公布日：2023.11.03
申请日：2023.09.12
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)I;C02F1/40(2023.01)I;C02F1/26(2023.01)I;C02F1/06(2023.01)I;B01D21/00(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/
34(2006.01)N;C02F101/32(2006.01)N
摘要
本发明属于兰炭废水处理领域，涉及一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，包括依次相连的原料水罐、一级除油装置、二级除油装置、中间水箱、脱酸蒸氨塔、深度除油装置、进料冷却器、萃取塔及酚塔；脱酸蒸氨塔连接有多级闪蒸罐，多级闪蒸罐底部连接有油水分离器，脱酸蒸氨塔底部与深度除油装置相连；深度除油装置经进料冷却器与萃取塔上部相连，萃取塔上部与酚塔相连；酚塔连接有溶剂循环槽，溶剂循环槽与萃取塔底部相连；一级除油装置和二级除油装置连接有焦油储罐；油水分离器的冷凝液出口与原料水罐或脱酸蒸氨塔的进料口连接；一级除油装置和二级除油装置内均设有除油元件。解决了兰炭废水处理工艺容易出现系统运行稳定性差、指标不稳定的问题。
权利要求书
1.一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，包括依次相连接的原料水罐(1)、一级除油装置(2)、二级除油装置(3)、中间水箱(4)、脱酸蒸氨塔(5)、深度除油装置(14)、进料冷却器(21)、萃取塔及酚塔(17)；脱酸蒸氨塔(5)顶部相连有酸性气分液槽，脱酸蒸氨塔(5)中部连接有多级闪蒸罐，多级闪蒸罐底部连接有1#油水分离器(13)，脱酸蒸氨塔(5)底部与深度除油装置(14)相连；深度除油装置(14)经进料冷却器(21)与萃取塔上部相连，萃取塔上部与酚塔(17)相连；酚塔(17)连接有溶剂循环槽(19)，溶剂循环槽(19)与萃取塔底部相连，用于给萃取塔提供萃取溶剂；一级除油装置(2)和二级除油装置(3)连接有焦油储罐；1#油水分离器(13)的冷凝液出口与原料水罐(1)或脱酸蒸氨塔(5)的进料口连接；一级除油装置(2)和二级除油装置(3)内均设有除油元件，组成多级除油元件。
2.根据权利要求1所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，除油元件由一级材料层、二级材料层、三级材料层中的一种或多种组合而成；一级材料层为由超亲油疏水型高分子有机材料制成的多层亲油疏水板；二级材料层采用空间纤维网状结构，该空间纤维网状结构是由亲油疏水性材料所制成；三级材料层为由破乳材料制成的有机复合膜。
3.根据权利要求2所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，所述有机复合膜是超亲水纤维膜(241)和超疏水纤维膜(242)有机结合形成的具有超浸润性的复合纤维膜。
4.根据权利要求2所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，深度除油装置(14)内设有除油单元，除油单元为由超亲油疏水型高分子有机材料制成的多层亲油疏水板；每层亲油疏水板由多个双锥体结构连接而成，双锥体结构包括横向连接的一个向上漏斗(191)和一个向下漏斗(192)；双锥体结构的表面修饰有多个乳突结构(193)。
5.根据权利要求4所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，所述双锥体结构为45°倾角布置，且为360°环绕空间分布，整体呈现波纹状。
