CN105399174B

CN105399174B - 低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法

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Publication number: CN105399174B
Application number: CN201510948434.9A
Authority: CN
Inventors: 王伟东
Original assignee: Individual
Current assignee: Xi'an Yizhong Environmental Protection Industry Co ltd
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: CN105399174A

Abstract

本发明涉及一种低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法。溶剂萃取法是煤化工行业普遍采用的含酚废水处理方法，具有脱酚效率高，操作简便的特点，但萃取脱酚工艺过程中，普遍采用高温精馏的方法回收萃取剂，需消耗大量蒸汽，造成了高能耗和高成本。本发明其组成包括：萃取塔（1），所述的萃取塔分别与反萃取塔（2）、萃取剂储罐（3）连接，所述的反萃取塔分别与所述的萃取剂储罐、酚钠溶液储罐（4）连接，所述的酚钠溶液储罐连接酚钠盐分解塔（5），所述的酚钠盐分解塔与粗酚分离罐（6）连接，所述的粗酚分离罐与苛化罐（7）连接。本发明用于煤化工废水萃取脱酚和酚回收。

Description

低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法

技术领域：

本发明涉及煤化工和工业废水处理技术领域，具体涉及一种低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法。

背景技术：

煤化工过程中产生的高浓度含酚废水是一种最难以治理的工业废水，处理难度大，成本高，我国污水综合排放标准规定，挥发酚的排放标准为0.5mg/L。但另一方面，苯酚及其衍生物是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、医药、染料等化工合成领域，可资源化回收利用。

溶剂萃取法是煤化工行业普遍采用的含酚废水处理方法，具有脱酚效率高，操作简便的特点，而且可以实现酚回收。专利200610033932.1、200610033936.X公开了采用甲基异丁基酮进行煤气化废水萃取脱酚的方法，总酚脱除率可达92%。实践证明，采用甲基异丁基酮萃取工艺，废水的总酚含量约300mg/l，COD约2000mg/l。但萃取脱酚工艺过程中，普遍采用高温精馏的方法回收萃取剂，需消耗大量蒸汽，造成了高能耗和高成本。据哈尔滨气化厂的统计数据，在萃取脱酚工段，吨水处理的蒸汽消耗成本27-28元，约占车间消耗成本的60%。因此，降低水处理成本的关键在于节能降耗，减少蒸气消耗。

发明内容：

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备，其组成包括：萃取塔，所述的萃取塔分别与反萃取塔、萃取剂储罐、含酚废水管路、脱酚废水管路连接，所述的反萃取塔分别与所述的萃取剂储罐、酚钠溶液储罐、NaOH溶液管路连接，所述的萃取剂储罐上端与萃取剂管路连接，所述的酚钠溶液储罐另一端连接酚钠盐分解塔，所述的酚钠盐分解塔分别与燃煤烟气管路、废烟排除管路、粗酚分离罐连接，所述的粗酚分离罐分别与粗酚排出管路、苛化罐连接，所述的苛化罐与所述的NaOH溶液管路相连。

所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备，所述的萃取塔、所述的反萃取塔、所述的酚钠盐分解塔均为填料塔，其采用蜂窝格栅方式填料。

所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备，所述的苛化罐具有入料口和排出口。

一种所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，该包括如下步骤：

含酚废水从含酚废水管路进入萃取塔，有机溶剂萃取剂从所述的萃取塔连接的萃取剂储罐流入所述的萃取塔，含酚有机溶剂从所述的萃取塔流入连接的反萃取塔，脱酚废水从所述的萃取塔含酚废水管路流出；

质量浓度为5-15%的氢氧化钠溶液从NaOH溶液管路流入所述的反萃取塔，所述的含酚有机溶剂与氢氧化钠反应形成水溶性的酚钠盐通过酚钠溶液储罐流入酚钠盐分解塔，所述的反萃取塔中的所述的有机溶剂萃取剂流入所述的萃取剂储罐；

燃煤烟气通过燃煤烟气管路流入所述的酚钠盐分解塔，所述的水溶性的酚钠盐与所述的在所述的燃煤烟气反应在所述的酚钠盐分解塔中分解为粗酚，碳酸钠溶液流入粗酚分离罐，所述的粗酚从粗酚排出管路排出，所述的碳酸钠溶液流入苛化罐。

