CN117658270B - 一种萃取处理兰炭废水及回收资源的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，包括萃取塔和酚类回收塔，萃取塔由上至下包括萃取相出口、废水进口、填料区、萃取剂进口和产水口，兰炭废水由废水进口输入萃取塔上部，萃取后的产水由萃取塔塔釜的产水口排出；酚类回收塔由上至下包括回收剂出口、塔板区和酚类出口，塔板区的上部设有进料口，酚类回收塔的底部连接再沸器，萃取相出口通过管道连接进料口；塔板区包括若干个塔板件，塔板件包括塔板和处理层，处理层设在塔板的上方，处理层内设有折流挡板部，折流挡板部的内部装有填料，塔板对应折流挡板部的位置均匀密布通气孔，且塔板的下表面对应折流挡板部的位置设有锥形的导气部，使得塔板下方的蒸汽加速通过通气孔。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种萃取处理兰炭废水及回收资源的系统。
背景技术
兰炭废水是一种煤化工工业废水，含有较多的煤焦油和酚类物质，这些污染物可生化性较差，也容易污堵处理池体或管道，是较难处理的一类废水。传统的方法是先进行高级氧化，将煤焦油和酚类物质等污染物降解成小分子物质，提高废水的可生化性，再进行生化处理。然而，高级氧化法的氧化剂消耗较大，成本较高，也浪费了兰炭废水中的有机物资源。目前，对于兰炭废水能够进行萃取，将有价值的有机物萃取出来，再进行回收，尤其是回收酚类物质，然而，将萃取剂与酚类物质进行有效分离成为酚类回收的关键，如何进一步提高分离效率一直是本领域的难题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，包括萃取塔和酚类回收塔，萃取塔由上至下包括萃取相出口、废水进口、填料区、萃取剂进口和产水口，兰炭废水由废水进口输入萃取塔上部，萃取剂由萃取剂进口输入萃取塔下部，废水与萃取剂在填料区逆流接触，萃取废水中的酚类，含有酚类的萃取剂由萃取相出口排出，萃取后的产水由萃取塔塔釜的产水口排出；
酚类回收塔由上至下包括回收剂出口、塔板区和酚类出口，塔板区的上部设有进料口，酚类回收塔的底部连接再沸器，萃取相出口通过管道连接进料口，将含有酚类的萃取剂输入酚类回收塔，并与再沸器提供的蒸汽逆流接触，萃取剂汽化并随蒸汽由回收剂出口排出，酚类液体由酚类出口排出并回收；
所述塔板区包括若干个塔板件，塔板件包括塔板和处理层，处理层设在塔板的上方，处理层内设有折流挡板部，折流挡板部的内部装有填料，塔板对应折流挡板部的位置均匀密布通气孔，且塔板的下表面对应折流挡板部的位置设有锥形的导气部，使得塔板下方的蒸汽加速通过通气孔。
可选的，所述塔板件为圆形且水平设置，若干个塔板件由上至下交错设置在酚类回收塔的相对的内壁上，使得酚类回收塔的进料能够在塔板区曲折折流流下，即塔板件的一侧固定连接酚类回收塔的内壁，塔板件的相对的另一侧与酚类回收塔的相对的内壁之间具有空隙，允许塔板件上的液体从该空隙流下至下方的塔板件；
塔板件固定连接酚类回收塔内壁的一侧为固定侧，塔板件与酚类回收塔内壁之间有空隙的一侧为溢流侧。
可选的，所述处理层的外壁为实体板，且底部固定在塔板的边缘，使得处理层的内部能够容纳从上方的塔板件溢流流下的液体。
可选的，所述折流挡板部包括若干个挡板体，挡板体为平直的笼状立体形式，且挡板体的高度不低于处理层的高度，挡板体的一端固定连接处理层的内壁，另一端与处理层内壁之间留有缺口，相邻的两个挡板体固定连接处理层内壁的一端分别处于处理层相对的内壁上，即处理层内的液体折流通过各个挡板体，相邻的两个挡板体之间的流体通道为气液交换传质的主要区域。
