CN212482152U - 粗酚提取工艺的废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种粗酚提取工艺的废水处理系统，废水处理系统包括苛化反应器、过滤装置、蒸发装置和蓄热式煅烧炉，其中粗酚提取工艺产生的碳酸钠废水经苛化反应器得到含碳酸钙和氢氧化钠的混合液；混合液经过滤装置过滤得到稀碱液和含碳酸钙的沉淀物；稀碱液经蒸发装置进行浓缩得到浓碱液以循环用于馏分洗涤；含碳酸钙的沉淀物进入蓄热式煅烧炉煅烧分解得到氧化钙和二氧化碳，氧化钙循环用于苛化反应，二氧化碳循环用于酚钠盐分解。该废水处理系统可有效实现资源的循环利用，具有良好应用前景。

Description

粗酚提取工艺的废水处理系统

技术领域

本公开涉及化工技术领域，具体涉及一种粗酚提取工艺的废水处理系统。

背景技术

煤焦油中的酚主要集中在酚油和萘油中，分别占焦油总酚量的35.1％和38.6％，其次是洗油，占13％，因而提取粗酚的原料油主要是酚油和萘油或包括酚油、萘油、洗油在内的三混馏分。为了提高原料中酚的集中度，粗酚提取的原料一般就选择酚、萘、洗三混馏分，此时，酚集中度可达到86％以上。粗酚提取的方式为馏分洗涤和酚钠分解。

在馏分洗涤过程中，因酚类化合物带有酚羟基，具有弱酸性，能同碱反应生成酚钠盐，因此工业上粗酚的提取都是采用氢氧化钠水溶液洗涤焦油三混馏分得到酚钠盐。

馏分洗涤后进行酚钠分解，因酚钠盐属于强碱弱酸盐，通过采用比酚酸性强的酸可将其分解得到粗酚。工业上一般采用硫酸分解法或二氧化碳分解法进行酚钠分解。其中，硫酸分解法的工艺线路较短，原国内企业大都选择硫酸分解法，但硫酸分解法设备与管道的腐蚀严重，而且硫酸钠废水处理困难，已逐步被淘汰。二氧化碳分解法相对于硫酸分解法来说其工艺线路较长，但采取二氧化碳分解法可彻底解决设备的腐蚀和废液的处理问题。

采用二氧化碳分解法需要有可靠稳定的二氧化碳来源。二氧化碳分解气源可采用液体二氧化碳汽化、焦炉烟道废气、化肥厂二氧化碳废气和管式炉尾气等几种，为保证分解效果，要求烟道废气的二氧化碳含量不低于15％～17％。

二氧化碳分解酚钠盐在得到粗酚的同时产生碳酸钠溶液，碳酸钠溶液作为废水，若不回收利用，就送往污水处理装置进行处理。若配上苛化设备，可利用碳酸钠溶液与石灰的苛化反应，产生氢氧化钠溶液和含碳酸钙的沉淀物物，氢氧化钠溶液经蒸发浓缩至浓度12％～14％可送往馏分洗涤单元进行利用，而碳酸钙因含有少许有机物，只能作为危险固废委托有资质的固废处理单位进行处理。

因此，如何在粗酚提取过程中实现变废为利，循环利用反应原料和产物，取得更好的经济效益、环保效益和社会效益是本领域亟待解决的技术问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种粗酚提取工艺的废水处理系统，以解决现有粗酚提取过程中产生的碳酸钠废水处理不当，而造成处理成本高、资源浪费以及环境污染等问题。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开提供一种粗酚提取工艺的废水处理系统，粗酚提取工艺包括对原料油馏分洗涤得到酚钠盐，酚钠盐进入分解塔经二氧化碳分解得到粗酚和含碳酸钠的废水，废水处理系统包括：苛化反应器、过滤装置、蒸发装置和蓄热式煅烧炉，其中苛化反应器的进液口连接分解塔的废水出口，用于进行碳酸钠的苛化反应，得到含碳酸钙和氢氧化钠的混合液；过滤装置的进液口连接苛化反应器的出液口，用于过滤混合液，得到稀碱液和含碳酸钙的沉淀物；蒸发装置的进液口连接过滤装置的出液口，用于对稀碱液进行浓缩得到浓碱液，以循环用于馏分洗涤；蓄热式煅烧炉的进料口连接过滤装置的出料口，蓄热式煅烧炉的出料口连接苛化反应器的出料口，蓄热式煅烧炉的出气口连接分解塔的进气口；其中，含碳酸钙的沉淀物进入蓄热式煅烧炉煅烧分解得到氧化钙和二氧化碳，氧化钙循环用于苛化反应，二氧化碳循环用于酚钠盐分解。

