酚氨回收生產工藝關鍵控制點

白 雪

山西省化工設計院 太原 030024

酚氨回收生產工藝關鍵控制點

白 雪*

山西省化工設計院 太原 030024

介紹酚氨廢水工業處理過程中的關鍵控制點，分析油含量、pH值、相比對酚氨廢水處理的影響。結合工業運行數據，探討工業實際應用中較適宜的油含量、pH值、相比參數。

油含量 pH值 相比

某些煤氣化過程中會產生焦油、酚、氨等物質，這些物質大部分進入洗氣廢水中，稱為酚氨廢水，廢水中含有揮發酚和不揮發酚，多環芳烴、氨氮等化合物。酚氨廢水的處理一直是化工焦化企業面臨的難題之一。國內外普遍采用萃取技術，酚氨回收裝置是酚氨廢水處理的關鍵裝置，其效果直接關系到后續生化處理的可能性。在實際生產過程中，油含量、pH值、相比都在很大程度上影響酚氨回收裝置的處理效果。

1 油含量

酚氨廢水中的懸浮物與油類的含量會污染萃取劑，降低溶劑的分配系數，嚴重時使溶劑中毒不能重復利用。而且，酚氨廢水油含量高會使廢水產生乳化，油水無法分離，出水惡化，溶劑大量流失，甚至使萃取無法進行[1]。此外，乳化物還會聚積在萃取塔內的篩板上及換熱器內，堵塞設備，影響生產能力及產品質量，導致頻繁停車進行清洗，生產極其不穩。

破壞乳化物就必須除掉酚水中親水性的物質——焦油。在酚水處理過程先期，經過重力沉降預處理原料酚水，分離出塵、煤焦油、中油。工業實際運行中多采用自然沉降，使酚氨廢水在酚水中間槽中經二級至三級沉降處理分離塵、焦油，并根據原料酚水增設溢流脫油設施，使酚水槽內的中油，焦油及時分離出來，進一步增強焦油和酚水的分離效果。

工業運行數據顯示，采用甲基異丙基酮為萃取劑時，要求油含量<1500mg/L，醋酸丁酯對油更加敏感，采用醋酸丁酯為萃取劑時，要求油含量<1000 mg/L。

2 pH值

煤氣化過程中產生的NH3、H2S、 SO2、羧酸和有機堿等物質混入煤氣中，隨著煤氣溫度的降低，這些酸堿性物質部分溶于冷凝含酚廢水中，使含酚廢水呈不同的酸堿性[2]。

pH值影響苯酚等在水中的解離程度，而目前已經實現工業化的酚氨廢水回收萃取劑(二異丙醚、甲基異丁酮等)只萃取游離的酚類。根據文獻報道[3,4], pH值在微酸性和中性時，萃取效果最佳；在pH>8時，酚開始發生電離： PhOHPhO + H+；當pH>9時，隨著pH值的增大，離解更加顯著；當pH值>10時，超過一半的酚會發生電離。此外，原料酚水pH值高容易造成乳化現象，資料表明[5,6]，如果原料酚水pH值大于9時，原料酚水乳化嚴重，如果pH值介于8.5～9之間，則凝液有分離的趨向，pH值小于8.5時，焦油酚水靜置亦能很快地進行分離。如果在酸性條件下，焦油酚水中的油類物質發生聚合反應，能達到良好的分離效果。

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，與適宜萃取的工藝要求條件pH 5～8偏差較大。對酚氨廢水進行酸化處理時，由于水中存在大量的氨類，加入酸后會形成緩沖體系，若想將廢水酸化到較低的pH值，所需的酸量巨大，成本急劇升高。因此，在工業化實際運用中，采取蒸氨的方法脫出廢水中的氨類。采用二異丙醚為萃取劑時，原有酚氨回收裝置流程為脫酸→萃取→脫氨，廢水的pH值在9～10.5，對二異丙基醚萃取效果影響很大，在萃取劑二異丙基醚用量增加的條件下處理后的污水中總酚含量仍高達1300 mg/L，難以達到原設計萃取效果。將原有工藝變為脫酸→脫氨→萃取，有效降低了酚氨廢水進入萃取塔時的pH，改進后的水質達到適宜萃取的酸堿度要求，工藝改進后，NH3脫除效果明顯，脫氨后的煤氣水pH平均為7.5，與脫氨前pH值相比下降了1.5，有力地改善了萃取塔的進水水質，為提高二異丙基醚萃取效率提供了條件[7]。