进一步可选的，所述挡板体的侧壁、顶面和底面均为网片，网片上均匀密布通孔，使得由通气孔输入挡板体内部的蒸汽能够排出挡板体，进入流体通道；
挡板体的顶面上覆盖阻隔板，阻隔板为实体板，使得挡板体内的蒸汽无法从顶面排出，只能从侧面排出至流体通道，促进蒸汽与流体通道内流体的气液传质。
进一步可选的，所述导气部和挡板体为上下对应的位置关系，导气部包括两块相对设置的导气板，导气板为倾斜的，使得导气部的纵截面为上小下大的梯形；导气板的顶部铰接塔板的下表面，底部悬空且能够摆动，通过调节一对导气板的倾斜角度，调节通过导气部的蒸汽的气速。
上述混合相的黏度较大，存在挡板体内填料污堵的问题，需要进行清洗。
可选的，所述挡板体的顶部设有至少两根清洗管，清洗管平行于挡板体，且设在阻隔板的下方，清洗管的侧面均匀设置若干个喷水孔，面对挡板体且同时倾斜向下出水，冲洗挡板体内的填料。
可选的，所述导气板的底部铰接封闭板，封闭板的长度等于对应的导气板的长度，封闭板以导气板的底部为圆心，能够转动；
当一对导气板对应的两个封闭板向着靠近彼此的方向转动且转动至水平位置时，两个封闭板的自由端相互搭接，封闭导气部的底面，承接从通气孔流下的清洗水。
可选的，所述塔板件的侧面设有承接管，用于承接由各个封闭板流下的清洗水；承接管由塔板件的固定侧指向溢流侧，承接管在竖直方向和水平方向上都具有弧度，使得承接管适应塔板的圆形侧边以及各个不同高度的导气部；
承接管对应各个导气部的位置分别设有进水口，使得导气部内的清洗水流入承接管；承接管对应塔板中部的导气部的位置为承接管的最低处，该处设有连接管。
进一步可选的，所述酚类回收塔的两侧的内壁上分别设有一根竖直的废水管，废水管对应废水管的塔板区；各个连接管连接附近的废水管，将来自承接管的清洗水引入废水管；废水管的底部穿出酚类回收塔，再连接废水罐。
附图说明
图1为所述萃取处理兰炭废水及回收资源的系统的结构示意图；
图2为塔板件的立体示意图；
图3为挡板体与通气孔、导板部配合的示意图（一）；
图4为挡板体与通气孔、导板部配合的示意图（二）；
图5为承接管与导气部配合的示意图。
附图中，1-萃取塔，2-酚类回收塔，3-萃取相出口，4-废水进口，5-填料区，6-萃取剂进口，7-产水口，8-回收剂出口，9-酚类出口，10-进料口，11-再沸器，12-塔板件，13-塔板，14-处理层，15-通气孔，16-导气部，17-挡板体，18-换热器，19-回流口，20-萃取剂储罐，21-流体通道，22-阻隔板，23-导气板，24-封闭板，25-承接管，26-冷凝器，27-清洗管，28-连接管。
具体实施方式
本实施例提供一种萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，如图1-图5所示，包括萃取塔1和酚类回收塔2，萃取塔1由上至下包括萃取相出口3、废水进口4、填料区5、萃取剂进口6和产水口7，兰炭废水由废水进口4输入萃取塔1上部，萃取剂由萃取剂进口6输入萃取塔1下部，废水与萃取剂在填料区5逆流接触，萃取废水中的酚类，含有酚类的萃取剂由萃取相出口3排出，萃取后的产水由萃取塔1塔釜的产水口7排出；
酚类回收塔2由上至下包括回收剂出口8、塔板区和酚类出口9，塔板区的上部设有进料口10，酚类回收塔2的底部连接再沸器11，萃取相出口3通过管道连接进料口10，将含有酚类的萃取剂输入酚类回收塔2，并与再沸器11提供的蒸汽逆流接触，萃取剂汽化并随蒸汽由回收剂出口8排出，酚类液体由酚类出口9排出并回收；
