煤化工廢水萃取脫酚及流程模擬研究.pdf

1、我國(guó)對(duì)天然氣的需求不斷增長(zhǎng)，煤制清潔燃?xì)饽軌蛴行Ь徑馕覈?guó)的天然氣需求壓力。固定床氣化由于甲烷產(chǎn)量高，投資低等特點(diǎn)使得90％以上的煤制清潔燃?xì)舛际褂霉潭ù矚饣?。但固定床氣化?huì)產(chǎn)生大量的高濃度含酚廢水，廢水中除單元酚外，多元酚約占總酚的1/3～1/2，會(huì)使得廢水難以處理。同時(shí)酚也是一種基本化工原料，能夠用于制造藥品、酚醛樹脂等產(chǎn)品，具有重要的回收價(jià)值。但目前工業(yè)上對(duì)于酚類物質(zhì)的回收效率不高，本論文結(jié)合實(shí)驗(yàn)和流程模擬的手段對(duì)如何更高效地回收酚

2、類物質(zhì)進(jìn)行研究。
　　本文全面分析比較酯類、酮類、醚類等溶劑后，優(yōu)選乙酸仲丁酯作為脫酚萃取劑。通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較其對(duì)單元酚、多元酚的萃取效果，以及萃取溫度等多種萃取工藝條件對(duì)乙酸仲丁酯萃取脫酚效果的影響。然后采用液液平衡釜結(jié)合氣相色譜分析法，在常壓下測(cè)定了“乙酸仲丁酯-苯酚-水”以及“乙酸仲丁酯-對(duì)苯二酚-水”兩種三元物系分別在25℃、40℃、50℃不同溫度時(shí)的液液相平衡數(shù)據(jù)，以及“乙酸仲丁酯-苯酚-對(duì)苯二酚-水”四元物系在40℃時(shí)的液

3、液相平衡數(shù)據(jù)。經(jīng)活度系數(shù)方程擬合二元交互作用參數(shù)，然后利用其參數(shù)對(duì)萃取塔、溶劑回收塔及溶劑汽提塔進(jìn)行了流程模擬，得到各個(gè)塔的設(shè)計(jì)參數(shù)。最后，得到萃取工藝條件參數(shù)和萃取流程中各塔的設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)小試連續(xù)萃取裝置試驗(yàn)驗(yàn)證，達(dá)到了較好的萃取脫酚效果。
　　研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室萃取脫酚實(shí)驗(yàn)，確定在pH=8，相比R=1∶4～1∶5，溫度T=40～45℃時(shí)乙酸仲丁酯能夠達(dá)到最佳的萃取脫酚效果;
　　(2)通過(guò)液液相平衡實(shí)

4、驗(yàn)，得到了常壓下“乙酸仲丁酯-苯酚-水”以及“乙酸仲丁酯-對(duì)苯二酚-水”兩種三元物系分別在25℃、40℃、50℃時(shí)的液液相平衡數(shù)據(jù)，以及“乙酸仲丁酯-苯酚-對(duì)苯二酚-水”四元物系在40℃時(shí)的液液相平衡數(shù)據(jù)，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了熱力學(xué)驗(yàn)證，結(jié)果顯示相關(guān)性系數(shù)R2值均大于0.99，表明測(cè)得的液液相平衡數(shù)據(jù)有效。采用NRTL以及UNIQUAC熱力學(xué)活度系數(shù)方程對(duì)獲得的相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，回歸得到各方程對(duì)應(yīng)的二元交互作用參數(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)值與模擬值

5、的誤差分析后，結(jié)果顯示均方根偏差（RMSD）均在0.2％左右，表明NRTL和UNIQUAC活度系數(shù)模型擬合度都很好。
　　(3)利用Aspen流程模擬軟件，采用UNIQUAC和NRTL熱力學(xué)活度系數(shù)方程對(duì)萃取塔、溶劑回收塔及溶劑汽提塔進(jìn)行流程模擬。設(shè)定廢水進(jìn)料流量為100t/h，溫度為40℃，壓力為0.1MPa。對(duì)于萃取塔選用的是UNIQUAC方程，確定萃取級(jí)數(shù)n=6，萃取相比R=1∶4。對(duì)于溶劑回收塔和溶劑汽提塔采用的是NRTL

6、方程，確定溶劑回收塔的理論塔板數(shù)N=10，進(jìn)料位置為第5塊塔板;溶劑汽提塔的理論塔板數(shù)N=5，進(jìn)料位置為第1塊塔板。經(jīng)萃取脫酚流程模擬計(jì)算確定各塔設(shè)計(jì)參數(shù)后，廢水總酚濃度從13000mg/L降至400mg/L以下，苯酚濃度從8750mg/L降低至50mg/L以下。萃取劑回收利用率可高達(dá)99％以上。
　　(4)利用小試裝置進(jìn)行連續(xù)實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，當(dāng)萃取塔萃取級(jí)數(shù)n=6，相比R=1∶4時(shí)，總酚脫酚率達(dá)到90％以上，單元酚脫酚