煤气化废水酚氨回收工艺流程的分析与改进

煤气化废水酚氨回收工艺流程的分析与改进作者：蒋芹

来源：《科学与信息化》2020年第16期

摘要化工废水是一种危害性较大的污水，新时期应当积极做好化工废水的循环再利用，提高水资源的循环利用率。不同的化工废水需要采用针对性的处理工艺。在我国社会不断进步，经济迅猛发展的背景下，各项资源的需求也是越来越高，面对各项资源紧缺的情况下，我国现阶段对煤炭的利用不够合理，非常严重地影响了相关工作的落实。

关键词煤气化废水;酚氨回收;资源

引言

传统的一、二级处理后的污水都直接排入到河海中，不仅造成了较大的污染同时也不利于实现水资源的高效利用。如若对化工废水进行深度循环处理，去除化工废水中所含有的有机污染物不仅能够将化工废水“变废为宝”，同时也能够达到较好的排放效果。在设计化工废水循环处理工艺时需要综合考虑处理工艺的合理性、经济性以及环保性。通过综合考虑上述因素设计出良好的化工废水循环处理工艺。

1 对煤气化污水处理的综述

煤气化污水处理过程中，通常分为三个级别的处理，分别为：一级处理、二级处理以及深度处理。一级处理主要是指有价物质的回收，二级处理主要是生化处理，而深度处理普遍应用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。一级处理包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分灰渣、油类等，属于液态产品分离工艺类别。一级处理中关键注重有价物质的回收，比如用溶剂萃取、汽提、吸附与离子交换等脱酚并实施回收。这不但规避了资源的流失浪费，并且对废水处理相当有利。煤气化废水经过萃取脱酚及蒸汽提a氨之后，废水中挥发酚与挥发氨分别可以除掉99.1%和98.2%以上，COD也可以除掉90%上下，产品类别分为粗酚、氨气、硫化氢与二氧化碳。二级处理关键是生化法，通常经二级处理之后，废水能够贴近排放要求，生化法关键包括有活性污泥法与生物过滤法等[1]。

2 流程设计规定

以废水处理能力为100 t/h为基准，由于废水水样的污染负荷最高，因此将该水质用于下一步的设计，即废水中挥发酚的浓度为3834 mg/L，非挥发性酚为2665 mg/L，同样选择苯酚和邻苯二酚分别作为挥发酚和非挥发酚的代表。酚回收工艺流程由酚萃取装置，溶剂精馏塔和溶剂汽提塔组成，溶剂精馏塔和溶剂汽提塔构成。根据后续生物处理装置的需求，废水中总酚浓度不应超过400mg/L，而且要尽可能低。溶剂汽提塔处理后废水和溶剂精馏塔塔底粗酚中甲

基戊烯酮的含量应分别低于5 mg/L和0.2%。回收后的萃取剂中的酚的含量保持在100mg/L以内。运用Aspen PlusTMV7.2优化过程的重要参数。在软件模拟过程中，各单元设备模块的选择：Sep：萃取塔，Rad Frac：溶剂精馏塔和汽提塔，Heater：加热器和TANK：溶剂储罐。由于体系的不理想性，选择UNIFAC模型来预测模拟中的物理特性。原有酚氨回收技术采取的是双塔模式，能耗相对较高，并且回收效率并未达到预期效果。新流程的改进是把双塔改成单塔侧线抽出，采取了单塔酸脱氨技术，即把脱氨前提到萃取前，并落实在一个塔内同时脱酸侧线出氨，从而为萃取脱酚营造良好的pH环境，以利于萃取的进一步实施。第一，单塔工艺能够有效地完成脱酸脱氨任务，相较于双塔工艺更节能。第二，在塔顶的酸性气中，氨含量能够获得高效掌控，规避了塔顶管线发生碳铵结晶的情况发生，同步塔釜液中酸性气体与氨的含量掌控效果良好，所以提高了氨的回收效率。第三，伴随着粗氨气进入到三级分凝体系，一些挥发酚也会随着三级分凝液循环流入汽提塔内[2]。

3 操作参数的确定

萃取性能根据实际的萃取串级实验数据确定，选择Sep模块用于萃取塔的模拟以确定萃余液的组成，具体如下：水0.978;甲基戊烯酮，0.021;苯酚38mg/L;邻苯二酚，48 mg/L。根据当前工业设备的运行数据，结合设备制造商提供的数据。溶剂精馏塔的操作压力设为常压，每层塔盘的压力降约为0.7 kPa。在相同的设计规定前提下，研究了不同操作条件对溶剂精馏塔能量消耗的影响，主要包含塔板数，进料部位和回流比等参数。一般来说，塔板数的增加会导致精馏塔所必需的热量的降低，但会导致设备成本的增加。而对于精馏塔，进料的塔板数是否处于最佳的地方与能量外加量具有直接关系。塔板数目和原料进入的塔板数与塔底再沸器热负荷的关系。当塔板数跨越38块时，所需热负荷减小的速率减慢。当进料位置为第5块塔板时，塔底换热器需要给予的热量是最少的。因此，溶剂精馏塔的最优塔板数和最佳进料位置分别设定为38，5。此时，精馏塔实现操作的回流比应设为0.046以符合设计规定。溶剂精馏塔的其他基本操作参数通过模拟确定，为了满足回收利用的要求，回收溶剂中的苯酚浓度降低到设定浓度。此外，粗酚在甲基戊烯酮中的浓度可以降到0.002左右。相当于，每处理1吨煤化工废水的粗酚中的溶剂损失量小于0.013kg。将萃余相输送到溶剂汽提塔以回收溶解在水相中的甲基戊烯酮。在满足塔底物流溶剂浓度为5 mg/L設计规定下，伴随塔的塔板数增加会帮助必要加热量的变小。当塔板总数大于12块时，热负荷减少趋势变得缓慢。进料位置为1时，再沸器需要供给的热量相比其他达最低值。因此，溶剂气提塔的最适宜塔板总数和进料的塔板数分别设定为12，1。溶解在萃余液中的溶剂几乎可以完全回收，回收溶剂的质量指标也可以满足回收利用的要求。

4 结束语

煤气化产生的粗煤气经洗涤冷却后会出现许多的含酚、氨、二氧化碳、焦油、硫化氢、脂肪酸和粉尘颗粒的废水。这些废水中所含有的物质通常都有很高的回收价值。其间，氨回收通常用汽提法把废水中的氨脱除，再通过分级冷凝净化后生产氨水，关键应用在烟气氨法脱硫和

脱销工艺中生产硫铵和硝铵化肥，不但能够回收利用氨气，且通过进一步处理后最终落实废水的循环利用，缩减了氨氮化合物排放给环境带来的污染，还能够减少企业环保重压，并获得一定的经济收益。

参考文献

[1] 王振宇，樊彩梅.煤气化废水酚氨回收装置中脱酸脱氨塔的操作优化[J].煤化工，2018，46（1）：51-55，76.

[2] 杨富翔.煤气化废水酚氨回收装置的节能研究[D].青岛：青岛科技大学，2015.