所述塔板区包括若干个塔板件12，塔板件12包括塔板13和处理层14，处理层14设在塔板13的上方，处理层14内设有折流挡板部，折流挡板部的内部装有填料，塔板13对应折流挡板部的位置均匀密布通气孔15，且塔板13的下表面对应折流挡板部的位置设有锥形的导气部16，使得塔板13下方的蒸汽加速通过通气孔15。
可选的，所述萃取塔1的顶部还设有尾气出口，用于排出萃取塔1内的废气；填料区5装填有常规填料，促进兰炭废水与萃取剂接触；产水口7连接后续的生化处理设备，除酚后的废水可生化性提高，产水可进行生化处理。
可选的，所述萃取处理兰炭废水及回收资源的系统还包括换热器18，换热器18的冷介质通道连接萃取相出口3和进料口10，热介质通道连接回收剂出口8和冷凝器26，利用酚类回收塔2顶部排出的蒸汽的热量预热酚类回收塔2的进料。
可选的，所述冷凝器26的出口连接萃取剂储罐20，将冷凝成液体的萃取剂收集储存；萃取剂储罐20的出口连接萃取塔1的萃取剂进口6，还可以连接酚类回收塔2的回流口19，回流口19设在塔板区的上方，将冷的萃取剂作为回流液体补充到酚类回收塔2内。
可选的，所述塔板件12为圆形且水平设置，若干个塔板件12由上至下交错设置在酚类回收塔2的相对的内壁上，使得酚类回收塔2的进料能够在塔板区曲折折流流下，即塔板件12的一侧固定连接酚类回收塔2的内壁，塔板件12的相对的另一侧与酚类回收塔2的相对的内壁之间具有空隙，允许塔板件12上的液体从该空隙流下至下方的塔板件12。塔板件12固定连接酚类回收塔2内壁的一侧为固定侧，塔板件12与酚类回收塔2内壁之间有空隙的一侧为溢流侧。
可选的，所述处理层14的外壁为实体板，且底部固定在塔板13的边缘，使得处理层14的内部能够容纳从上方的塔板件12溢流流下的液体；
塔板件12的溢流侧对应的处理层14外壁的顶部设有溢流口，使得处理层14内脱除萃取剂的液体从溢流口流下至下方的塔板件12。
可选的，所述折流挡板部包括若干个挡板体17，挡板体17为平直的笼状立体形式，且挡板体17的高度不低于处理层14的高度，挡板体17的一端固定连接处理层14的内壁，另一端与处理层14内壁之间留有缺口，相邻的两个挡板体17固定连接处理层14内壁的一端分别处于处理层14相对的内壁上，即处理层14内的液体折流通过各个挡板体17，相邻的两个挡板体17之间的流体通道21为气液交换传质的主要区域。
进一步可选的，所述挡板体17的侧壁、顶面和底面均为网片，网片上均匀密布通孔，使得由通气孔15输入挡板体17内部的蒸汽能够排出挡板体17，进入流体通道21；挡板体17的纵截面为方形或上小下大的梯形；
挡板体17的顶面上覆盖阻隔板22，阻隔板22为实体板，使得挡板体17内的蒸汽无法从顶面排出，只能从侧面排出至流体通道21，促进蒸汽与流体通道21内流体的气液传质。
优选的，所述阻隔板22的两侧边沿延伸至挡板体17的侧面的顶部，使得阻隔板22更为牢固的覆盖在挡板体17上。
进一步可选的，所述导气部16和挡板体17为上下对应的位置关系，导气部16包括两块相对设置的导气板23，导气板23为倾斜的，使得导气部16的纵截面为上小下大的梯形；导气板23的顶部铰接塔板13的下表面，底部悬空且能够摆动，通过调节一对导气板23的倾斜角度，调节通过导气部16的蒸汽的气速。
