酚氨回收生产工艺关键控制点

2017-03-02白雪

化工设计 2017年6期

关键词：异丙基焦油乳化

白雪

山西省化工设计院太原 030024

酚氨回收生产工艺关键控制点

白雪*

山西省化工设计院太原 030024

介绍酚氨废水工业处理过程中的关键控制点，分析油含量、pH值、相比对酚氨废水处理的影响。结合工业运行数据，探讨工业实际应用中较适宜的油含量、pH值、相比参数。

油含量 pH值相比

某些煤气化过程中会产生焦油、酚、氨等物质，这些物质大部分进入洗气废水中，称为酚氨废水，废水中含有挥发酚和不挥发酚，多环芳烃、氨氮等化合物。酚氨废水的处理一直是化工焦化企业面临的难题之一。国内外普遍采用萃取技术，酚氨回收装置是酚氨废水处理的关键装置，其效果直接关系到后续生化处理的可能性。在实际生产过程中，油含量、pH值、相比都在很大程度上影响酚氨回收装置的处理效果。

1 油含量

酚氨废水中的悬浮物与油类的含量会污染萃取剂，降低溶剂的分配系数，严重时使溶剂中毒不能重复利用。而且，酚氨废水油含量高会使废水产生乳化，油水无法分离，出水恶化，溶剂大量流失，甚至使萃取无法进行[1]。此外，乳化物还会聚积在萃取塔内的筛板上及换热器内，堵塞设备，影响生产能力及产品质量，导致频繁停车进行清洗，生产极其不稳。

破坏乳化物就必须除掉酚水中亲水性的物质——焦油。在酚水处理过程先期，经过重力沉降预处理原料酚水，分离出尘、煤焦油、中油。工业实际运行中多采用自然沉降，使酚氨废水在酚水中间槽中经二级至三级沉降处理分离尘、焦油，并根据原料酚水增设溢流脱油设施，使酚水槽内的中油，焦油及时分离出来，进一步增强焦油和酚水的分离效果。

工业运行数据显示，采用甲基异丙基酮为萃取剂时，要求油含量<1500mg/L，醋酸丁酯对油更加敏感，采用醋酸丁酯为萃取剂时，要求油含量<1000 mg/L。

2 pH值

煤气化过程中产生的NH3、H2S、 SO2、羧酸和有机碱等物质混入煤气中，随着煤气温度的降低，这些酸碱性物质部分溶于冷凝含酚废水中，使含酚废水呈不同的酸碱性[2]。

pH值影响苯酚等在水中的解离程度，而目前已经实现工业化的酚氨废水回收萃取剂(二异丙醚、甲基异丁酮等)只萃取游离的酚类。根据文献报道[3,4], pH值在微酸性和中性时，萃取效果最佳；在pH>8时，酚开始发生电离： PhOHPhO + H+；当pH>9时，随着pH值的增大，离解更加显著；当pH值>10时，超过一半的酚会发生电离。此外，原料酚水pH值高容易造成乳化现象，资料表明[5,6]，如果原料酚水pH值大于9时，原料酚水乳化严重，如果pH值介于8.5～9之间，则凝液有分离的趋向，pH值小于8.5时，焦油酚水静置亦能很快地进行分离。如果在酸性条件下，焦油酚水中的油类物质发生聚合反应，能达到良好的分离效果。

原料酚水中含有大量的氨，使得酚水的pH值偏高，一般在pH值8.5～10，与适宜萃取的工艺要求条件pH 5～8偏差较大。对酚氨废水进行酸化处理时，由于水中存在大量的氨类，加入酸后会形成缓冲体系，若想将废水酸化到较低的pH值，所需的酸量巨大，成本急剧升高。因此，在工业化实际运用中，采取蒸氨的方法脱出废水中的氨类。采用二异丙醚为萃取剂时，原有酚氨回收装置流程为脱酸→萃取→脱氨，废水的pH值在9～10.5，对二异丙基醚萃取效果影响很大，在萃取剂二异丙基醚用量增加的条件下处理后的污水中总酚含量仍高达1300 mg/L，难以达到原设计萃取效果。将原有工艺变为脱酸→脱氨→萃取，有效降低了酚氨废水进入萃取塔时的pH，改进后的水质达到适宜萃取的酸碱度要求，工艺改进后，NH3脱除效果明显，脱氨后的煤气水pH平均为7.5，与脱氨前pH值相比下降了1.5，有力地改善了萃取塔的进水水质，为提高二异丙基醚萃取效率提供了条件[7]。

3 相比

相比(R)是溶剂相与废水相的体积比，在萃取过程中，相比的选择影响萃取塔级数和萃余相酚浓度。一般来说，相比愈大，萃取塔的级数愈低，萃余相的酚浓度也愈低，但溶剂循环量大，再生费用也随之增加；相比愈小，萃取塔的级数增加，造成设备投资增大。因此，R一般在满足工艺指标(酚浓度)和设备指标(萃取级数)的情况下愈小愈好。

哈尔滨某厂原70t/h酚氨回收装置采用转盘萃取塔，以二异丙醚为萃取剂，相比为1∶10时，经过转盘萃取塔处理后，酚脱除率可达90%；相比为1∶5时，酚脱除率降为75%；实际运行中，相比控制1∶5左右[8]。

河南某厂采用该厂原有四级错流萃取塔，以甲基异丙基酮为萃取剂，相比大于1∶6时，四级错流萃取后废水中酚浓度均在400 mg / L以下，但R过大时对原材料和能量的消耗比较大，成本急剧增加，确定萃取R控制在1∶5.5左右比较合理[9]。