CN101913718B - 煤化工废水萃取脱酚方法 - Google Patents

煤化工废水萃取脱酚方法 Download PDF

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北京华福工程有限公司
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Abstract

本发明公开了一种煤化工废水萃取脱酚方法,以两种不同的溶剂为萃取剂,采用串联双塔两级萃取脱酚,煤化工过程产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理并进行脱酸、脱氨、脱除机械杂质后,首先以第一种溶剂为萃取剂,进行一级萃取脱酚,再以第二种溶剂为萃取剂,进行二级萃取脱酚,之后脱酚水送入生化处理工段。一级脱酚后的废水总酚含量为400~1000mg/l,COD为2000~5000mg/l;二级脱酚后的废水总酚含量小于300mg/l,COD小于2000mg/l;总酚脱除率大于90%,多元酚脱除率大于70%。可满足生化处理的水质要求。具有脱酚率高、溶剂用量小、能耗低的优点,特别适合处理多元酚含量高的煤气化、焦化及化工合成过程产生的废水。

Description

煤化工废水萃取脱酚方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种煤化工和工业废水处理技术,尤其涉及一种煤化工废水萃取脱酚方法。
背景技术
[0002] 煤化工废水是在煤的气化、干馏、净化及化工产品合成过程中产生的废水,污染物浓度高、成分复杂,含有焦油、芳烃、氨氮、硫化物、氰化物等多种污染物,是一种最难以治理的工业废水,处理难度大,成本高。
[0003] 煤化工废水中总酚含量可高达5000mg/l以上,而且成分复杂,既有单元酚、又有多元酚,环境危害大,是必须脱除的主要污染物之一。但另一方面,酚也是重要的化工原料, 可资源化回收利用。含酚工业废水的处理方法主要有吸附法、焚烧法、化学氧化法、蒸汽吹脱法、离子交换法、溶剂萃取法等。其中,溶剂萃取法脱酚效率高,操作简便,而且可以实现酚回收,特别适合处理高浓度含酚废水。
[0004] 目前,萃取脱酚工艺对单元酚的脱除率较高,可达99 %以上,但对多元酚的萃取效果很差,一般不超过60%。对于多元酚含量较高的废水,萃取脱酚后总酚含量仍高达 500mg/l, COD (化学耗氧量)大于2000mg/l。由于酚类难以生物降解,且抑制活性菌生长, 必须通过配水等手段调节水质指标后才能进行生化处理。
[0005] 酚类属于弱酸性有机化合物,在酸性水溶液中几乎不发生电离,溶解度极小。但在碱性溶液中,酚羟基易电离,溶解度显著增大,多元酚尤其明显。煤气化、焦化废水中氨氮含量高,碱性强,酚类物质,尤其是多元酚,在水中溶解度大。从而减小了在有机溶剂中的分配系数,从而影响脱酚效果。因此,在萃取脱酚前,进行脱氨脱酸操作,降低废水PH值,有利于提高萃取脱酚效率。
[0006] 选择合适的萃取剂是提高废水萃取脱酚效率的关键。萃取剂必须考虑其对单元酚和多元酚的溶解度、水溶性以及能耗、价格、操作难易等问题。常用的萃取剂有苯、煤油、 N-503、醋酸乙酯、二异丙基醚和甲基异丁基酮等。二异丙基醚在水中的溶解度为0.8%,沸点为68. 5°C,对单元酚萃取脱除率高,但由于多元酚更强的极性和水溶性,萃取脱除率非常低。如二异丙基醚对苯酚的分配系数可达20〜30,但对苯二酚和偏苯三酚分别只有0. 8〜 1.2和0.1〜0^6。可见,二异丙基醚只适合于单元酚的萃取脱除。甲基异丁基酮是一种高效的脱酚萃取剂,相对于其它溶剂,对多元酚的溶解度较高,但甲基异丁基酮在水中的溶解度为2%,沸点为117〜118°C。因此,甲基异丁基酮较二异丙基醚回收损失大,蒸汽消耗量大,言旨耗尚。
[0007] 上述现有技术至少存在以下缺点:
[0008] 由于多元酚较单元酚具有更强的极性和水溶性,萃取脱除效率低;而采用高效萃取剂,又造成溶剂回收能耗高、损失大,增大了操作费用。
发明内容
3[0009] 本发明的目的是提供一种高效、经济的煤化工废水萃取脱酚方法,提高对多元酚的脱除效率,降低溶剂回收能耗,使脱酚废水达到生化处理的水质要求。
[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0011] 本发明的煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,采用串联双塔两级萃取脱酚,并以两种不同的溶剂作为萃取剂分别用于所述两级萃取脱酚。