处理层14内的流体由固定侧沿着各个交错设置的挡板体17流向溢流侧，挡板体17垂直于固定侧指向溢流侧的方向，流体在流体通道21内折流流动的同时，少量流体也能贯穿挡板体17流动，即少量流体能穿过网片和挡板体17内的填料，挡板体17内部也充满流体。塔板件12下方的蒸汽向上经过导气部16的加速之后，从通气孔15穿过并进入挡板体17内部，蒸汽和含有酚类的萃取相在填料表面及填料内部相遇、充分接触，进行气液传质，提高传质效率；蒸汽也能穿过填料并离开挡板体17，由于挡板体17的顶部设有阻隔板22，蒸汽只能从挡板体17的侧面排出至流体通道21，又由于填料的分散作用，使得蒸汽能够分散均匀之后，再排入流体通道21，然后与流体通道21内的流体进行气液传质，也提高传质效率；萃取剂和少量有机污染物汽化后进入蒸汽中，被蒸汽带走，留下粗酚液体，溢流至下一个塔板件12再次与蒸汽进行气液传质。蒸汽在挡板体17内的运动对填料也是一种冲击，有利于填料在挡板体17内重整分布、均匀分布。
传统的塔板13为了防止水体从通气孔15流下，在每个通气孔15处设置阀门，蒸汽压力或气速不够时，关闭阀门。对于粗酚和萃取剂的混合相，流体黏度较大，对于较多阀门而言，容易污堵，且传统塔板13的传质效率不高。本发明将传统塔板13改进为塔板13与处理层14相配合的形式，处理层14具有一定的高度，且内部设有若干挡板体17，粗酚和萃取剂的混合相沿着挡板体17折流流动。本发明设计了导气部16代替传统阀门，上升的蒸汽经过导气板23的汇聚加速之后，气速增加，压力增大，能连续地穿过通气孔15，进入挡板体17内部，同时防止处理层14的流体流下。根据酚类回收塔2内蒸汽的实际情况，调节一对导气板23的倾斜角度，进入获得合适的蒸汽气速。
由于塔板13为圆形，各个挡板体17的长度就不同，各个流体通道21的长度也不同，对应的混合相的量也不同，挡板体17对应的导气部16的倾斜角度可针对性调节，以获得各个挡板体17对应的合适的气速。
可选的，所述挡板体17的顶部设有至少两根清洗管27，清洗管27平行于挡板体17，且设在阻隔板22的下方，优选的，两根清洗管27分别设在挡板体17顶部的两个顶角处，清洗管27的侧面均匀设置若干个喷水孔，面对挡板体17且同时倾斜向下出水，冲洗挡板体17内的填料。
可选的，所述导气板23的底部铰接封闭板24，封闭板24的长度等于对应的导气板23的长度，封闭板24以导气板23的底部为圆心，能够转动180°；
当一对导气板23对应的两个封闭板24向着靠近彼此的方向转动且转动至水平位置时，两个封闭板24的自由端相互搭接，封闭导气部16的底面，承接从通气孔15流下的清洗水；当一对导气板23对应的封闭板24向着远离彼此的方向转动，导气部16的底面敞开，允许下方蒸汽通过，当封闭板24转动至平行于对应的导气板23时，相当于加长了导气板23，加速蒸汽的效果提高；当封闭板24继续向外转动，搭接到相邻的封闭板24时，能够对上升的蒸汽提高阻碍作用，使得上升的蒸汽只能从导气部16上升。
进一步可选的，所述塔板13的中部的导气板23的高度最大，从塔板13中部向固定侧或向溢流侧的导气板23的高度逐渐减小。由于塔板13为圆形，塔板13中部的挡板体17穿过塔板13的圆心，是长度最长、体积最大的挡板体17，所需蒸汽量和气速也最大，对应的导气部16高度也应该最大，即导气板23竖直时导气板23底端至塔板13下表面之间的距离最大；从塔板13中部向着两侧的挡板体17的长度逐渐缩短，所需的蒸汽气速逐渐减小，对应的导气板23高度也减小。
可选的，所述塔板件12的侧面设有承接管25，用于承接由各个封闭板24流下的清洗水；承接管25由塔板件12的固定侧指向溢流侧，承接管25在竖直方向和水平方向上都具有弧度，使得承接管25适应塔板13的圆形侧边以及各个不同高度的导气部16；
