高效離心萃取機處理煤氣化含酚廢水的流程

前面我們介紹了煤氣化廢水處理的主要方法。這些方法已成功應用于工業中，如某煤氣化廢水處理流程和某大學煤氣化廢水處理流程。下面將主要對這兩種煤氣化廢水處理流程進行簡要介紹和分析。

1某煤氣化廢水處理流程

????某煤氣化廢水處理流程主要由酸水汽提塔、萃取塔、溶劑汽提塔、氨濃縮塔和溶劑回收塔組成。煤氣化廢水分冷熱兩股分別從塔頂和塔中部進入酸水汽提塔，從塔頂部脫除二氧化碳和硫化氫。脫除酸性氣后，含有大量氨的廢水進入萃取塔萃取脫酚。該流程采用的萃取劑是二異丙醚C DIPE。從萃取塔出來的萃取相進入溶劑回收塔將酚和溶劑分離，并回收酚類物質和溶劑;萃余相進入溶劑汽提塔，回收溶解在廢水中的少量DIPE，側線采出的氨進入兩個閃蒸罐和一個氨濃縮塔進行提濃，塔釜出水進入后續的生化處理段。該流程在國內煤氣化廢水處理廠應用較廣，其流程圖如圖1-1所示。

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????雖然該流程能夠有效地脫除氨、二氧化碳和硫化氫，但由于脫酸性氣之后，含有大量氨的廢水在進入萃取塔時pH值高達9以上，溶劑萃取脫酚的效率較低。加之DIPE對多元酚萃取能力不足，因此，該流程在處理高濃度含酚廢水時，廢水酚濃度難以達到生化處理的要求。2某大學煤氣化廢水處理流程

????針對某煤氣化廢水處理流程出現的技術問題，某大學過程系統工程課題組進行了工藝流程改造。與某煤氣化廢水處理流程最大的不同是:該流程采用單塔加壓汽提同時脫酸脫氨，并使用甲基異丁基酮(MIBK)作為萃取劑。該工藝主要由污水汽提塔、萃取塔、溶劑汽提塔和溶劑回收塔組成。煤氣化廢水經沉降、除油后，分冷、熱兩股分別從污水汽提塔的頂部和上部進入塔內，污水汽提塔塔頂汽提出酸性氣，側線采出混合器將三級分凝的達到高濃度氨氣。塔釜液冷卻到適度溫度后進萃取塔，與萃取劑MIBK進行兩相逆流萃取。萃取塔頂出來的萃取相進溶劑回收分離酚和MIBK;萃取塔下部采出的萃余相進溶劑汽提塔回收少量的萃取劑，從塔底采出的塔釜液送生化處理。

????由于該流程將脫氨工藝提前到流程的前面，脫氨后廢水的pH值降到6-7，改進了萃取條件。加上新型萃取劑MIBK的使用，進一步強化了萃取效果。該流程已成功應用于某煤化工公司，取得了較好的處理效果，流程如圖1-2所示。

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3溶劑萃取脫酚的影響因素

????溶劑萃取脫酚是利用酚類物質在油水相中的分配差異來實現傳質分離的。這種分配差異可以由分配系數D來表示?.

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?????一般由實驗測得。一般情況下，分配系數不是常數，隨萃取物質的濃度、原料液的酸度、原料液中其他物質的存在、萃取劑的濃度和萃取溫度等條件的改變而變化。因此，對于煤氣化含酚廢水萃取體系而言，影響萃取效率因素除了所選萃取劑的萃取分配系數外，還包括酚類物質的濃度，萃取的溫度以及廢水的酸度等。

4萃取分配系數

????萃取分配系數表示在一定條件下萃取劑的萃取能力。從分配系數的定義可見，D值越大，表示在一定條件下萃取劑的萃取能力越強，即被萃取物質在萃取相的濃度越大，被萃取物質越容易進入萃取相中。萃取劑分配系數的大小，與萃取劑和酚類物質的結構相似性、范德華作用力和氫鍵作用力強弱等有關。

依據萃取機理的差異，萃取劑可以分為兩大類，即物理萃取劑和絡合萃取劑。物理萃取所涉及的萃取劑主要包括碳氫化合物(如脂肪烴、芳烴等)及其衍生物(如醇、醚和酮等)。苯、重苯和洗油等烴類萃取劑，雖然和酚類物質一樣帶有苯環，但由于是非極性化合物，因此對極性酚類物質的萃取能力有限。醇、醚和酮類等中性含氧萃取劑由于和酚類物質形成氫鍵，因而對酚類物質的萃取分配系數高。磷酸三丁酷CTSp)和三辛胺(TOA)等絡合萃取劑由于能和酚類物質形成絡合物，因此它們對酚類物質有較高的分配系數。

5酚類物質濃度的影響

廢水中酚類物質濃度，對萃取劑的分配系數有一定的影響。陳某等研究了水相中不同苯酚初始質量濃度對萃取劑仲辛醇和仲辛酮的萃取分配系數的影響，結果表明，仲辛醇在低質量濃度的苯酚溶液中的萃取分配系數較小，隨著苯酚質量濃度的升高萃取分配系數有較大的增長，但在較高的質量濃度范圍內，增長不明顯。由此可見，萃取劑的萃取分配系數隨著水相中酚類物質濃度的變化而變化。

6.廢水pH值的影響

????在煤氣化廢水萃取脫酚的過程中，通常認為苯酚是以分子形態進入萃取相中的，離子態的苯酚則殘留在水相中。由于酚類物質屬于Lewis弱酸，只能在酸性或中性條件下穩定存在。在酸性條件下，酚以分子的形式存在，幾乎不發生電離;而當水相pH>8時，酚開始發生電離。以苯酚電離為例:

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????隨著pH值增大，平衡向右移動所以pH值越大，酚的電離程度越高，在水中的溶解度越大，從而萃取的難度越大。。當pH> 12時，萃取劑已經很難從水相中分離出酚類物質了。因此，萃取劑對于酚類物質的萃取分配系數，常常隨著水相的pH值的增大而減小。Treybal利用一個簡單的模型來描述酚類物質在水相有離解時，萃取劑對酚的萃取分配系數:

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????其中，Dlow pH是酚類物質在弱酸條件下，在有機相和水相中的分配系數。Ka為酚類物質在水相中的離解常數。7.萃取溫度的影響

萃取溫度的改變可促使萃取平衡發生移動，改變平衡常數，從而改變萃取分配系數。一般而言，若萃取過程放熱，則溫度升高不利于萃取;反之，若萃取過程吸熱，則溫度升高有利于萃取。如楊某等研究了在25℃,40℃和50℃下，以甲基異丁基酮C MIBK為萃取劑時苯酚在有機相和水相的分配情況，結果表明隨著溫度的升高，MIBK的萃取分配系數下降。任某等研究了在磷酸三丁酷(TBP)一煤油溶液萃取劑在20-60℃時對苯酚的萃取效果的影響，結果也發現隨著萃取溫度的升高，萃取脫酚效率略有下降，說明萃取劑的分配系數隨著溫度的升高而減小。以上可以說明苯酚萃取過程屬于放熱過程，因此，低溫有利于萃取。

????綜上，影響萃取脫酚效果的主要因素包括萃取劑的分配系數、水相中酚類物質的濃度、水相的pH值和萃取體系的溫度。在選擇萃取劑和建立萃取工藝流程時，需要認真考慮上述因素，以確定最佳的萃取劑和萃取工藝參數。

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