6.根据权利要求1所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，萃取塔包括1#萃取塔(15)和2#萃取塔(16)，进料冷却器(21)与1#萃取塔(15)上部相连，1#萃取塔(15)底部的出液口与2#萃取塔(16)上部进液口相连，1#萃取塔(15)、2#萃取塔(16)上部均与酚塔(17)相连。
7.根据权利要求6所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，1#萃取塔(15)、2#萃取塔(16)上部均连接有萃取物槽，萃取物槽与酚塔(17)上部相连，酚塔(17)顶部与溶剂循环槽(19)连接，酚塔(17)底部连接有粗酚储罐，溶剂循环槽(19)与1#萃取塔(15)、2#萃取塔(16)的底部相连。
8.根据权利要求6所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，2#萃取塔(16)底部出水口连接有水塔(18)，水塔(18)底部与生化系统调节池相连，水塔(18)顶部连接有2#油水分离器(20)，2#油水分离器(20)上部与溶剂循环槽(19)相连。
9.根据权利要求1所述的一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，其特征在于，一级除油装置(2)和二级除油装置(3)均连接有蒸汽反洗系统(9)。
10.基于权利要求1-9任意一项所述装置的一种兰炭废水资源化综合利用处理工艺，其特征在于，包括以下过程：均质沉降：将兰炭废水混合均匀后重力除油，通过重力沉降，兰炭废水中的重油、轻油与废水进行分离；静置结束后兰炭废水经原料水罐(1)罐底排放重油，上部排放轻油，中部排放除油后的兰炭废水；油水分离：均质沉降后的兰炭废水采用一级除油装置(2)和二级除油装置(3)组成的多级除油元件的组合除油工艺，进行油水分离、破乳，将兰炭废水中的油和尘进行去除；脱酸蒸氨：除油后的废水分成两路，一路经换热冷却，作为冷进料进入脱酸蒸氨塔(5)；另一路经换热升温后作为热进料进入脱酸蒸氨塔(5)；处理后，塔顶排出酸性气体；氨气粗分离：脱酸蒸氨塔(5)采出大量水蒸气、氨气，经换热降温后进入多级闪蒸罐进行气液分离，分凝液经多级闪蒸罐下冷却器降温之后，进入1#油水分离器(13)进行油水分离，分离后的轻油进轻油储罐，水相循环回原料水罐(1)或与脱酸蒸氨塔(5)进料混合；多级闪蒸罐气液分离后的氨气换热降温后排出富氨气；深度除油：氨气粗分离的同时，脱酸蒸氨塔(5)底部出料在加热后产生聚合类油污，在换热降温后油类析出，产生大块油污，使用深度除油装置(14)中的除油单元对脱酸蒸氨后废水进行除油处理，保护后续设备和萃取剂；萃取脱酚：从深度除油装置(14)排出的混合物经冷却后与从溶剂循环槽(19)送来的溶剂在萃取塔中逆流萃取，上层萃取相溢流进酚塔(17)；溶剂回收：萃取塔顶部溢流出来的萃取相送至酚塔(17)中进行精馏分离；其中溶剂作为轻组分从塔顶采出，经酚塔(17)塔顶冷凝器冷却后进入溶剂循环槽(19)中；粗酚作为重组分从塔底采出，冷却后进入粗酚储槽。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兰炭废水资源化综合利用处理装置及其工艺，解决了传统兰炭废水处理工艺容易出现系统运行稳定性差、指标不稳定的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，包括依次相连接的原料水罐、一级除油装置、二级除油装置、中间水箱、脱酸蒸氨塔、深度除油装置、进料冷却器、萃取塔及酚塔；