[0012] 由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明所述的煤化工废水萃取脱酚方法,由于采用串联双塔两级萃取脱酚,并以两种不同的溶剂作为萃取剂分别用于所述两级萃取脱酚。在提高脱酚效率的基础上降低系统能耗,具有脱酚率高、溶剂用量小、能耗低的优点,能提高对多元酚的脱除效率,降低溶剂回收能耗,脱酚废水达到生化处理的水质要求。
附图说明
[0013] 图1为本发明具体实施例的工艺流程图。 具体实施方式
[0014] 本发明的煤化工废水萃取脱酚方法,其较佳的具体实施方式如图1所示,采用串联双塔两级萃取脱酚,并以两种不同的溶剂作为萃取剂分别用于所述两级萃取脱酚。包括步骤:
[0015] A、煤化工过程产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理后,进入汽提脱酸脱氨塔,进行脱酸、脱氨、脱除机械杂质,经过脱酸、脱氨、脱除机械杂质后的废水的PH值控制在5〜9 ;
[0016] B、脱酸脱氨脱除机械杂质后的酚水进入萃取一塔,以第一种溶剂为萃取剂,进行一级萃取脱酚;
[0017] C、一级萃取脱酚废水进入萃取二塔,以第二种溶剂为萃取剂,进行二级萃取脱酚;
[0018] D、脱酚水送入生化处理工段,粗品酚送至粗酚精制工段。
[0019] 所述的煤化工废水为高浓度含酚废水,单元酚含量为2000〜8000mg/l、多元酚含量为 1000 〜5000mg/l、总氨量为 6000 〜20000mg/l, COD 为 20000 〜40000mg/l, PH 值为 10〜12。也可以为其它的高浓度含酚废水。
[0020] 所述的汽提脱酸脱氨塔的塔釜温度为100〜160°C,塔釜压力为0. 2〜0. 5MP。可以采用强制循环蒸发器用1. 0〜1. 5Mpa (表压)蒸汽或用0. 5〜1. 5Mpa (表压)的直通蒸汽加热,塔釜温度为100〜160oC,塔釜压力为0. 2〜0. 5MP。
[0021] 所述的两种不同溶剂分别为:第一种溶剂为二异丙基醚,第二种溶剂为甲基异丁基酮。也可以选用现有技术中的其它两种溶剂。
[0022] 可以将所述一级萃取脱酚后的废水总量的1/4〜3/4回流作为煤气洗涤水,剩余废水进入萃取二塔。
[0023] 所述的串联双塔两级萃取脱酚过程中,萃取剂和水的体积比为1 : 20〜1 : 5。
[0024] 所述的萃取塔可转盘塔、筛板塔或填料塔。
[0025] 所述B中,进行一级萃取脱酚过程中,富含酚的萃取相进入酚回收一塔,分离萃取剂和粗酚,萃余相进入溶剂回收一塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用,其后的废水总酚含量为 400 〜1000mg/l, COD 为 2000 〜5000mg/l ;
[0026] 所述步骤C中,进行二级萃取脱酚过程中,富含酚的萃取相进入酚回收二塔,分离萃取剂和粗酚,萃余相进入溶剂回收二塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用,其后的废水总酚含量小于300mg/l,COD小于2000mg/l。
[0027] 本发明以两种不同的溶剂为萃取剂,采用串联双塔两级萃取脱酚。在提高脱酚效率的基础上降低系统能耗,具有脱酚率高、溶剂用量小、能耗低的优点,有利于节能环保,特别适合于处理多元酚含量高的煤气化、焦化及化工合成过程产生的废水。是一种高效、经济的高浓度含酚废水的萃取脱酚方法,能提高对多元酚的脱除效率,降低溶剂回收能耗,脱酚废水达到生化处理的水质要求。总酚脱除率大于90%,多元酚脱除率大于70%,COD脱除率大于90%。