所述的碳酸钠溶液与所述的苛化罐中生石灰反应生成的所述的NaOH溶液流入所述的NaOH溶液管路，生成的碳酸钙沉淀从所述的苛化罐排出口排出。

所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的含酚废水，单元酚含量为2000~5000mg/l，多元酚含量为1000~3000 mg/l，COD值10000~40000 mg/l，PH值为9~12。

所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的有机溶剂萃取剂为磷酸三丁脂、二异丙基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、煤油、苯、甲苯及其混合物。

所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的萃取塔中有机溶剂萃取剂与所述的含酚废水的体积流量比为1：20~1：5。

所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的生石灰的粒度小于10mm，所述的生石灰中氧化钙含量大于85%。

本发明的有益效果是：

本发明所述的有机溶剂萃取剂回收能耗低，减少蒸汽用量30-40%；采用烟道气分解酚钠盐，实现二氧化碳有效利用，属于低碳环保技术；副产品碳酸钙乳液作为烟气脱硫剂利用，无废弃物排放；粗酚杂质少，减少了后处理难度，可直接分离精制制取高附加值产品。

本发明首先，对于萃取脱酚后溶解酚类物质的有机溶剂，采用氢氧化钠溶液反萃取的方法分离萃取剂和酚类有机物：

酚钠盐溶于水相中，与有机溶剂分离；

然后，利用烟道气中二氧化碳与酚钠盐反应生成不溶于水的酚：

粗酚分离后，在碳酸钠溶液中加入生石灰，生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀：

氢氧化钠溶液循环使用，碳酸钙乳液可作为烟气脱硫剂使用。

本发明所述的分解塔中酚钠盐溶液与烟气反应生成有机酚的分解率大于98%。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备，其组成包括：萃取塔1，所述的萃取塔分别与反萃取塔2、萃取剂储罐3、含酚废水管路8、脱酚废水管路9连接，所述的反萃取塔分别与所述的萃取剂储罐、酚钠溶液储罐4、NaOH溶液管路10连接，所述的萃取剂储罐上端与萃取剂管路11连接，所述的酚钠溶液储罐另一端连接酚钠盐分解塔5，所述的酚钠盐分解塔分别与燃煤烟气管路12、废烟排除管路13、粗酚分离罐连接6，所述的粗酚分离罐分别与粗酚排出管路14、苛化罐7连接，所述的苛化罐与所述的NaOH溶液管路相连。

实施例2：

根据实施例1所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备，所述的萃取塔、所述的反萃取塔、所述的酚钠盐分解塔均为填料塔，其采用蜂窝格栅方式填料。

实施例3：

根据实施例1或2所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备，所述的苛化罐具有入料口和排出口。

实施例4：

一种实施例1-3之一所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，该包括如下步骤：

实施例5：

根据实施例5所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的含酚废水，单元酚含量为2000~5000mg/l，多元酚含量为1000~3000 mg/l，COD值10000~40000 mg/l，PH值为9~12。

实施例6：

根据实施例4或5所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的有机溶剂萃取剂为磷酸三丁脂、二异丙基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、煤油、苯、甲苯及其混合物。

实施例7：

根据实施例4或5或6所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的萃取塔中有机溶剂萃取剂与所述的含酚废水的体积流量比为1：20~1：5。

实施例8：

根据实施例4或5或6或7所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备的处理方法，所述的生石灰的粒度小于10mm，所述的生石灰中氧化钙含量大于85%。