3 相比

相比(R)是溶劑相與廢水相的體積比，在萃取過程中，相比的選擇影響萃取塔級數和萃余相酚濃度。一般來說，相比愈大，萃取塔的級數愈低，萃余相的酚濃度也愈低，但溶劑循環量大，再生費用也隨之增加；相比愈小，萃取塔的級數增加，造成設備投資增大。因此，R一般在滿足工藝指標(酚濃度)和設備指標(萃取級數)的情況下愈小愈好。

哈爾濱某廠原70t/h酚氨回收裝置采用轉盤萃取塔，以二異丙醚為萃取劑，相比為1∶10時，經過轉盤萃取塔處理后，酚脫除率可達90%；相比為1∶5時，酚脫除率降為75%；實際運行中，相比控制1∶5左右[8]。

河南某廠采用該廠原有四級錯流萃取塔，以甲基異丙基酮為萃取劑，相比大于1∶6時，四級錯流萃取后廢水中酚濃度均在400 mg / L以下，但R過大時對原材料和能量的消耗比較大，成本急劇增加，確定萃取R控制在1∶5.5左右比較合理[9]。

4 結語

(1)采用酚氨回收裝置處理酚氨廢水要嚴格控制原水中的油含量，盡量避免油進入萃取系統，油含量高會直接導致乳化和萃取劑中毒，采用甲基異丙基酮為萃取劑時油含量一般控制在1500mg/L以下，采用醋酸丁酯為萃取劑時需控制在1000mg/L以下。

(2)較低的pH值有利于萃取的進行，且有利于油析出，防止乳化的產生。二異丙醚、甲基異丙基酮、醋酸丁酯均在酸性條件下萃取效果好，工業實際運行中多采用蒸氨的方法脫氨以降低pH值，經過工藝改進后，將脫氨置于萃取前，原料酚水的pH值可降至8左右，基本滿足萃取要求。

(3)一般情況下，相比在滿足出水指標和運行成本的情況下愈小愈好，工業實際運行中，酚氨回收的合理相比一般為1：4～6。

在實際的工業運行中，不能單獨考量油含量、pH值和相比(萃取劑級數)單一參數，需整體權衡，在處理達標基礎上，盡量降低運行費用，保證裝置長期穩定運行。

1 張芳西,金承基,周淑芬,陳鳳岡. 含酚廢水的處理與利用[M].北京:化學工業出版社,1983: 26.

2 苑衛軍,陳紅英,周金國.發生爐煤氣站含酚廢水酸堿性探討[J]. 機械與設備,2019, 9: 29-32.

3 林 屹,秦 煒,黃少凱等.溶劑萃取法處理苯酚稀溶液及其廢水的研究田.高校化學土程學報，200317 (3).

4 張義勇,王 暉.含酚廢水處理裝置存在問題及改進[J].中國科技信息,2011,3: 20-21.

5 馮永權,孟祥青.魯奇加壓氣化焦油酚水分離技改方案[J]. 貴州化工,2006, 31(1): 44-45.

6 洪 磊,陸 曦,梁 文,楊 帆,徐炎華.煤制氣高濃污水酚氨回收前處理工藝研究[J]. 水處理技術,2016, 42(1).

7 武斌斌,戚 真.魯奇加壓氣化含酚廢水回收工藝的改進[J]. 廣東化工,2014, 41(6): 131-132.

8 郭海彥,夏尊江.煤氣化洗滌廢水中酚、氨的回收利用[J].北方環境,2004,29(1):49-50.

9 李雪平,續靜靜,苗建林,張寶文,狄朝陽.煤氣化廢水酚氨分離回收系統的流程改造[J].河南化工,2012,(17).

*白 雪：工程師。2010年畢業于中北大學化學工程專業獲碩士學位。從事化工設計工作。聯系電話：(0351)6170659，E-mail:hgbaixue@126.com。

2017-08-25)