申请日2016.12.21
公开(公告)日2017.05.17
IPC分类号C02F9/10; B01D53/14; B01D53/18; B01D53/00; B01D47/06; B01D5/00; C02F103/34; C02F101/16; C02F101/34
摘要
本发明属于污水处理技术领域，公开了一种强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法及装置。所述方法为：煤气化废水分冷热两股从带侧线抽出的污水汽提塔的上部和中上部进入汽提塔，从塔顶汽提出的混合气经分相分离出酸性气、轻油等，从侧线采出的富氨气经三级分凝，从塔底采出釜液与CO2逆流吸收CO2，从塔底采出酸化的釜液与萃取剂逆流萃取，精馏分离出粗酚和萃取剂，萃余相经溶剂汽提塔、溶剂洗涤塔回收萃取剂及CO2。所述装置含有污水汽提塔、CO2饱和塔、萃取塔、溶剂汽提塔、溶剂回收塔、溶剂洗涤塔等。本发明有效提高了酚类物质和CODCr的脱除效果;CO2及萃取剂损失小，回收循环方便。
权利要求书
1.一种强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)汽提脱酸脱氨：煤气化废水分冷、热两股分别从带侧线抽出的汽提塔上部和中上部进入塔内，使塔顶压力为0.2～0.6MPa，温度40～80℃，塔底压力为0.25～0.65MPa，温度120～165℃，从塔顶汽提出混合气在压力为0.25～0.45MPa、温度为110～150℃的条件下分凝，然后经分相、洗涤分离出氨、酸性气体、轻油和水，回收轻油，回流氨、水，排除酸性气体并焚烧，从侧线采出富氨蒸汽进行三级分凝回收氨，回流液相，从塔底采出釜液;
(2)CO2饱和塔酸化：将步骤(1)采出的釜液冷却到40～70℃后，送入CO2饱和塔上部与CO2逆流吸收CO2气体，饱和塔塔顶压力为0.1MPa，温度40～70℃，塔底压力为0.11～0.15MPa，温度40～70℃;饱和塔塔釜液处于CO2饱和状态，pH值为5.5～7;塔顶采出富余的CO2，收集并循环回CO2饱和塔;
(3)萃取脱酚：将从步骤(2)饱和塔塔底采出的釜液送入萃取塔上部与萃取剂逆流萃取，使萃取剂与水的体积比为1:10～1:4，操作温度为40～70℃，萃取塔塔顶压力为常压，塔底压力为0.12～0.15MPa;从萃取塔塔顶采出萃取相送入溶剂回收塔中，经精馏分离出粗酚产品和萃取剂，萃取剂循环使用;从萃取塔塔底采出萃余相;
(4)回收溶剂：将步骤(3)采出的萃余相送入溶剂汽提塔，使塔顶压力为0.1～0.2MPa，温度78～112℃，塔底压力为0.1～0.2MPa，温度104～118℃，从塔顶汽提出混合气，冷凝，气液分离，气相送入溶剂洗涤塔底部，在溶剂洗涤塔中，气相与溶剂回收塔中的粗酚进行逆流吸收气相中萃取剂，气相中CO2气体从溶剂洗涤塔顶采出并循环利用，从溶剂洗涤塔底部采出釜液，送入溶剂回收塔中;从溶剂汽提塔塔底采出的釜液进行生化处理。
2.根据权利要求1所述强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法，其特征在于：步骤(4)中所述冷凝的温度为40～60℃;在溶剂洗涤搭中，气相与溶剂回收塔中的粗酚进行逆流吸收气相中萃取剂，使得塔顶压力为0.1～0.11MPa，温度为40～60℃。
3.根据权利要求1所述强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法，其特征在于：步骤(4)中从溶剂洗涤塔底部采出釜液和步骤(3)中从萃取塔塔顶采出萃取相一起送入溶剂回收塔中，使溶剂回收塔塔顶压力为0.1～0.2MPa，温度60～120℃，塔底压力为0.1～0.2MPa，温度200～220℃，摩尔回流比0.2～0.4，经精馏分离出粗酚产品和萃取剂，萃取剂循环使用。
4.根据权利要求1所述强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的萃取剂包括但不限于二异丙醚或者甲基异丁基酮。
5.一种实现权利要求1～4任一项所述方法的装置，其特征在于：
包括污水汽提塔、CO2饱和塔、萃取塔、溶剂汽提塔、溶剂回收塔、溶剂洗涤塔、油水分离器、气液分离罐、分凝器、泵、贮槽：
进料分冷热两股通过泵连接污水汽提塔的顶部和中上部进料口，污水汽提塔的塔顶连接分凝器，分凝器的两端出口分别连接酸性气体焚烧装置和油水分离器的进口，油水分离器的水相出口连接污水汽提塔进料口，油相出口连接回收装置;
污水汽提塔的侧线连接三级分凝，其液相出口连接原料水储罐并循环，气相出口连接后续氨处理装置;
