CWL-M高效萃取設備處理煤氣化含酚廢水的現狀

????煤氣化廢水是在煤氣化過程中，由于冷卻、洗滌和凈化等工藝中產生的。其水質組成十分復雜、多元酚含量高、水量大、生化處理困難。目前工業上通常采用萃取分離技術對其進行預處理，在回收廢水中大部分酚類物質后，再進一步生化處理，實現最終排放。

????本論文以某煤氣化廠產生的煤氣化廢水為研究對象。針對煤氣化廢水的特點，在比較了二異丙醚、甲基異丁基酮和MTBE這幾種萃取劑的萃取性能、溶劑回收能耗和經濟性等因素后，最終選定MTBE作為萃取劑回收其中的酚類物質。并對萃取溫度、pH值等影響萃取脫酚效果的因素進行了研究。從而確定了較好的萃取工藝條件為:萃取溫度T=40-50℃?, ?pH=7-8。在合適的萃取工藝條件下，本文做了煤氣化廢水三級錯流萃取實驗，確定了較為合適的油水相比為R=1:3-1:4 。

????為了給煤氣化廢水萃取脫酚流程模擬和設計提供基礎數據，本文分別測定了三元物系MTBE-苯酚-水、MTBE-對苯二酚-水和四元物系MTBE-苯酚-對苯二酚-水的液液相平衡數據，并用活度系數模型NRTL和UNIQUAC對實驗數據進行了關聯，得到了這兩個模型的二元交互參數。計算兩個模型計算值和實驗值之間的均方根偏差，結果表明，偏差較小，兩個模型的預測精度高。（CWL-M高效萃取設備處理煤氣化含酚廢水的現狀）

最后，本論文對建立的煤氣化廢水萃取脫酚工藝流程進行了模擬和計算，并對流程中各個單元的操作參數進行了設計和優化。由煤氣化廢水萃取脫酚全流程模擬的結果可知，處理量為1 50t/hr的煤氣化廢水，在常壓、40℃和本論文確定的操作條件處理后，總酚濃度可由原來的12700 mg/L ,降低到300 mg/L以下。全流程模擬中所確定的萃取脫酚單元、溶劑回收單元和溶劑氣提單元的操作參數，為煤氣化廢水萃取脫酚流程的設計和工業化提供參考。（CWL-M高效萃取設備處理煤氣化含酚廢水的現狀）

1煤氣化含酚廢水的來源和危害

????煤炭是中國的主要能源，也是許多重要化工產品的主要原料。在中國一次能源消費結構中，煤炭約占總能源的70%左右。隨著我國經濟持續高速發展，近年來能源、化工產品的需求也出現較高的增長速度，煤化工在我國能源、化工領域中占有著重要的地位。從資源、能源環境、國家安全以及可持續發展戰略來看，煤炭資源的合理利用將是本世紀中國所面臨的一個重要課題。中國煤化工的發展對發揮豐富的煤炭資源優勢，補充國內油、氣資源不足，保障能源安全，促進經濟的可持續發展，具有十分重要的意義。（CWL-M高效萃取設備處理煤氣化含酚廢水的現狀）

????目前，我國煤炭的利用仍以直接燃燒為主，煤的燃燒過程中將大量有害氣體(CO2,CO, ?H2S, NOx )和粉塵排入大氣，造成大氣環境污染，形成酸雨和溫室效應，已成為世界關注的生態環境問題。而天然氣相對煤炭不僅潔凈且利用方便，另外天然氣利用排放的CO2僅是煤炭利用的一半。而據權威機構預測，2015年，我國天然氣需求量將達2000億立方米至2200億立方米，而國內產量只有1200億立方米至1600億立方米，供需缺口為600億立方米至800億立方米，對外依存度將達30%至35%。因此，煤制合成天然氣作為液化石油氣和天然氣的替代和補充，對于緩解國內天然氣供應短缺，保障我國能源安全具有重要的意義.（CWL-M高效萃取設備處理煤氣化含酚廢水的現狀）

????煤氣化是煤炭清潔高效利用的核心技術，該技術廣泛應用于煤制氣、合成氨、煤發電等工業過程中。煤氣化過程的實質是以氧氣、水蒸氣或氫氣等作氣化劑，在高溫條件下通過化學反應將難以加工處理、難以脫除無用組分的固體煤，轉化為易于凈化、易于利用的過程。然而在該工藝中，煤氣在氣化爐出口處需要用循環冷卻水噴淋冷卻，同時把煤氣攜帶的有機雜質、未分解的氣化劑、焦油和煤氣灰份洗滌下來，從而產生大量的煤氣化廢水。該廢水水量大、成分復雜，外觀呈褐色，偏中堿性，有濃烈的酚氨臭味，主要有酚、氨、二氧化碳、硫化氫、脂肪酸、焦油及粉塵顆粒等。

