煤液化污水處理苯酚回收裝置
1.設備概述
苯酚回收裝置是神華煤直接液化的配套子項目。主要處理來自污水汽提裝置的含酚和氨的凈化水，并將回收的氨水送回汽提裝置。脫酚后的稀酚水和氨水一部分送至加氫穩(wěn)定單元回用，另一部分廢水可進入生化處理單元進一步處理，同時可得到粗酚(苯酚及同系物≥83%w)。
該裝置設計為單系列，總生產(chǎn)能力為含酚污水處理93噸/小時，脫酚凈化水排放92.7噸/小時。該裝置操作靈活，較大設計能力為正常設計能力的110%。粗酚年產(chǎn)量為3645噸。設計年運行時間為7440小時。
2.設備的工藝特性
苯酚回收單元采用溶劑萃取原理脫酚，溶劑萃取是從高濃度含酚污水中回收苯酚的主要方法，從而脫酚。在萃取技術方面，萃取脫酚常用的溶劑有苯、重苯、輕油、重溶劑油、二異丙醚(DIPE)、磷酸三丁酯(TBP)、甲基異丁基酮(MIBK)等。我選擇二異丙醚作為單元萃取劑。DIPE萃取脫酚技術廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。DIPE工程應用成熟、可靠、穩(wěn)定，蒸汽消耗低。苯酚回收裝置的工藝流程分為五個部分，即萃取、溶劑和脫氨、溶劑回收、廢液系統(tǒng)和溶劑儲存。
3.過程的基本原理
含酚污水進入旋轉(zhuǎn)萃取塔的上部，與從塔下部注入的二異丙醚逆流接觸。利用酚在萃取劑和水中溶解度的差異，通過液-液傳質(zhì)傳遞溶質(zhì)，萃取酚水中所含的酚，達到組分分離的目的。提取過程包括以下三個步驟:
(1)含酚污水(原料液)和二異丙醚(萃取劑)充分混合接觸，完成溶質(zhì)傳質(zhì)過程；
(2)含溶劑的凈化廢水(萃余相)和萃取物(萃取相)的分離過程；
(3)從萃取相和萃余相中回收萃取劑的過程通常通過蒸餾來回收。
該裝置屬于水-苯酚-二異丙醚體系，二異丙醚與酚水的體積比一般控制在1: 7。該體系的分配系數(shù)在PH 5-8時保持不變，達到8.5后開始急劇下降。水在二異丙醚中的溶解度為0.55%；二異丙醚在水中的溶解度為0.85%(25℃)。
4.脫酚純化水出水超標影響因素分析
4.1萃取溫度、PH值、萃取塔轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和萃取停留時間的影響
裝置運行過程中，萃取溫度在40-45℃范圍內(nèi)，符合二異丙醚較好的萃取溫度指標。稍高的溫度有利于萃取，有利于萃取劑與水的分離，也可以加速水和油的傳質(zhì)過程。但溫度過高，萃取劑在水中的溶解度會增加，隨水損失也會增加，影響脫酚效率。pH值，很難達到PH
4.2萃取劑純度的影響
該裝置萃取劑在運行中反復循環(huán)使用，萃取劑回收主要在酚塔和水塔中。根據(jù)長期運行情況，常壓下在水塔的共沸溫度下(61.4℃，共沸物由3.6%的水和96.4%的二異丙醚組成)分離二異丙醚和水是合適的。通過調(diào)節(jié)回流比、回流溫度和塔頂調(diào)節(jié)閥的開度，將塔頂溫度調(diào)節(jié)到58 ~ 63℃左右，回收的乙醚純度明顯提高。苯酚塔主要用于從萃取液中蒸餾和回收乙醚。通過調(diào)整塔頂回流或改變苯酚塔進料口進料，增加汽提塔盤，降低循環(huán)溶劑中的苯酚含量，提高回收溶劑的純度。根據(jù)長期運行情況，當苯酚塔頂溫度超過70℃時，再生溶劑中苯酚含量明顯加重，再生溶劑乙醚的純度甚至低于87%(見表1)。因此，合理地控制酚塔頂溫度在65-68℃左右，對控制再生溶劑的純度有明顯的效果。
根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，調(diào)整工況后，從水塔頂部冷凝下來的水蒸氣明顯減少，苯酚塔回收的萃取劑中苯酚含量也大大降低，萃取劑的純度明顯提高。
4.3提取率的影響