实施例9：

根据实施例1-8所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法，加压固定床气化炉产生的高浓度含酚废水经沉降除油、汽提脱酸脱氨预处理后，总酚含量5500mg/L，挥发酚含量2300mg/L，COD值19000mg/L。酚水由泵送入脱酚萃取塔顶部，与从塔下部进入的萃取剂磷酸三丁脂逆流接触，由于溶解度的差异，酚类物质溶入有机萃取相，萃取剂和废水的体积比为1：10。脱酚废水从脱酚萃取塔底部流出，送生化处理系统进一步深度净化处理。脱酚废水的总酚含量220mg/L，挥发酚含量90mg/L，COD值1650mg/L。富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出，由泵送入反萃取塔下部，浓度10%的NaOH溶液从反萃取塔顶部进入，两者在反萃取塔内逆流接触，酚类与碱反应生成水溶性的酚钠盐，酚钠盐溶于水相从塔底流出，有机溶剂磷酸三丁脂从塔顶流出，进入萃取剂回收储罐，萃取剂循环使用。从反萃取塔底部流出的酚钠盐溶液，进入酚钠溶液储罐，然后由泵送到酚钠盐分解塔顶部进入分解塔，含CO2体积浓度20%的烟道气从分解塔底部通入，酚钠盐与CO2反应生成不溶于水的酚类物质和水溶性的碳酸盐，酚类物质从塔顶流出至粗酚分离罐，进一步脱水后，送精制工段深加工处理。含有水溶性碳酸盐的溶液从分解塔底部排出，流入苛化罐，苛化罐内加入过量的生石灰CaO，生成NaOH溶液和含CaCO3的乳液，NaOH溶液返回反萃取塔循环使用，含CaCO3的乳液送至烟气脱硫系统作为脱硫剂使用。工艺过程的萃取脱酚率~96%，萃取剂回收利用率>98%，酚回收率97%，NaOH回收利用率70%。

实施例10：

根据实施例1-9所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法，鲁奇炉气化产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油、脱酸脱氨预处理后，总酚含量4850mg/L，挥发酚含量1900mg/L，COD值15000mg/L。酚水的萃取脱酚、萃取剂和酚回收过程如实例1所述。萃取剂为磷酸三丁酯，萃取剂与废水的体积比为1:20；反萃取剂碱液为质量浓度15%的NaOH溶液；酚钠分解所用烟气中CO2含量25%。萃取脱酚后，脱酚废水的总酚含量240mg/L，挥发酚含量85mg/L，COD值1850mg/L。工艺过程的萃取脱酚率~95%，萃取剂回收利用率>98%，酚回收率97.5%，NaOH回收利用率75%。

实施例11：

根据实施例1-9所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法，炼焦炉产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油、脱酸脱氨预处理后，总酚含量5100mg/L，挥发酚含量1750mg/L，COD值18600mg/L。酚水的萃取脱酚、萃取剂和酚回收过程如实例1所述。萃取剂为磷酸三丁酯，萃取剂与废水的体积比为1:5；反萃取剂碱液为质量浓度15%的NaOH溶液；酚钠分解所用烟气中CO2含量25%。萃取脱酚后，脱酚废水的总酚含量180mg/L，挥发酚含量70mg/L，COD值1450mg/L。工艺过程的萃取脱酚率96.5%，萃取剂回收利用率97%，酚回收率97.5%，NaOH回收利用率72%。

实施例12：

根据实施例1-9所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备及处理方法，低阶煤低温干馏产生的高浓度含酚废水经重力沉降除油、脱酸脱氨预处理后，总酚含量3500mg/L，挥发酚含量1450mg/L，COD值12500mg/L。酚水的萃取脱酚、萃取剂和酚回收过程如实例1所述。萃取剂为磷酸三丁酯，萃取剂与废水的体积比为1:15；反萃取剂碱液为质量浓度15%的NaOH溶液；酚钠分解所用烟气中CO2含量25%。萃取脱酚后，脱酚废水的总酚含量140mg/L，挥发酚含量65mg/L，COD值1250mg/L。工艺过程的萃取脱酚率96%，萃取剂回收利用率97.5%，酚回收率97%，NaOH回收利用率70%。

Claims

1.一种应用低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备处理含酚废水的方法，其特征是：所述的低能耗煤化工废水萃取脱酚和酚回收成套设备组成包括萃取塔，所述的萃取塔分别与反萃取塔、萃取剂储罐、含酚废水管路、脱酚废水管路连接，所述的反萃取塔分别与所述的萃取剂储罐、酚钠溶液储罐、NaOH 溶液管路连接，所述的萃取剂储罐上端与萃取剂管路连接，所述的酚钠溶液储罐另一端连接酚钠盐分解塔，所述的酚钠盐分解塔分别与燃煤烟气管路、废烟排除管路、粗酚分离罐连接，所述的粗酚分离罐分别与粗酚排出管路、苛化罐连接，所述的苛化罐与所述的NaOH 溶液管路相连；