污水汽提塔塔底连接CO2饱和塔，CO2饱和塔塔顶连接酸性气贮槽回收并循环回CO2饱和塔塔底，饱和塔塔底连接萃取塔;
萃取塔的塔顶连接溶剂回收塔，溶剂回收塔塔顶连接溶剂贮槽，塔底通过管道连接粗酚回收装置和溶剂洗涤塔;萃取塔塔底连接溶剂汽提塔，溶剂汽提塔塔顶连接气液分离罐;气液分离罐罐顶连接溶剂洗涤塔，罐底连接另一油水分离器，其油相出口连接溶剂贮槽，水相出口连接溶剂汽提塔，溶剂汽提塔塔底连接生化处理装置;溶剂洗涤塔塔底连接溶剂回收塔进料口，塔顶连接酸性气贮槽;溶剂贮槽通过管道分别连接萃取塔和溶剂回收塔。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述污水汽提塔是带侧线抽出的汽提塔，其理论级数为47～58级，热进料口以上部分为散装填料，热进料口以下部分为塔板。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述CO2饱和塔是理论级数为8～15级的吸收塔。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述萃取塔是理论级数为2～6级、以格栅填料为填料的填料塔。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述溶剂回收塔是理论级数为17～25级的精馏塔。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述溶剂汽提塔是理论级数为15～23级的汽提塔;所述溶剂洗涤塔是理论级数为8～15级的吸收塔。
说明书
一种强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法及装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种提高酚氨和CODCr脱除效率的高浓有机废水处理新工艺。本发明还涉及一种实现上述方法的装置。
背景技术
煤炭在能源和化工领域的地位越来越高，其中煤制气，煤制油，煤焦化等工业发展迅速，广泛应用于新型煤化工项目。但是对于包含固定床加压气化的煤化工工艺，合成气在洗涤、冷却、净化过程中，会产生一股富含酸性气体，高酚含量，高CODCr，高氨氮的废水，水质非常复杂;此类废水的处理是水处理领域的一个难题，废水处理也成为制约新型煤化工行业发展的重要因素之一。此废水中含有大量的酚类物质，且酚种类繁多，既有单元酚，又有多元酚;并且，酚类物质具有生物毒性，抑制生化细菌的活性，无法直接进行生化处理。因此，首先要利用化工分离手段脱除废水中的酸性气、氨氮及酚类物质，再进生化处理，以期达到处理该股废水的目标。化工分离包括精馏脱酸、汽提脱氨、萃取脱酚等单元过程，开发该类废水的脱酚、脱氨技术一方面可大幅度降低废水的酚、氨含量，减少对环境的污染;另一方面，回收利用废水中的酚、氨，变废为宝，降低了废水处理成本，是实现废水无害化和资源化的有效途径。
对于新型煤化工项目，如煤制油、煤焦化、煤制气、以及兰炭废水等，国家环保部门要求做到废水零排放。零排放过程中，对酚类物质脱除率，CODCr脱除率提出了更高的要求。而工业现行的脱酚过程对酚的脱除效率不够，残留的酚对生化工段微生物的毒性大，因此继续开发一种强化脱酚脱氨的新流程，提高酚、氨氮的脱除率并显著降低脱酚后的CODCr，以降低生化处理难度，更好实现零排放。
目前工业运行的脱酚基本流程比较相似，均采用先脱除酸性气和氨，将废水pH值降低至7～8，然后进行溶剂萃取及溶剂回收。溶剂萃取中，工业上大量使用的萃取剂有二异丙醚和甲基异丁基酮，但是工业中二异丙醚脱酚后的废水中总酚浓度仍在600mg/L左右，CODCr值5000mg/L左右。出水酚含量和CODCr值均较高，后续生化处理难度大。甲基异丁基甲酮处理该废水的效果优于二异丙醚，但是处理后废水中CODCr和多元酚含量还是不够理想。
发明内容
为了改善现有技术的不足之处，针对脱酚效率较低的问题，本发明研究开发一种新工艺即强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法，该工艺显著提高酚、氨、COD的脱除率并增强了系统对来水氨氮含量波动的抗扰能力。
本发明的另一目的在于提供实现上述方法的装置。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种强化萃取处理高浓有机含酚煤气化废水的方法，包括以下步骤：