脱酸蒸氨塔顶部相连有酸性气分液槽，脱酸蒸氨塔中部连接有多级闪蒸罐，多级闪蒸罐底部连接有1#油水分离器，脱酸蒸氨塔底部与深度除油装置相连；
深度除油装置经冷却器与萃取塔上部相连，萃取塔上部与酚塔相连；酚塔连接有溶剂循环槽，溶剂循环槽与萃取塔底部相连，用于给萃取塔提供萃取溶剂；
一级除油装置和二级除油装置连接有焦油储罐；1#油水分离器的冷凝液出口与原料水罐或脱酸蒸氨塔的进料口连接；
一级除油装置和二级除油装置内均设有除油元件，组成多级除油元件。
进一步，除油元件由一级材料层、二级材料层、三级材料层中的一种或多种组合而成；
一级材料层为由超亲油疏水型高分子有机材料制成的多层亲油疏水板；
二级材料层采用空间纤维网状结构，该空间纤维网状结构是由亲油疏水性材料所制成；
三级材料层为由破乳材料制成的有机复合膜。
进一步，所述有机复合膜是超亲水纤维膜和超疏水纤维膜有机结合形成的具有超浸润性的复合纤维膜。
进一步，深度除油装置内设有除油单元，除油单元为由超亲油疏水型高分子有机材料制成的多层亲油疏水板；
每层亲油疏水板由多个双锥体结构连接而成，双锥体结构包括横向连接的一个向上漏斗和一个向下漏斗；
双锥体结构的表面修饰有多个乳突结构。
进一步，所述双锥体结构为45°倾角布置，且为360°环绕空间分布，整体呈现波纹状。
进一步，萃取塔包括1#萃取塔和2#萃取塔，进料冷却器与1#萃取塔上部相连，1#萃取塔底部的出液口与2#萃取塔上部进液口相连，1#萃取塔、2#萃取塔上部均与酚塔相连。
进一步，1#萃取塔、2#萃取塔上部均连接有萃取物槽，萃取物槽与酚塔上部相连，酚塔顶部与溶剂循环槽连接，酚塔底部连接有粗酚储罐，溶剂循环槽与1#萃取塔、2#萃取塔的底部相连。
进一步，2#萃取塔底部出水口连接有水塔，水塔底部与生化系统调节池相连，水塔顶部连接有2#油水分离器，2#油水分离器上部与溶剂循环槽相连。
进一步，一级除油装置和二级除油装置均连接有蒸汽反洗系统。
本发明还公开了一种兰炭废水资源化综合利用处理工艺，包括以下过程：
均质沉降：将兰炭废水混合均匀后重力除油，通过重力沉降，兰炭废水中的重油、轻油与废水进行分离；静置结束后兰炭废水经原料水罐罐底排放重油，上部排放轻油，中部排放除油后的兰炭废水；
油水分离：均质沉降后的兰炭废水采用一级除油装置和二级除油装置组成的多级除油元件的组合除油工艺，进行油水分离、破乳，将兰炭废水中的油和尘进行去除；
脱酸蒸氨：除油后的废水分成两路，一路经换热冷却，作为冷进料进入脱酸蒸氨塔；另一路经换热升温后作为热进料进入脱酸蒸氨塔；
处理后，塔顶排出酸性气体；
氨气粗分离：脱酸蒸氨塔采出大量水蒸气、氨气，经换热降温后进入多级闪蒸罐进行气液分离，分凝液经多级闪蒸罐下冷却器降温之后，进入1#油水分离器进行油水分离，分离后的轻油进轻油储罐，水相循环回原料水罐或与脱酸蒸氨塔进料混合；
多级闪蒸罐气液分离后的氨气换热降温后排出富氨气；
深度除油：氨气粗分离的同时，脱酸蒸氨塔底部出料在加热后产生聚合类油污，在换热降温后油类析出，产生大块油污，使用深度除油装置中的除油单元对脱酸蒸氨后废水进行除油处理，保护后续设备和萃取剂；
萃取脱酚：从深度除油装置排出的混合物经冷却后与从溶剂循环槽送来的溶剂在萃取塔中逆流萃取，上层萃取相溢流进酚塔；
溶剂回收：萃取塔顶部溢流出来的萃取相送至酚塔中进行精馏分离；