所述的萃取塔、所述的反萃取塔、所述的酚钠盐分解塔均为填料塔，其采用蜂窝格栅方式填料；所述的苛化罐具有入料口和排出口；

该处理含酚废水的方法包括如下步骤：

含酚废水从含酚废水管路进入萃取塔，有机溶剂萃取剂从所述的萃取塔连接的萃取剂储罐流入所述的萃取塔，含酚有机溶剂从所述的萃取塔流入连接的反萃取塔，脱酚废水从所述的萃取塔脱酚废水管路流出；

氢氧化钠溶液从NaOH 溶液管路流入所述的反萃取塔，所述的含酚有机溶剂与氢氧化钠反应形成水溶性的酚钠盐通过酚钠溶液储罐流入酚钠盐分解塔，所述的反萃取塔中的所述的有机溶剂萃取剂流入所述的萃取剂储罐；

燃煤烟气通过燃煤烟气管路流入所述的酚钠盐分解塔，所述的水溶性的酚钠盐与所述的燃煤烟气反应在所述的酚钠盐分解塔中分解为粗酚，碳酸钠溶液流入粗酚分离罐，所述的粗酚从粗酚排出管路排出，所述的碳酸钠溶液流入苛化罐;

所述的碳酸钠溶液与所述的苛化罐中生石灰反应生成的所述的NaOH 溶液流入所述的NaOH 溶液管路，生成的碳酸钙沉淀从所述的苛化罐排出口排出，即生成NaOH溶液和含CaCO₃的乳液，NaOH溶液返回反萃取塔循环使用，含CaCO₃的乳液送至烟气脱硫系统作为脱硫剂使用；

所述的含酚废水，单元酚含量为2000~5000mg/L，多元酚含量为1000~3000 mg/L，pH 值为9~12；

加压固定床气化炉产生的高浓度含酚废水经沉降除油、汽提脱酸脱氨预处理后，总酚含量5500mg/L，挥发酚含量2300mg/L，COD值19000mg/L，含酚废水由泵送入脱酚萃取塔顶部，与从塔下部进入的萃取剂磷酸三丁脂逆流接触，由于溶解度的差异，酚类物质溶入有机萃取相，萃取剂和废水的体积比为1：10，脱酚废水从脱酚萃取塔底部流出，送生化处理系统进一步深度净化处理，脱酚废水的总酚含量220mg/L，挥发酚含量90mg/L，COD值1650mg/L，富含酚的萃取相从萃取塔的顶部流出，由泵送入反萃取塔下部，质量浓度为10%的NaOH溶液从反萃取塔顶部进入，两者在反萃取塔内逆流接触，酚类与碱反应生成水溶性的酚钠盐，酚钠盐溶于水相从塔底流出，有机溶剂磷酸三丁脂从塔顶流出，进入萃取剂储罐，萃取剂循环使用，从反萃取塔底部流出的酚钠盐溶液，进入酚钠溶液储罐，然后由泵送到酚钠盐分解塔顶部进入分解塔，含CO₂体积浓度20%的烟道气从分解塔底部通入，酚钠盐与CO₂反应生成不溶于水的酚类物质和水溶性的碳酸盐，酚类物质从塔顶流出至粗酚分离罐，进一步脱水后，送精制工段深加工处理，含有水溶性碳酸盐的溶液从分解塔底部排出，流入苛化罐，苛化罐内加入过量的生石灰，生成NaOH溶液和含CaCO₃的乳液，NaOH溶液返回反萃取塔循环使用，含CaCO₃的乳液送至烟气脱硫系统作为脱硫剂使用，工艺过程的萃取脱酚率96%，萃取剂回收利用率>98%，酚回收率97%，NaOH回收利用率70%；

所述的生石灰的粒度小于10mm，所述的生石灰中氧化钙含量大于85%。