根据本公开的一个实施方式，蒸发装置包括依次连接的一级蒸发器和二级蒸发器。

根据本公开的一个实施方式，一级蒸发器的进气口连接所述蓄热式煅烧炉的出气口，一级蒸发器的出气口连接分解塔的进气口，所述煅烧分解产生的烟气经所述一级蒸发器换热后进入所述分解塔。

根据本公开的一个实施方式，蓄热式煅烧炉与二级蒸发器之间设有供热管道，煅烧分解得到的氧化钙经冷却释放的热量通过所述供热管道作为二级蒸发器的热源。

根据本公开的一个实施方式，蓄热式煅烧炉还设有除尘器。

由上述技术方案可知，本公开的有益效果在于：

本公开提供了一种新的粗酚提取工艺的废水处理系统，利用该废水处理系统处理粗酚提取工艺中产生的碳酸钠废水，一方面可获得高浓度氢氧化钠溶液，进而送往馏分洗涤单元重复循环利用，另一方面，利用蓄热式煅烧炉将苛化反应产生的碳酸钙加热分解成氧化钙和二氧化碳，碳酸钙所附有的少许有机物挥发后和分解的二氧化碳进煅烧炉炉膛进行燃烧而消耗掉，富含二氧化碳的煅烧炉烟气经冷却后去分解酚钠盐，氧化钙去参与苛化反应，实现了真正意义上的变废物为资源，循环利用。采用本公开的废水处理系统实施废水处理后可取得良好的经济效益、环保效益和社会效益。

附图说明

为了让本公开实施例能更容易理解，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件未必按照比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。

图1是本公开一实施方式的粗酚提取工艺的废水处理系统结构示意图；

图2是本公开一个实施方式的粗酚提取工艺的废水处理方法的工艺流程图。

其中，附图标记说明如下：

100：苛化反应器

200：过滤装置

301：一级蒸发器

302：二级蒸发器

3011、3021：烟气冷凝器

400：蓄热式煅烧炉

401：除尘器

A：馏分洗涤单元

B：分解塔

C：尾气净化塔

I：供热管道

具体实施方式

体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。

在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。

参阅图1，其代表性地示出了本公开提出的一示例性实施方式的粗酚提取工艺的废水处理系统结构示意图。本公开提出的废水处理系统是以应用于粗酚提取工艺为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本公开的相关设计应用于其他类型的工艺废水处理中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本公开提出的废水处理系统的原理的范围内。

如图1所示，在本实施方式中，本公开提出的粗酚提取工艺的废水处理系统主要包括苛化反应器100、过滤装置200、蒸发装置和蓄热式煅烧炉400，其中蒸发装置可以包括依次连接的一级蒸发器301和二级蒸发器302。需说明的是，图1仅是该废水处理系统的部分示意图，并未示出如循环泵、分布器等结构。配合参阅图2，图2为本公开一个实施方式的粗酚提取工艺的废水处理方法的工艺流程图。下面将结合上述附图，对本公开提出的粗酚提取工艺的废水处理系统的一示例性实施方式的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

根据本公开，粗酚提取工艺主要包括馏分洗涤和酚钠分解。如图1所示，原料油馏分例如煤焦油的酚、萘、洗混合馏分进入馏分洗涤单元A进行馏分洗涤得到酚钠盐，所得酚钠盐进入分解塔B经二氧化碳分解得到粗酚和含碳酸钠的废水。在现有技术中，该废水若不回收利用，就送往污水处理装置进行处理。若配上苛化设备，可利用碳酸钠溶液与石灰的苛化反应，产生氢氧化钠溶液和含碳酸钙的沉淀物，氢氧化钠溶液经蒸发浓缩至浓度12％～14％可送往馏分洗涤单元进行利用，而碳酸钙因含有少许有机物，只能作为危险固废委托有资质的固废处理单位进行处理。为了解决酚钠盐分解过程中废水、废渣的回收利用问题，本公开的实用新型人采用了新的废水处理系统。

结合图1和图2所示，该粗酚提取工艺的废水处理系统包括苛化反应器100、过滤装置200、蒸发装置和蓄热式煅烧炉400，其中蒸发装置可以包括依次连接的一级蒸发器301和二级蒸发器302。苛化反应器100的进液口连接分解塔B的废水出口，过滤装置200的进液口连接苛化反应器100的出液口，一级蒸发器301的进液口连接过滤装置200的出液口，一级蒸发器301的出液口连接二级蒸发器302的进液口；蓄热式煅烧炉400的进料口连接过滤装置200的出料口，蓄热式煅烧炉400的出料口连接苛化反应器100的出料口，蓄热式煅烧炉400的出气口连接分解塔B的进气口。在一些实施例中，蓄热式煅烧炉400还设有除尘器401。