[0028] 具体可以包括如下步骤:(1)煤化工过程产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理后,进入汽提脱酸脱氨塔,经过脱酸脱氨脱除机械杂质后,使废水PH值控制在5〜9 ; (2)脱酸脱氨脱除机械杂质后的酚水进入萃取一塔,以二异丙基醚为萃取剂,进行一级萃取脱酚,萃取剂和水的体积比为1 : 20〜1 : 5。富含酚的萃取相进入酚回收一塔,分离萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相进入溶剂回收一塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用,其后的废水总酚含量为400〜1000mg/l,C0D为2000〜5000mg/l ; (3) 一级萃取脱酚废水总量的1/4〜3/4回流作为煤气洗涤水,剩余的废水进入萃取二塔,以甲基异丁基酮为萃取剂,进行二级萃取脱酚,萃取剂和水的体积比为1 : 20〜1 : 5。富含酚的萃取相进入酚回收二塔,分离萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相进入溶剂回收二塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用,其后的废水总酚含量小于300mg/l,C0D小于2000mg/l ; (4)脱酚水送入生化处理工段,粗品酚送至粗酚精制工段。
[0029] 本发明的特点和优点在于:(1)高浓度含酚废水首先汽提脱酸脱氨脱除机械杂质,使废水的PH值控制在5〜9,有利于提高萃取脱酚效果;(2) —级萃取脱酚后,部分脱酚废水回流作为煤气洗涤水,污水内循环洗涤使废水中的酚得到富集,同时大大减少煤气洗涤生水用量;(3)采用二异丙基醚和甲基异丁基酮分别做为一级萃取和二级萃取的萃取齐U,在保证对多元酚高脱除率,有利于生化处理的同时,可降低溶剂回收的能耗和损耗;(4) 双塔串联可提高萃取过程的理论塔板数,提高脱酚效果;(5)采用两级萃取脱酚工艺,一级萃取脱酚后废水循环使用,从而减少了废水二级萃取处理量。通过采用两级萃取新工艺后, 污水达标后的排放量得到大幅度降低。
[0030] 以下结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步的详细说明:
[0031] 图1为高浓度含酚废水的萃取脱酚方法的工艺流程图。
[0032]实例 1 :
[0033] 高浓度含酚废水萃取脱酚设备由脱酸脱氨塔、萃取一塔、萃取二塔、溶剂回收一塔、溶剂回收二塔、酚回收一塔、酚回收二塔以及附属的加热、换热、脱机械杂质设备、泵送系统组成。萃取塔为填料塔,采用蜂窝格栅规整填料。脱酸脱氨塔和溶剂回收塔为板式塔, 采用高压蒸汽加热。
[0034] 高浓度含酚废水萃取脱酚的工艺流程如图1所示。鲁奇炉气化产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理后,首先进入汽提脱酸脱氨塔。汽提塔采用蒸汽加热,塔釜温度控制在145〜155°C,塔釜压力为0. 3〜0. 4MP,脱酸脱氨水从塔底流出,经脱除机械杂质后,再由换热器换热冷却到45〜50°C,PH值为6. 5。然后,酚水由泵送入萃取一塔顶部,与萃取剂二异丙基醚逆流接触,进行一级萃取脱酚,萃取剂和废水的体积比为1 : 10。富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收一塔,分离得到萃取剂和粗酚, 萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收一塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。一级萃取脱酚废水总量的1/2回流作为煤气洗涤水的补充水,剩余的废水由泵送入萃取二塔进行二级萃取脱酚。二级萃取脱酚采用甲基异丁基酮为萃取剂,萃取剂和水的体积比为1 : 10,富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收二塔,分离得到萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收二塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。脱酚废水的总酚含量为170mg/l,COD为1630mg/l,总酚脱除率为96. 9%, COD脱除率为92.9%。不同处理阶段的水质分析数据见表1。脱酚废水经换热冷却后送入生化处理工段,萃取得到的粗品酚送至粗酚精制工段。
[0035] 表1不同处理阶段的水质分析数据
Figure CN101913718BD00061
[0037]实例 2 :
[0038] 水处理设备如实例1所述。含酚废水的萃取脱酚工艺流程如图1所示。