承接管25对应各个导气部16的位置分别设有进水口，使得导气部16内的清洗水流入承接管25；承接管25对应塔板13中部的导气部16的位置为承接管25的最低处，该处设有连接管28。
进一步可选的，所述酚类回收塔2的两侧的内壁上分别设有一根竖直的废水管，废水管对应塔板区；各个连接管28连接附近的废水管，将来自承接管25的清洗水引入废水管；废水管的底部穿出酚类回收塔2，再连接废水罐。
进一步可选的，同一个导气部16的两个封闭板24的自由端侧边上设有密封条，用于密封导气部16的底面；封闭板24内侧面的顶部设有密封条，使得导气部16底面封闭时，导气板23与封闭板24之间能密封；
导气板23和封闭板24面对对应的承接管的进水口的侧面均设有密封条，用于密封进水口；
封闭板24远离承接管25的一端厚度最大，封闭板24向着承接管25的方向厚度逐渐减小，且封闭板24的底面水平，使得导气部16内的清洗水能沿着封闭板24的倾斜顶面自流至承接管25。
所述清洗管27一端封闭，所有清洗管27的另一端并联后，或者同一个塔板件12的清洗管27的另一端并联后，穿出酚类回收塔2的侧壁，再连接清水罐，为清洗管27提供清水。清洗挡板体17内填料时，酚类回收塔2停止通入蒸汽和物料，清洗管27倾斜向下对着挡板体17喷水，清洗填料后的废水通过通气孔15向下流至导气部16内，此时封闭板24已经封闭了导气部16的底面，导气部16与承接管25对应的进水口也已经密封，导气部16形成一个具有倾斜底面的通道，将流入导气部16的废水引入承接管25。承接管25对应塔板件12固定侧和溢流侧的两端均处于高位（由于这两侧的导气部16高度最小），承接管25对应塔板13中部的位置处于最低位（由于该处的导气部16高度最大），承接管25内的废水自流至连接管28，再通过废水管排出。
由于蒸汽从酚类回收塔2的底部输入，酚类回收塔2底部的温度较高，即使停止运行，借助塔釜余温，也能使得流到废水管底部的水体流动较好、黏度不太高，避免堵塞废水管。所述清洗管27的进水端或者喷水口设置阀门，不清洗填料时，关闭清洗管27，避免挡板体17内的蒸汽进入清洗管27。清洗管27向挡板体17倾斜喷水，也有利于填料在挡板体17内重整分布、均匀分布，提高后续使用时的传质效率。
Claims (7)
1.一种萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，其特征在于，包括萃取塔和酚类回收塔，萃取塔由上至下包括萃取相出口、废水进口、填料区、萃取剂进口和产水口，兰炭废水由废水进口输入萃取塔上部，萃取剂由萃取剂进口输入萃取塔下部，废水与萃取剂在填料区逆流接触，萃取废水中的酚类，含有酚类的萃取剂由萃取相出口排出，萃取后的产生由萃取塔塔釜的产水口排出；
酚类回收塔由上至下包括回收剂出口、塔板区和酚类出口，塔板区的上部设有进料口，酚类回收塔的底部连接再沸器，萃取相出口通过管道连接进料口，将含有酚类的萃取剂输入酚类回收塔，并与再沸器提供的蒸汽逆流接触，萃取剂汽化并随蒸汽由回收剂出口排出，酚类液体由酚类出口排出并回收；
所述塔板区包括若干个塔板件，塔板件包括塔板和处理层，处理层设在塔板的上方，处理层内设有折流挡板部，折流挡板部的内部装有填料，塔板对应折流挡板部的位置均匀密布通气孔，且塔板的下表面对应折流挡板部的位置设有锥形的导气部，使得塔板下方的蒸汽加速通过通气孔；
所述导气部和折流挡板部的挡板体为上下对应的位置关系，导气部包括两块相对设置的导气板，导气板为倾斜的，使得导气部的纵截面为上小下大的梯形；