????煤氣化含酚廢水中含有高濃度的酚類物質。酚是一種原型質毒物，對各種生物個體都有毒害作用。它可通過眼睛或皮膚接觸而快速吸收或經口腔浸入生物體內，對人體的肝臟、腎、肺和血管等造成危害。過度暴露于含酚的環境中會引起昏迷、抽搐、黃萎病及死亡。人體攝入1g苯酚可致死。人類長期飲用被酚類物質污染的水源，會導致慢性中毒，出現頭痛、頭暈、疲勞、失眠、耳鳴、貧血及記憶力衰退等癥狀。而且酚類物質對水體水源、水生生物、農作物也會產生嚴重的影響。因此，工業含酚廢水的治理是國內外普遍關注的問題之一，各國對工業含酚廢水的排放制定了嚴格的標準。酚類物質一直被美國環保局和歐盟列為優先控制污染物之一。在我國，環保法規規定工業污水的揮發酚一級排放標準為0.5mg/L;生活飲用水的揮發酚含量須小于0.002mg/L。因此，含酚廢水的處理對于保護生態環境和人體健康具有重要的意義。

煤氣化廢水水質極為復雜，不但含有單元酚，還有多元酚，且pH值高，造成許多煤氣化廠的酚脫除的效果不理想，經過處理后污水中的酚濃度還相當高，無法滿足國家含酚廢水排放標準。以某新能源有限公司為例，該公司在煤制氣過程中，生產的煤氣化廢水為每小時150噸。這些廢水的污染負荷非常高，其中總酚濃度12700mg/L，揮發酚濃度8450mg/L。現有的萃取劑無法將水中酚濃度降到生化所要求的標準，導致外排的污水達不到國家標準，對周圍生態環境造成嚴重的影響。本課題就是在這樣的工業背景下產生的。（CWL-M高效萃取設備處理煤氣化含酚廢水的現狀）

2煤氣化含酚廢水處理現狀

????對于含酚廢水的治理，國內外做了大量的研究工作，并且已經研究出許多種脫酚的工藝方法，比如吸附法,蒸汽脫酚法、電解法、焚燒法、液膜法等。但是，由于煤氣化廢水組成十分復雜，處理量較大，且這些方法都存在一定的局限性，因而不能有效的對廢水進行處理。目前在煤氣化廢水處理廠，采用的主要方法是溶劑萃取和生化處理相結合的方式進行處理。煤氣化廢水首先經過溶劑萃取，此時，大部分的酚類物質被除去，總酚濃度降到大約300mg/L左右之后，再經過生化處理最終凈化達到標準之后排放。下面主要介紹溶劑萃取法和生化處理法。

????(1)溶劑萃取法

????溶劑萃取又稱液一液萃取，其原理是通過向廢水中加入一種與其不互溶的萃取劑，利用酚在萃取劑中的溶解度大于在水中的溶解度的特性，使酚類物質從廢水中轉移至萃取劑中，從而實現酚的脫除。其中，萃取劑可以通過精餾和堿洗反萃取等方式回收后循環使用。溶劑萃取法由于具有處理能力大、選擇性好、節約能耗、操作簡單和適應性強等優點，并且可以有效回收廢水中的酚類物質，易于實現連續和自動控制，因而在含酚廢水的處理中得到廣泛的應用。對于溶劑萃取工藝，萃取劑的選擇十分重要。目前，煤氣化廠普遍使用的萃取劑有焦油洗油、重苯溶劑油、粗苯、苯乙酮、煤油、醋酸乙酷、異丙醚、磷酸三甲酚等。

????溶劑萃取一般分為物理萃取和化學萃取兩大類。物理萃取是基本不涉及化學反應的物質傳遞過程，它利用溶質在兩種互不相容的液相中不同的分配系數將其分離開來。依據“相似相溶”原理，在不形成化合物的條件下，溶質與溶劑的分子大小組成結構愈相似，它們之間的相互溶解度就愈大。物理萃取過程一般適合于回收和處理親油性較強的溶質體系。

????與物理萃取方法不同，對于伴有化學反應，即溶劑與溶質之間存在化學作用的過程稱為化學萃取。20世紀80年代初，King等提出了一種基于可逆絡合反應的分離方法

??(簡稱絡合萃取法)。該方法是屬于伴有化學反應的萃取過程，對于極性有機物稀溶液的分離具有高效性和高選擇性。在基于可逆絡合反應的萃取工藝中，溶液中的待分離組分與含有絡合劑的萃取溶劑接觸，絡合劑與待分離的溶質結合形成絡合物，并轉移到萃取相內，從而達到分離的目的。然后在進行逆向反應，使萃取劑再生和溶質回收。常用的絡合萃取劑有三辛胺、磷酸三丁酷和QH混合型絡合萃取劑等。近年來，絡合萃取法的研究工作，已經成為化工分離技術開發的一個重要方面。（CWL-M高效萃取設備處理煤氣化含酚廢水的現狀）

????(2)生化處理法

????生化處理法是目前應用比較普遍的含酚廢水處理技術。其原理是利用微生物新陳代謝的作用，將廢水中的酚類物質降解并轉化為無害的物質。生化處理法具