[0039] 鲁奇炉气化产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理后,首先进入汽提脱酸脱氨塔。汽提塔采用蒸汽加热,塔釜温度控制在145〜155°C,塔釜压力为0. 3〜0. 4MP,脱酸脱氨水从塔底流出,经脱除机械杂质后,再由换热器换热冷却到45〜50°C,PH值约为6。 然后,酚水由泵送入萃取一塔顶部,与萃取剂二异丙基醚逆流接触,进行一级萃取脱酚,萃取剂和废水的体积比为1 : 5。富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收一塔,分离得到萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收一塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。一级萃取脱酚废水总量的1/2回流作为煤气洗涤水的补充水,剩余的废水由泵送入萃取二塔,进行二级萃取脱酚。二级萃取脱酚采用甲基异丁基酮为萃取剂,萃取剂和水的体积比为1 : 5,富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收二塔,分离得到萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收二塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。脱酚废水的总酚含量为140mg/l,COD为1010mg/l,总酚脱除率为97.3%,COD脱除率为95.3%。不同处理阶段的水质分析数据见表2。脱酚废水经换热冷却后送入生化处理工段,萃取得到的粗品酚送至粗酚精制工段。[0040] 表2不同处理阶段的水质分析数据
[0041]
Figure CN101913718BD00071
[0042]实例 3 :
[0043] 水处理设备如实例1所述。含酚废水的萃取脱酚工艺流程如图1所示。
[0044] 鲁奇炉产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理后,首先进入汽提脱酸脱氨塔。汽提塔采用蒸汽加热,塔釜温度控制在145〜155°C,塔釜压力为0. 3〜0. 4MP,脱氨脱酸水从塔底流出,经脱除机械杂质后,再由换热器换热冷却到45〜50°C,PH值约为7. 5。然后,酚水由泵送入萃取一塔顶部,与萃取剂二异丙基醚逆流接触,进行一级萃取脱酚,萃取剂和废水的体积比为1 : 5。富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收一塔,分离得到萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收一塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。一级萃取脱酚废水总量的1/4回流作为煤气洗涤水的补充水,剩余的废水由泵送入萃取二塔进行二级萃取脱酚。二级萃取脱酚采用甲基异丁基酮为萃取剂,萃取剂和水的体积比为1 : 10,富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收二塔,分离得到萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收二塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。脱酚废水的总酚含量为155mg/l,COD为1370mg/l,总酚脱除率为97.0%,COD脱除率为94.9%。详细的不同处理阶段的水质分析数据见表3。脱酚废水经换热冷却后送入生化处理工段,萃取得到的粗品酚送至粗酚精制工段。
[0045] 表3不同处理阶段的水质分析数据
[0046]
Figure CN101913718BD00072
[0047]实例 4 :
[0048] 水处理设备如实例1所述。含酚废水的萃取脱酚工艺流程如图1所示。