(1)汽提脱酸脱氨：煤气化废水分冷、热两股分别从带侧线抽出的汽提塔上部和中上部进入塔内，使塔顶压力为0.2～0.6MPa，温度40～80℃，塔底压力为0.25～0.65MPa，温度120～165℃，从塔顶汽提出混合气在压力为0.25～0.45MPa、温度为110～150℃的条件下分凝，然后经分相、洗涤分离出氨、酸性气体、轻油和水，回收轻油，回流氨、水，排除酸性气体并焚烧，从侧线采出富氨蒸汽进行三级分凝回收氨，回流液相，从塔底采出釜液;
(2)CO2饱和塔酸化：将步骤(1)采出的釜液冷却到40～70℃后，送入CO2饱和塔上部与CO2逆流吸收CO2气体，饱和塔塔顶压力为0.1MPa，温度40～70℃，塔底压力为0.11～0.15MPa，温度40～70℃;饱和塔塔釜液处于CO2饱和状态，pH值为5.5～7;塔顶采出富余的CO2，收集并循环回CO2饱和塔;
(3)萃取脱酚：将从步骤(2)饱和塔塔底采出的釜液送入萃取塔上部与萃取剂逆流萃取，使萃取剂与水的体积比为1:10～1:4，操作温度为40～70℃，萃取塔塔顶压力为常压，塔底压力为0.12～0.15MPa;从萃取塔塔顶采出萃取相送入溶剂回收塔中，经精馏分离出粗酚产品和萃取剂，萃取剂循环使用;从萃取塔塔底采出萃余相;
(4)回收溶剂：将步骤(3)采出的萃余相送入溶剂汽提塔，使塔顶压力为0.1～0.2MPa，温度78～112℃，塔底压力为0.1～0.2MPa，温度104～118℃，从塔顶汽提出混合气(含萃取剂、水、CO2及少量氨气)，冷凝，气液分离，气相送入溶剂洗涤塔底部，在溶剂洗涤塔中，气相与溶剂回收塔中的粗酚进行逆流吸收气相中萃取剂，气相中CO2气体从溶剂洗涤塔顶采出并循环利用，从溶剂洗涤塔底部采出釜液，送入溶剂回收塔中;从溶剂汽提塔塔底采出的釜液进行生化处理。
步骤(4)中所述冷凝的温度为40～60℃;在溶剂洗涤搭中，气相与溶剂回收塔中的粗酚进行逆流吸收气相中萃取剂，使得塔顶压力为0.1～0.11MPa，温度为40～60℃。
步骤(4)中从溶剂洗涤塔底部采出釜液和步骤(3)中从萃取塔塔顶采出萃取相一起送入溶剂回收塔中，使溶剂回收塔塔顶压力为0.1～0.2MPa，温度60～120℃，塔底压力为0.1～0.2MPa，温度200～220℃，摩尔回流比0.2～0.4，经精馏分离出粗酚产品和萃取剂，萃取剂循环使用。
步骤(3)中所述的萃取剂使用但不限于二异丙醚(DIPE)或者甲基异丁基酮(MIBK)。
一种实现上述工艺的装置：
含有污水汽提塔、CO2饱和塔、萃取塔、溶剂汽提塔、溶剂回收塔、溶剂洗涤塔、油水分离器、气液分离罐、分凝器、泵、贮槽：
进料分冷热两股通过泵连接污水汽提塔的顶部和中上部进料口，污水汽提塔的塔顶连接分凝器，分凝器的两端出口分别连接酸性气体焚烧装置和油水分离器的进口，油水分离器的水相出口连接污水汽提塔进料口，油相出口连接回收装置。
污水汽提塔的侧线连接三级分凝，其液相出口连接原料水储罐并循环，气相出口连接后续氨处理装置。
污水汽提塔塔底连接CO2饱和塔，CO2饱和塔塔顶连接酸性气贮槽回收并循环回CO2饱和塔塔底，饱和塔塔底连接萃取塔。
萃取塔的塔顶连接溶剂回收塔，溶剂回收塔塔顶连接溶剂贮槽，塔底通过管道连接粗酚回收装置和溶剂洗涤塔;萃取塔塔底连接溶剂汽提塔，溶剂汽提塔塔顶连接气液分离罐;气液分离罐罐顶连接溶剂洗涤塔，罐底连接另一油水分离器，其油相出口连接溶剂贮槽，水相出口连接溶剂汽提塔，溶剂汽提塔塔底连接生化处理装置;溶剂洗涤塔塔底连接溶剂回收塔进料口，塔顶连接酸性气贮槽;溶剂贮槽通过管道分别连接萃取塔和溶剂回收塔。
所述污水汽提塔是带侧线抽出的汽提塔，其理论级数为47～58级，热进料口以上部分为散装填料，热进料口以下部分为塔板。所述CO2饱和塔是理论级数为8～15级的吸收塔。所述萃取塔是理论级数为2～6级、以格栅填料为填料的填料塔。所述溶剂回收塔是理论级数为17～25级的精馏塔。所述溶剂汽提塔是理论级数为15～23级的汽提塔。所述溶剂洗涤塔是理论级数为8～15级的吸收塔。
本发明与先有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明方法相比专利申请200610036072.7，在保证酸性气和氨氮的脱除效率的情况下，有效提高了酚类物质和CODCr的脱除效果，为后续的生化处理提供更好的环境;
(2)本发明使用CO2饱和塔进行酸化，并在水塔回收CO2并循环回CO2饱和塔，既达到通过酸化降低pH值以提高萃取时酚的脱除效率，又增强了系统对来水氨氮含量波动的抗扰能力;
(3)本发明适用于工业上普遍使用的萃取剂，使用不同萃取剂时，工艺设备的操作条件改动小，有利于广泛替代现有工艺流程。