肟化廢水吸附解吸回收甲醇技術(shù)
1.廢水中甲醇的來源
肟化廢水經(jīng)新樹脂吸附解析后的廢水中含有大量用于沖洗樹脂吸附孔的甲醇，會(huì)產(chǎn)生新的高濃度廢水。如果廢水直接焚燒，不僅會(huì)帶來安全挑戰(zhàn)，而且甲醇本身是一種廣泛使用的有機(jī)化學(xué)品，價(jià)格昂貴，消耗量大。處理4t廢水需要約1t甲醇，年消耗甲醇約8000t。需要對(duì)這部分甲醇進(jìn)行回收，每年可節(jié)約1600萬元左右的原料成本，帶來可觀的效益。
2.甲醇回收過程的吸附與分析
從圖1可以看出，芬頓的酸性廢水經(jīng)過樹脂柱吸附分析后，污水進(jìn)入下一步處理過程，分析后的溶液排入粗甲醇罐中混合均勻，甲醇平均濃度(35%wt)。甲醇進(jìn)料泵將粗甲醇泵入精餾塔進(jìn)行精餾，含有有機(jī)大分子的廢水進(jìn)入塔底，甲醇從塔頂精餾濃縮后再次循環(huán)使用。塔底用180℃的蒸汽加熱到98~99℃，甲醇含量降低。分析溶液中的甲醇通過精餾塔的精餾段和甲醇冷凝器冷凝，精制后的甲醇排入甲醇緩沖罐備用。
3.吸附和分析廢水的成分和含量。
污水的成分和含量見表1。
肟化廢水中各種有機(jī)物的沸點(diǎn)見表2。
甲醇、環(huán)己醇、環(huán)己酮和環(huán)己酮肟不形成共沸物，因此從氨肟化廢水中回收甲醇的工藝是可行的。
4.分析純甲醇精餾工藝流程
甲醇精餾工藝流程見圖2。
5.白楊設(shè)計(jì)和計(jì)算
Aspen軟件包括許多模塊，如換熱器、工程經(jīng)濟(jì)、油氣處理、動(dòng)態(tài)模擬等。這些模塊可以相互傳輸數(shù)據(jù)，并自由切換。其計(jì)算結(jié)果詳細(xì)，可生成各種計(jì)算報(bào)告，并作出相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行分析。換熱器設(shè)計(jì)模塊可以生成詳細(xì)的2D和三維圖形，在設(shè)計(jì)制造之前就可以看到實(shí)際效果。利用Aspen軟件模擬氨肟化廢水的吸附分析過程作為設(shè)計(jì)依據(jù)，可以節(jié)省大量的工程設(shè)計(jì)工作量和時(shí)間。
在極性溶液中，選擇NRTL法對(duì)含甲醇污水進(jìn)行模擬計(jì)算，輸入被分析污水中各種物質(zhì)的成分和含量，盡可能輸入所有可能的成分，保證模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性。建立流程中的各種模塊，精餾塔可以選擇DSTWU和RADFRAC模塊。由于甲醇精餾過程相對(duì)簡(jiǎn)單，一塔三器，冷凝器和再沸器，可以用一個(gè)模塊包含所用設(shè)備的全部設(shè)計(jì)計(jì)算。首先用一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算模塊建立塔頂和塔底一個(gè)進(jìn)料兩個(gè)物料的流程，計(jì)算精餾塔的理論塔板數(shù)和較小的回流比，進(jìn)行精餾的詳細(xì)計(jì)算。
刪除DSTWU模塊后，替換為RADFRAC模塊，輸入理論塔板數(shù)、較小回流比和蒸餾率，通過迭代計(jì)算物流數(shù)據(jù)。塔頂排出物為精餾甲醇，塔底為含有大分子有機(jī)物的分析污水。在公用工程選項(xiàng)U-1中填入冷凝器使用的循環(huán)水進(jìn)出口溫度，在U-2中輸入再沸器低壓飽和蒸汽溫度，完成后運(yùn)行模擬，流程模擬完成。填料選型時(shí)，選擇填料類型為CY，輸入填料數(shù)據(jù)，迭代計(jì)算塔徑，修正塔徑大小，計(jì)算后得到精餾塔的圓角塔徑，得到水力計(jì)算數(shù)據(jù)。精餾后精餾塔頂部和底部組分含量見表3。
6.用AspenEDR設(shè)計(jì)換熱器
EDR可以直接從Aspen中調(diào)用流體的物性數(shù)據(jù)，在界面中選擇換熱器的類型，列出模擬過程中所有類型的換熱器，選擇需要設(shè)計(jì)的換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸，將程序傳送到EDR模塊。經(jīng)過設(shè)計(jì)圖樣的計(jì)算，可以計(jì)算出換熱器的最佳尺寸，對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行四舍五入，取120%~150%的設(shè)計(jì)余量，可以得到換熱器的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)冷凝器時(shí)，選擇管殼式換熱器模塊進(jìn)行核算。在選擇BEM的換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算后，將其轉(zhuǎn)換為校核模式，并計(jì)算出冷凝器的尺寸為3000×800(L×D)。同樣，選擇BKU對(duì)塔底再沸器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，經(jīng)過校核計(jì)算，再沸器的尺寸為1500×500(L×D)。再沸器可將含甲醇的污水加熱至沸騰狀態(tài)，使塔底甲醇含量低于下限要求。
7.結(jié)論
1)用精餾塔回收含甲醇的氨化廢水是可行的，甲醇回收率在98%以上，純度可達(dá)99%。肟化廢水中的有機(jī)物和甲醇不形成共沸物，回收的甲醇純度高。
2)利用Aspen對(duì)甲醇回收流程進(jìn)行模擬，不僅可以節(jié)省大量的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間，而且計(jì)算結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)吻合較好，設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確。(來源:湖南百利工程技術(shù)有限公司)
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