[0049] 鲁奇炉气化产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理后,首先进入汽提脱酸脱氨塔。汽提塔采用蒸汽加热,塔釜温度控制在145〜155°C,塔釜压力为0. 3〜0. 4MP, 脱氨脱酸水从塔底流出,经脱除机械杂质后,再由换热器换热冷却到45〜50°C,PH值约为 6.5。然后,酚水由泵送入萃取一塔顶部,与萃取剂二异丙基醚逆流接触,进行一级萃取脱酚,萃取剂和废水的体积比1 : 10。富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收一塔,分离得到萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收一塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。一级萃取脱酚废水总量的3/4回流作为煤气洗涤水的补充水,剩余废水由泵送入萃取二塔进行二级萃取脱酚。二级萃取脱酚采用甲基异丁基酮为萃取剂,萃取剂和水的体积比为1 : 5,富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出,由泵经换热器送到酚回收二塔,分离得到萃取剂和粗酚,萃取剂循环使用。萃余相经萃取塔下端流出,由泵经换热器预热后送到溶剂回收二塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用。脱酚废水的总酚含量为180mg/l,COD为1470mg/l,总酚脱除率为96.8%,COD脱除率为95. 1%。不同处理阶段的水质分析数据见表4。脱酚废水经换热冷却后送入生化处理工段,萃取得到的粗品酚送至粗酚精制工段。
[0050] 表4不同处理阶段的水质分析数据
Figure CN101913718BD00081
[0052] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,采用串联双塔两级萃取脱酚,并以两种不同的溶剂作为萃取剂分别用于所述两级萃取脱酚,包括步骤:A、煤化工过程产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油预处理后,进入汽提脱酸脱氨塔,进行脱酸、脱氨、脱除机械杂质,经过脱酸、脱氨、脱除机械杂质后的废水的PH值控制在 5〜9 ;B、脱酸脱氨脱除机械杂质后的酚水进入萃取一塔,以第一种溶剂为萃取剂,进行一级萃取脱酚;C、一级萃取脱酚废水进入萃取二塔,以第二种溶剂为萃取剂,进行二级萃取脱酚;D、脱酚水送入生化处理工段,粗品酚送至粗酚精制工段;所述的两种不同溶剂分别为:第一种溶剂为二异丙基醚,第二种溶剂为甲基异丁基酮。
2.根据权利要求1所述的煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,所述的煤化工废水为高浓度含酚废水,单元酚含量为2000〜8000mg/l、多元酚含量为1000〜5000mg/l、总氨量为 6000 〜20000mg/l,COD 为 20000 〜40000mg/l,pH 值为 10 〜12。
3.根据权利要求1所述的煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,所述的汽提脱酸脱氨塔的塔釜温度为100〜160°C,塔釜压力为0. 2〜0. 5MPa。
4.根据权利要求1所述的煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,所述一级萃取脱酚后的废水总量的1/4〜3/4回流作为煤气洗涤水,剩余废水进入萃取二塔。
5.根据权利要求1所述的煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,所述的串联双塔两级萃取脱酚过程中,萃取剂和水的体积比为1 : 20〜1 : 5。
6.根据权利要求1至5任一项所述的煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,所述的萃取塔为可转盘塔、筛板塔或填料塔。
7.根据权利要求1至5任一项所述的煤化工废水萃取脱酚方法,其特征在于,所述B 中,进行一级萃取脱酚过程中,富含酚的萃取相进入酚回收一塔,分离萃取剂和粗酚,萃余相进入溶剂回收一塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用,其后的废水总酚含量为 400 〜1000mg/l,COD 为 2000 〜5000mg/l ;所述步骤C中,进行二级萃取脱酚过程中,富含酚的萃取相进入酚回收二塔,分离萃取剂和粗酚,萃余相进入溶剂回收二塔,回收溶于其中的萃取剂,萃取剂循环使用,其后的废水总酚含量小于300mg/l,COD小于2000mg/l。
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