导气板的顶部铰接塔板的下表面，底部悬空且能够摆动，通过调节一对导气板的倾斜角度，调节通过导气部的蒸汽的气速；
所述挡板体的顶部设有至少两根清洗管，清洗管平行于挡板体，且设在阻隔板的下方，清洗管的侧面均匀设置若干个喷水孔，面对挡板体且同时倾斜向下出水，冲洗挡板体内的填料；
所述导气板的底部铰接封闭板，封闭板的长度等于对应的导气板的长度，封闭板以导气板的底部为圆心，能够转动；
当一对导气板对应的两个封闭板向着靠近彼此的方向转动且转动至水平位置时，两个封闭板的自由端相互搭接，封闭导气部的底面，承接从通气孔流下的清洗水。
2.根据权利要求1所述的萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，其特征在于，所述塔板件为圆形且水平设置，若干个塔板件由上至下交错设置在酚类回收塔的相对的内壁上，使得酚类回收塔的进料能够在塔板区折流流下，塔板件的一侧固定连接酚类回收塔的内壁，塔板件的相对的另一侧与酚类回收塔的相对的内壁之间具有空隙，允许塔板件上的液体从该空隙流下至下方的塔板件；
塔板件固定连接酚类回收塔内壁的一侧为固定侧，塔板件与酚类回收塔内壁之间有空隙的一侧为溢流侧。
3.根据权利要求2所述的萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，其特征在于，所述处理层的外壁为实体板，且底部固定在塔板的边缘，使得处理层的内部能够容纳从上方的塔板件溢流流下的液体。
4.根据权利要求3所述的萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，其特征在于，所述折流挡板部包括若干个挡板体，挡板体为平直的笼状立体形式，且挡板体的高度不低于处理层的高度，挡板体的一端固定连接处理层的内壁，另一端与处理层内壁之间留有缺口，相邻的两个挡板体固定连接处理层内壁的一端分别处于处理层相对的内壁上，使得处理层内的液体折流通过各个挡板体，相邻的两个挡板体之间的流体通道为气液交换传质的主要区域。
5.根据权利要求4所述的萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，其特征在于，所述挡板体的侧壁、顶面和底面均为网片，网片上均匀密布通孔，使得由通气孔输入挡板体内部的蒸汽能够排出挡板体，进入流体通道；
挡板体的顶面上覆盖阻隔板，阻隔板为实体板，使得挡板体内的蒸汽无法从顶面排出，只能从侧面排出至流体通道，促进蒸汽与流体通道内流体的气液传质。
6.根据权利要求5所述的萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，其特征在于，所述塔板件的侧面设有承接管，用于承接由各个封闭板流下的清洗水；承接管由塔板件的固定侧指向溢流侧，承接管在竖直方向和水平方向上都具有弧度，使得承接管适应塔板的圆形侧边以及各个不同高度的导气部；
承接管对应各个导气部的位置分别设有进水口，使得导气部内的清洗水流入承接管；承接管对应塔板中部的导气部的位置为承接管的最低处，该处设有连接管。
7.根据权利要求6所述的萃取处理兰炭废水及回收资源的系统，其特征在于，所述酚类回收塔的两侧的内壁上分别设有一根竖直的废水管，废水管对应废水管的塔板区；各个连接管连接附近的废水管，将来自承接管的清洗水引入废水管；废水管的底部穿出酚类回收塔，再连接废水罐。
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