述萃取塔有機相和水相體積比為1:2?1:9，萃取溫度為20?50。。；
[0029]優(yōu)選的條件為萃取液pH 6?8.5,有機相和水相體積比為1:4?1:7,萃取溫度為30 ?40 °C。
[0030]3.含酚類化合物的萃取相進入酚精餾塔，回收溶劑乙酸異丙酯以及粗酚。
[0031]上述處理煤氣化廢水的方法中，塔頂流出乙酸異丙酯，回收熱量，經(jīng)酚塔頂部冷凝器冷卻后，進入溶劑循環(huán)槽。塔釜得到粗酚，塔釜粗酚做為重組分采出，由粗酚泵送至粗酚貯槽。
[0032]其中，工藝條件為:塔頂溫度為80?120°C，塔釜溫度為150?240°C，操作壓力1 ?lOOkPa (表壓)；
[0033]4.萃取余相殘留的萃取劑的回收，萃取余相為水相，對萃取余相共沸精餾，將水相中溶解和夾帶的乙酸異丙酯回收。
[0034]上述處理煤氣化廢水的方法中，萃取余相進入回收溶劑的水塔，塔頂流出物為乙酸異丙酯和水的共沸物，塔頂流出物中乙酸異丙酯的含量為90%?96%，塔釜得到較低濃度的稀酚水。塔頂流出物經(jīng)過換熱冷卻后分層，有機相經(jīng)過溶劑泵進入溶劑儲槽。
[0035]其中，水塔塔釜采用蒸汽加熱，或采用再沸器加熱?；厥蛰腿┑墓に嚄l件為:塔頂溫度70?93°C，塔釜溫度為100?115°C，回收的萃取劑進入溶劑儲槽循環(huán)使用。
[0036]5.經(jīng)溶劑回收后的稀酚水含較低濃度的酚類和乙酸異丙酯，進入生化處理工段進行生化處理。
[0037]本發(fā)明所提供的處理含高濃度酚類廢水的方法有以下優(yōu)點:
[0038]1.本發(fā)明所提供的萃取劑對比傳統(tǒng)萃取劑，萃取效果顯著提高。
[0039]在室溫下，pH 7.0，有機相和水相體積比為1:5的情況下，乙酸異丙酯對苯酚的單級萃取效率可達到90%左右，相同條件下異丙醚為65?80%，苯酚在乙酸異丙酯和水的分配系數(shù)為44?50，苯酚在異丙醚中分配系數(shù)僅為18?24。
[0040]同樣條件下乙酸異丙酯對鄰苯二酚的單級萃取效率約為65%，相同條件下異丙醚約為29%，鄰苯二酚在乙酸異丙酯中的分配系數(shù)達到8?10，鄰苯二酚在異丙醚中僅為1.8?2。其中酚類濃度數(shù)據(jù)由氣相色譜法測定。
[0041]可見，乙酸異丙酯對單元酚和多元酚同時具有較高的分配系數(shù)，特別是對于多元酚的萃取效率明顯高于異丙醚。使用本發(fā)明所提供的方法可以有效的脫除含高濃度酚類廢水中的酚類物質(zhì)，有利于廢水的后續(xù)處理和達標排放。
[0042]2.本發(fā)明所用的萃取劑乙酸異丙酯具有毒性小，揮發(fā)性小、易生物降解等特點，對環(huán)境和工作人員的毒害小。
[0043]3.本發(fā)明使用的萃取劑乙酸異丙酯，在其萃取條件PH5?9，萃取溫度20?50°C下性質(zhì)較穩(wěn)定。乙酸異丙酯在堿性條件下能發(fā)生皂化反應，經(jīng)試驗測定，隨著pH的增加，乙酸異丙酯的分解速率增大，但在pH弱