二異丙醚與酚水的體積比是影響脫酚效果的重要因素。萃取效果取決于溶劑與含酚廢水的體積比，一般控制在1: 7。當然也與含酚廢水中單元酚和多元酚的含量有關。運行中，當出水揮發(fā)酚含量超標時，一般增加乙醚注入量，乙醚與水的比例有時達到1:5(設計1: 7-1: 10)。根據(jù)運行情況，當乙醚注入量過大時，不能有效保證出水水質(zhì)達標，乙醚純度也降低。乙醚比例超過設計值，說明酚塔超負荷，操作不穩(wěn)定，塔頂二異丙醚純度降低，溶劑再生效果差，形成惡性循環(huán)。因此，合理控制乙醚水的萃取比是影響脫酚的重要因素。
4.4含酚污水對石油的影響
含酚污水中的油也是導致苯酚含量超標的原因之一。由于萃取劑和油類物質(zhì)極易互溶，當油類物質(zhì)溶解到萃取劑中時，會污染萃取劑，嚴重時會出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。在相同的萃取比下，萃取劑的實際用量會減少，影響萃取效率。為了解決含酚污水中的油問題，在上游裝置中加入破乳劑強化除油。雖然采取了一系列措施，但效果并不理想。目前唯一的辦法就是提高原水箱液位加強除油，用除油器除油，保證含油量在正常指標范圍內(nèi)。
5.循環(huán)溶劑損耗的原因分析及解決方法
二異丙醚是苯酚回收裝置的循環(huán)溶劑。在裝置運行期間，循環(huán)溶劑的損失很大且難以控制。2015年初，針對循環(huán)溶劑大量流失的現(xiàn)象，中心管理人員分析總結了幾種解決方案，大大提高了循環(huán)溶劑的回收率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
(1)我單位苯酚回收裝置設計了一套水塔側線抽氨。從長期運行效果來看，當蒸汽波動和進料量波動較大時，水塔容易被淹沒，造成中部溫度頻繁波動。從中部側線抽出的介質(zhì)中乙醚含量很高，通過冷卻器進入氨罐，導致氨罐中有大量乙醚。因此，應合理控制氨罐的液位，必要時可安裝界位儀，定期回收氨罐中的乙醚。當氨罐液位較低時，輸送工藝應改為旋轉(zhuǎn)萃取塔，萃取后可回收溶劑。同時，合理控制水塔側線閥位開度在20-40%范圍內(nèi)，特別是在水塔滿水波動的情況下，及時調(diào)整，防止大部分乙醚蒸汽通過側線進入氨罐。
(2)裝置運行過程中，通過分析粗酚產(chǎn)品純度，發(fā)現(xiàn)二異丙醚含量超標。二異丙醚的含量決定了溶劑損失的量。為了減少二異丙醚的損失，必須優(yōu)化工藝操作，嚴格控制酚塔溫度和壓力在指標范圍內(nèi)。運行表明，當酚塔中部溫度控制在80℃左右，底部溫度控制在195℃左右時，粗酚中二異丙醚的含量明顯降低。同時，在操作中，可選擇上進料口增加精餾段的塔板數(shù)，既保證了粗酚產(chǎn)品的純度，又減少了乙醚的損失，還提高了循環(huán)溶劑的質(zhì)量。
(3)乙醚通氣冷卻器與所有與乙醚相關的苯酚回收設備相連，是后期冷卻乙醚蒸汽的設備。冷卻后的液相進入溶劑循環(huán)罐，剩余的不凝性氣體通過乙醚通氣冷卻器頂部的呼吸閥排入大氣。但在長期的生產(chǎn)運行中發(fā)現(xiàn)，乙醚呼吸冷卻器的氣液相線容易堵塞，造成系統(tǒng)壓力升高，裝置波動大，降低了乙醚蒸汽的回收和冷卻效果，導致乙醚浪費。通過總結經(jīng)驗，提出技術改造，在乙醚呼吸氣冷卻器氣相管線中增加蒸汽吹掃管線和檢查排水，定期檢查管線是否堵塞并進行蒸汽吹掃，溶解管線中的晶體和煤粉雜質(zhì)，確保乙醚呼吸管線暢通，更好地回收乙醚，保護環(huán)境。
6.結論
隨著我國工業(yè)化的不斷推進，煤化工也在蓬勃發(fā)展，與此同時，工業(yè)廢水的處理也備受關注。苯酚回收作為煤液化污水處理的子項目，解決了生產(chǎn)中的各種問題，達到了脫酚凈化水的排放標準，不僅為下一步的生化處理奠定了基礎，也為污水零排放做出了貢獻。(來源:中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司)
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