鲁奇炉废水脱酚处理研究

袁亚民，戚凤英，吴文颖

（1.云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南开远 661600；2.赛鼎工程有限公司，山西太原 030032）

鲁奇炉废水脱酚处理研究

袁亚民1，戚凤英1，吴文颖2

（1.云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南开远 661600；2.赛鼎工程有限公司，山西太原 030032）

为了提高鲁奇炉废水的脱酚效率，通过在中油中添加助剂的方法来强化和提升中油萃取体系对酚的萃取能力，尤其是提高对多元酚的萃取率。研究了含酚废水pH值、萃取级数及助剂添加量等萃取条件对中油萃取体系的影响。结果表明，含酚废水pH6～7、萃取级数为3级、助剂添加量为10%时，中油－MIBK萃取体系对多元酚的脱除率达到45.26%，这一数值既能达到后序工段的要求，又比较经济。

鲁奇炉；含酚废水；萃取；挥发酚；多元酚

云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司（以下简称本公司）采用德国鲁奇炉气化技术，以劣质褐煤为原料生产合成气。气化过程中会产生大量的含酚废水，其水质成分非常复杂（含有焦油、酚、氨、H2S、CO2等物质），是一种典型的有毒、有害、难降解的工业废水。其中，酚的质量浓度约为4.5 g／L，属于高浓度含酚废水，需要进行酚类物质的回收。废水的主要成分见表1所示。

表1 鲁奇炉废水水质指标Table 1 Lurgi furnace wastewater quality indicators

本公司原采用的脱酚方法为异丙醚萃取法和中油萃取法。经工艺路线优化和节能改造后，只保留中油萃取脱酚路线，萃取后的含酚废水基本能满足进入生化处理的要求。但在生化处理后的出水中，COD一直高于排放标准，使后序工段的高级氧化反应负荷很重。COD高的原因是废水中的多元酚脱除率太低（萃取段去除率只有18%），进入生化工段后又很难通过微生物降解，甚至使微生物失活。

本文结合公司实际情况，以自产的中油为主要原料，通过在中油中添加适当助剂来强化和提升中油萃取体系对酚的萃取能力，尤其是对多元酚的萃取能力，使废水中的酚类物质尽可能转移到萃取剂中来，这样，既充分回收了酚，又减轻了后序生化工序的处理负荷，使生化过程易于控制，出水品质保持稳定。

1 高浓度含酚废水的处理方法

含酚废水是一种污染范围极广的工业废水在我国水污染控制中被列为重点解决的有害废水之一［1－2］。

含酚废水的处理方法很多，目前主要有焚烧、缩聚回收、混凝、电催化和溶剂萃取法来处理高浓度含酚废水。但是，焚烧处理费用高，不适用于我国国情，缩聚不适用于我国煤焦化行业，混凝除酚效果不好，而光催化不适合处理高浓度的含酚废水［3－4］，所以，采取溶剂萃取法是处理煤气化高浓度含酚废水的主要方法。

2 本公司中油萃取现状

新鲜中油经碱洗脱酚后与含酚废水在萃取塔里逆流接触，废水中的酚逐步转入中油中而被脱除，脱酚后的废水从萃取塔底流出。萃取级数为一级，含酚废水pH为9～10时，含酚废水中挥发酚和多元酚萃取效率见图1所示。

图1 挥发酚和多元酚萃取效率统计图Figure 1 Extraction efficiency charts of volatile phenol and polyphenol

现有的中油萃取为碱性条件下的一级萃取工艺。由图1看出，挥发酚萃取效率基本在90%～95%之间，而多元酚萃取效率在15%～20%之间（折算平均总酚萃取率为81.4%）。

根据酚类物质的特性，在酸性条件下酚以分子态形态存在溶液中，有利于萃取和吸附的进行；而在碱性条件下酚与碱作用发生解离，在水相中的溶解度增大，不利于萃取［5－6］。故试验中通过控制一定的pH值，增加萃取级数来提升酚的萃取效率。

把含酚废水的pH调整为6～7，萃取级数增加时的萃取效果如表2所示。由表2看出，含酚废水pH变为6～7、萃取级数增加为3级后，中油对挥发酚的萃取率已能达到99%，而对多元酚的萃取效率有一定提升，但仍不明显。