下面结合上述废水处理系统的结构及连接关系具体说明采用该粗酚提取工艺的废水处理系统进行废水处理的工艺过程。

首先，当酚钠盐进入分解塔B经二氧化碳分解得到粗酚和含碳酸钠的废水后，该含碳酸钠的废水经分解塔B的废水出口出水进入苛化反应器100，与苛化反应器100中的石灰进行苛化反应，得到含碳酸钙(CaCO₃)和氢氧化钠(NaOH)的混合液。

接着，混合液经苛化反应器100的出液口进入过滤装置200进行过滤。其中过滤装置200可采用密闭的全自动过滤机，也可设置多个过滤机组成的过滤机组，本公开不限于此。混合液经过滤装置200过滤后得到稀碱液和含碳酸钙的沉淀物，

对于稀碱液，其为氢氧化钠质量百分浓度不超过11％的氢氧化钠溶液。经过滤后得到的稀碱液通过氢氧化钠溶液接收槽收集，经氢氧化钠溶液泵送往一级蒸发器301和二级蒸发器302进行浓缩处理。如图1所示，一级蒸发器301和二级蒸发器302依次连接，稀碱液经一级蒸发器301和二级蒸发器302进行浓缩处理后，得到浓碱液。其中浓碱液中氢氧化钠的质量百分浓度为12％～14％，该浓碱液可直接回收循环用于馏分洗涤脱酚。

对于含碳酸钙的沉淀物，其经过滤装置200过滤后以碳酸钙沉淀物滤饼的形式进入蓄热式煅烧炉400的滤饼料斗，也即进料口。蓄热式煅烧炉的燃料一般为天然气或煤气，但本公开不限于此。该蓄热式煅烧炉包括预热段、煅烧段和冷却段，煅烧温度一般为800℃～1300℃。通过蓄热室可大幅度回收能量。

碳酸钙在蓄热式煅烧炉400内分解成氧化钙(CaO)和二氧化碳(CO₂)。其中CaO经冷却后可释放大量热量，在一些实施例中，蓄热式煅烧炉400和二级蒸发器302之间设有供热管道I，CaO经冷却后释放的热量通过该供热管道I进入二级蒸发器302作为热源，从而使该部分能源得到充分利用。冷却后的CaO则可继续进入苛化反应器100作为反应原料循环使用。

过滤后得到的含碳酸钙的沉淀物一般还会含有少量的水分及酚等有机物，在蓄热式煅烧炉400内少量的有机物蒸汽、水蒸气和碳酸钙分解的二氧化碳从炉顶移出，进入除尘器401进行除尘，之后再进入蓄热式煅烧炉400的炉膛内进行焚烧。少量的有机物燃烧后生成的二氧化碳混入蓄热式煅烧炉400的烟气中，提高了烟气中的二氧化碳含量，使二氧化碳含量可达20％以上，以使得该CO₂浓度下的烟气可进入分解塔B循环利用。

如图1所示，在一些实施例中，蓄热式煅烧炉400产生的烟气通过一级蒸发器301换热后再进入分解塔B。具体地，一级蒸发器301的进气口连接所述蓄热式煅烧炉400的出气口，一级蒸发器301的出气口连接分解塔B的进气口，煅烧分解产生的烟气经蓄热式煅烧炉400的蓄热器冷却至130℃左右进入一级蒸发器301作为一级蒸发器的热源，同时烟气从一级蒸发器301换热后送往分解塔B进行循环利用，作为分解塔的二氧化碳气源。一级蒸发器301和二级蒸发器302还分别设有烟气冷凝器3011、3021(也是加热器)。烟气中的水蒸气在烟气冷凝器3011、3021中冷凝后可作为冷凝水进行循环水补水。

综上，通过该废水处理系统的处理，含碳酸钠的废水经苛化反应器处理后生成的稀碱液和碳酸钙都得到了有效回收利用。

所得稀碱液经蒸发浓缩后可获得12％～14％浓度的氢氧化钠溶液，从而送往馏分洗涤单元进行重复利用。进一步地，经该氢氧化钠溶液馏分洗涤后的中性酚钠盐，在分解前吹除其中的油类杂质，使其成为净酚钠。中性酚钠槽中的中性酚钠，由酚钠蒸吹泵送入酚钠换热器，与蒸吹釜排出的气体换热，然后进入酚盐蒸吹釜的蒸吹柱，蒸吹釜用导热油加热酚钠盐溶液产生蒸汽，进行蒸吹蒸汽而替代直接蒸汽，以减少废水量。吹出水和中性油的净酚钠，经净酚纳冷却器冷却后，流入净酚钠槽。蒸吹柱顶部汽体在酚钠换热器与中性酚钠换热后，再用循环水冷却到50℃，然后进入油水分离器，分离水流入焦油蒸馏装置的酚水槽，中性油流入酚油槽。