其中溶剂作为轻组分从塔顶采出，经酚塔塔顶冷凝器冷却后进入溶剂循环槽中；粗酚作为重组分从塔底采出，经冷却后进入粗酚储槽。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了提供一种兰炭废水资源化综合利用处理装置，包括依次相连接的原料水罐、一级除油装置、二级除油装置、中间水箱、脱酸蒸氨塔、深度除油装置、进料冷却器、萃取塔及酚塔，通过该装置处理将兰炭废水中的酚、油、氨、酸性气体进行有效脱除，使处理后废水满足生化处理系统的要求，实现废水中粗酚、油、氨的资源化回收，以及萃取剂的高效循环利用；该装置具有易操作，废水脱酚处理效果好，萃取剂循环利用率高，装置运行稳定。通过在脱酸蒸氨前增加多级除油装置，降低脱酸蒸氨塔的污堵；通过在脱酸蒸氨单元后增加深度除油单元从而保证了系统的长周期运行，实现整套兰炭废水低成本、资源化处理的目标。
进一步，在脱酸蒸氨前增加一级油水分离装置和二级油水分离装置，通过强亲油疏水、深度聚结破乳相结合的逐级分离技术，有针对性的快速回收兰炭生产工艺中所产生的含油氨水中轻、重油类组分；同时回收循环氨水中焦油资源，为企业生产带来巨大经济效益，也避免了对环境的危害，满足兰炭煤气脱硫的要求，具有节能降耗的作用；本发明通过各除油元件间相互配合，实现成套装置快速脱除并回收含油氨水中焦油，保证煤气除油效率及脱硫剂脱硫效率，防止脱硫塔的持续堵塞，确保后端系统能够稳定正常运行。
进一步，三级材料层为由破乳材料制成的有机复合膜。该复合膜是通过将超亲水的复合纤维膜和超疏水的复合纤维膜有机结合在一起，形成了非对称的超浸润性的复合纤维膜，具有多层级结构和高孔隙度，比表面积大，不易被油污污染，可对兰炭废水中的乳化油进行有效的处理，回收部分煤焦油，产生经济效益。各级材料通过多级排列组合分配在两级设备内，配合有效提高停留时间、降低阻力的特殊结构设计，共同形成了兰炭废水的除油单元。
进一步，深度除油装置的除油单元设计了双锥体结构，一方面，含油废水穿过填料的过程中已聚结长大的油珠可适时通过通道上浮或下沉实现分离，而无需等到油珠穿过整体填料区域再行分离；另一方面，增加了含油废水在流动过程中油珠的碰撞聚结机率，通过聚结小粒径油珠快速长大为大粒径油珠提高碰撞聚结效率。
进一步，双锥体结构的表面修饰大量乳突结构，增大了除油材料的表面粗糙度，降低材料表面的表面能，兰炭废水在同该种材料接触流通时，来自四面八方的废水中油珠会同时与该材料进行接触，促使连续相(水)中的分散相(油珠)快速相互碰撞长大，从而碰撞直径快速变大，导致废水中油珠与油珠之间本身的距离缩短，更易于相互碰撞，碰撞频率与速率得到快速提升。经脱酸蒸氨塔加热后的塔釜出料，在加热后会产生聚合类油污，在换热降温后油类从系统中析出，会产生大块油污，使用深度除油装置中的除油单元对脱酸蒸氨后废水进行除油处理，有利于萃取系统的稳定运行以及设备的长周期运行，进而降低成本。
进一步，萃取塔包括1#萃取塔和2#萃取塔，采用二级逆流萃取，通过二级萃取保证最终的出水效果，萃取效果更佳，有利于废水中有机物的稳定处理，除油脱酚。
本发明公开了一种兰炭废水资源化综合利用处理工艺，该工艺采用均值沉降、油水分离、脱酸蒸氨、氨气粗分离、深度除油、萃取脱酚、溶剂回收等处理方式，将兰炭废水中的酚、油、氨、酸性气体进行有效脱除，使处理后废水满足生化处理系统的要求，同步实现废水中粗酚、油、氨的资源化回收，以及萃取剂的高效循环利用；该工艺具有易操作，废水脱酚处理效果好，萃取剂循环利用率高，工艺稳定性好的特点。通过新除油工艺的应用，有效的降低了进入酚氨回收的油和尘，降低了酚氨回收系统的运行成本，并且具有很强的稳定性，提高了运行周期。相较于现有工艺增加了深度除油单元，降低了进入萃取系统的油含量，降低了萃取剂的负荷，有效降低萃取系统的能耗和萃取剂的消耗。并且有效提高了酚水循环水冷却器的使用周期，从而提高了整个酚氨回收系统的运行周期。采用两级萃取，既保证萃取指标稳定，又保证水塔出水指标合格，具有较强的抗冲击能力。
（发明人：毛少祥;齐兆祥;乔梁;闫杰栋;李浩;滕果;郭彦锋;张杰）