3 不同萃取剂的萃取效果

酚的萃取剂主要为二异丙基醚和甲基异丁基酮（MIBK）。二异丙基醚对单元酚萃取效率为99.6%对多元酚为60%；甲基异丁基酮对单元酚萃取效率＞96.7%，对多元酚萃取效率为80%～88%。哈尔滨气化厂采用单塔加压侧线抽提塔＋萃取塔技术，萃取剂采用甲基异丁基酮，实践证明了甲基异丁基酮对多元酚的萃取效果更好［7－8］。

表3列举了不同萃取剂的萃取效果，其中混合为乙酸丁酯与MIBK按1∶1混和而成。

由表3看出，控制含酚废水的pH为6～7，萃取级数为3级后，6种萃取剂对挥发酚的萃取率均接近100%，对多元酚酚的萃取率也比中油萃取率（34.8%）有一定的提升。

4 中油萃取的改进

有关文献报道了乙酸丁酯、MIBK、TBP－煤油、二异丙醚、吡啶等在相同条件下的脱酚情况，其中的MIBK对酚类有很好的萃取效率［9－10］。但考虑到吡啶、磷酸丁酯和乙酸丁酯的易水解性，二异丙醚的易挥发性等情况，因此，选择MIBK加入中油中作为强化剂，并考察它们对多元酚的萃取效果。

4.1 不同MIBK加入量对酚的萃取效率

试验中，除MIBK加量不同，其他萃取条件同表3。MIBK的加入量分别为0、5%、10%、15%、20%、50%、100%，结果见表4。

由表4看出，当助剂MIBK的加入量逐渐增加至100%时，多元酚的去除效率也逐渐增加。但考虑到公司的实际成本核算，确定MIBK在中油中的添加比例为10%比较经济。此时，多元酚的萃取率可提高27.1个百分点（原为18.16%），总酚萃取率可提高8.54个百分点（原为74.21%）。

表2 含酚废水pH值和萃取级数改变后的萃取效果Table 2 pH value of phenolic wastewater and extraction efficiency after the change of extraction stages

表3 不同萃取剂对酚的萃取效果Table 3 Phenol extraction efficiency of different extraction solvent

表4 不同MIBK加入量对酚的萃取效果Table 4 Phenol extraction efficiency with different amount MIBK

4.2 中油－MIBK萃取体系出水水质

含酚废水经中油－MIBK萃取体系萃取后的水质情况与现工况中油萃取的水质情况对比见表5所示。

由表5看出，在中油萃取体系中添加10% MIBK助剂后，萃取出水的水质情况显著提升，尤其是多元酚的提升达到了预期效果。与中油萃取效率相比，多元酚的萃取提升率达60.9%，总酚和COD提升率分别为9.9%、0.3%。

表5 中油－MIBK萃取前后水质对比表Table 5 Water quality comparable table before and after extraction of oil－MIBK

5 结论

本文以自产的中油为主要原料，通过在中油中添加适当助剂来强化和提升中油萃取体系对酚的络合萃取能力。研究确定了中油－MIBK萃取体系中MIBK的加入量为10%时，可使酚水中多元酚的萃取提升率达60.9%，总酚和COD提升率分别为9.9%、10.3%。

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Wastewater DephenolTreatment of Lurgi Furnace

YUAN Ya－min1，QI Feng－ying1，WU Wen－ying2

（1.Yunnan Jiehua Clean Energy Development Co.，Ltd.Jiehua Chemical Branch，Kaiyuan 661600，China；2.Saiding Engineering Co.，Taiyuan 030032，China）

In order to improve the efficiency of wastewater dephenol of Lurgi furnace，by adding additives in the oil to strengthen and enhance the capacity of the oil extraction system for extracting phenol，particularly to improve the extraction yield of polyphenols.The effects of pH value of phenolic wastewater，extraction stages and added amount of additives of oil extraction conditions on the extraction system were studied.The results showed that phenolic wastewater with pH value of 6 to 7，the three extraction stages，additives dosage with10 percent，the removal rate reached 45.26%for CNPC－MIBK polyphenol extraction system，and achieved the requirements of section order，and was relatively economical.

Lurgi furnace；phenolic wastewater；extraction；volatile phenol；polyphenol

X781

A

1004-275X（2014）04-0057-04

12.3969／j.issn.1004-275X.2014.04.016

收稿：2014-05-08

袁亚民（1963－），男，云南蒙自人，工程师，主要从事化工生产管理及节能改造工作。