接着，进行酚盐分解。蓄热式煅烧炉400产生的烟气送入分解塔B循环利用，其中分解塔B包括一次分解塔和二次分解塔(未图示)。具体地，蓄热式煅烧炉400产生的烟气经冷却后由罗茨鼓风机送入一次分解塔的上段、下段，二次分解塔的上段、下段。净酚钠经一次分解泵送入一次分解塔上段与上升的烟气逆流接触，然后流入分解塔下段，再次同烟气逆流接触进行分解，粗酚和碳酸钠混合液流入塔底分离器，粗酚从上部排出至一次分解中间槽，碳酸钠从底部排出至碳酸钠槽。一次分解中间槽的粗酚初次产品中含有少量未分解的酚钠，再送至二次分解塔顶部进行分解，同样经上、下段二次分解后，于塔底进行分离，分解后的粗酚自流至粗酚槽，碳酸钠溶液从底部排至碳酸钠槽。一次分解塔、两次分解塔逸出的废气进入尾气净化塔C，用酚钠盐进行净化、水洗塔洗涤净化后，然后排至厂区尾气系统进管式炉燃烧。

经验证，一方面，采用本公开的废水处理系统可获得副产浓度14％左右的氢氧化钠溶液约8000t，该部分氢氧化钠溶液可直接用于馏分洗涤脱酚，大大提高了回收利用率，节约成本；另一方面，碳酸钙通过蓄热式煅烧炉加热分解成氧化钙和二氧化碳，氧化钙去参与苛化反应，碳酸钙分解的二氧化碳和碳酸钙附有的少许有机物挥发并燃烧后产生的二氧化碳，可使煅烧炉烟气中二氧化碳浓度达到20％以上，从而使该部分烟气可进入分解塔循环利用，确保酚钠分解率达到99％以上，所得粗酚含水10％以下。粗酚的各项指标符合YB/T5079-2012的规定。

采用本公开的废水处理系统每年可以节约二氧化碳900t、干基98％以上纯度氧化钙1200t，减少外排碳酸钙固体2100t。此外，本公开的蓄热式煅烧炉采用蓄热式高温低氧燃烧法，高温低氧燃烧具有大幅度节能和大幅度降低氮氧化物排放的优越性，因此蓄热式煅烧炉不仅节能，还可实现了氮氧化物的超低排放。总之，本公开的粗酚提取工艺的废水处理系统和废水处理方法充分体现了循环经济的要求，并且节能、安全、环保，实现了真正意义上的变废物为资源，循环利用。

本领域技术人员应当注意的是，本公开所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本公开的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本公开不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种粗酚提取工艺的废水处理系统，所述粗酚提取工艺包括对原料油馏分洗涤得到酚钠盐，所述酚钠盐进入分解塔经二氧化碳分解得到粗酚和含碳酸钠的废水，其特征在于，所述废水处理系统包括：

苛化反应器，所述苛化反应器的进液口连接所述分解塔的废水出口，用于进行碳酸钠的苛化反应，得到含碳酸钙和氢氧化钠的混合液；

过滤装置，所述过滤装置的进液口连接所述苛化反应器的出液口，用于过滤所述混合液，得到稀碱液和含碳酸钙的沉淀物；

蒸发装置，所述蒸发装置的进液口连接所述过滤装置的出液口，用于对所述稀碱液进行浓缩得到浓碱液，以循环用于所述馏分洗涤；及

蓄热式煅烧炉，所述蓄热式煅烧炉的进料口连接所述过滤装置的出料口，所述蓄热式煅烧炉的出料口连接所述苛化反应器的出料口，所述蓄热式煅烧炉的出气口连接所述分解塔的进气口；其中，所述含碳酸钙的沉淀物进入所述蓄热式煅烧炉煅烧分解得到氧化钙和二氧化碳，所述氧化钙循环用于所述苛化反应，所述二氧化碳循环用于所述酚钠盐分解。

2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述蒸发装置包括依次连接的一级蒸发器和二级蒸发器。

3.根据权利要求2所述的废水处理系统，其特征在于，所述一级蒸发器的进气口连接所述蓄热式煅烧炉的出气口，所述一级蒸发器的出气口连接所述分解塔的进气口，所述煅烧分解产生的烟气经所述一级蒸发器换热后进入所述分解塔。

4.根据权利要求2所述的废水处理系统，其特征在于，所述蓄热式煅烧炉与所述二级蒸发器之间设有供热管道，所述煅烧分解得到的氧化钙经冷却释放的热量通过所述供热管道作为所述二级蒸发器的热源。

5.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述蓄热式煅烧炉还设有除尘器。

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