1、裝置概況介紹
酚回收裝置是神華煤直接液化的配套子項目,主要處理污水汽提裝置來的含酚、氨的凈化水,將回收的氨水送回汽提裝置,脫酚、氨后的稀酚水一部分送到加氫穩(wěn)定裝置回用,另一部分廢水能夠進入生化處理裝置進一步處理,同時得到產品粗酚(酚及同系物≥83%w)。
裝置按單系列設計,總生產能力為處理含酚污水93t/h,排出脫酚凈化水92.7t/h。裝置操作彈性,最大設計能力為正常設計能力的110%。年生產粗酚3645噸。設計年操作7440小時。
2、裝置工藝特點
酚回收裝置采用溶劑萃取法原理脫酚,溶劑萃取法是從高濃度含酚污水中回收酚類物質的主要方法,從而實現酚的脫除。在萃取工藝方面,萃取脫酚常用的溶劑有苯、重苯、輕油、重溶劑油、二異丙基醚(DIPE)、磷酸三丁酯(TBP)、甲基異丁基酮(MIBK)等。我單位萃取劑選用二異丙基醚。DIPE萃取脫酚技術在工業(yè)生產應用較多,DIPE工程應用較為成熟、可靠、穩(wěn)定、蒸汽消耗較低。酚回收裝置工藝流程分五個部分,即萃取、溶劑和氨的脫除、溶劑的回收、廢液系統(tǒng)及溶劑貯存。
3、工藝基本原理
含酚污水進入轉盤萃取塔的上部,與從塔下部注入的二異丙基醚形成逆流接觸。利用酚在萃取劑中和在水中溶解度的差異,使溶質進行液液傳質,把酚水中含有的酚萃取出來,從而達到組分分離的目的。萃取過程包括以下三步:
(1)含酚污水(原料液)與二異丙基醚(萃取劑)充分混合接觸,完成溶質傳質過程;
(2)含溶劑凈化廢水(萃余相)和萃取物(萃取相)的分離過程;
(3)從萃取相和萃余相中回收萃取劑的過程,通常采用蒸餾方法回收。
本裝置屬于水—酚—二異丙基醚體系,一般控制二異丙基醚與酚水的體積比為1:7;該體系分配系數在PH值5-8時保持恒定,達到8.5后分配系數開始急劇下降。水在二異丙基醚中的溶解度為0.55%;二異丙基醚在水中的溶解度為0.85%(25℃)。
4、脫酚凈化水出水超標的影響因素分析
4.1 萃取溫度、PH值、萃取塔轉盤轉數和萃取停留時間的影響
在裝置運行過程中,萃取的溫度在40-45℃范圍內,符合二異丙基醚最佳萃取溫度指標。溫度稍高對萃取有好處,有利于萃取劑與水分離,還能加速水和油的傳質過程,但溫度過高,萃取劑在水中的溶解度增大,隨水帶走的損失量也增加,影響脫酚效率;PH值,對于在保證上游裝置正常脫氨的情況下,難以達到PH<8.5,實際運行中,含酚凈化水PH值為8.5-10之間,酚開始發(fā)生電離(以苯酚為例),PhOH=PhO-+H+,離子態(tài)的PhO-基團親水性增強,在水中的溶解度提高,造成萃取分配系數下降,難以高效率萃取;在裝置運行過程中,萃取塔轉盤轉數對萃取過程的萃取理論級數影響明顯,通過實際生產,在處理量85-105t/h時,轉盤轉數在26-28r/min運行正常,若超出操作彈性范圍內,調整轉盤轉數對萃取效果不明顯;萃取停留時間也是影響萃取的重要因素之一,隨停留時間增加萃取效率也會增大,但停留時間繼續(xù)增加,萃取接近平衡,傳質推動力減小,傳質效率下降,若停留時間過短,含酚污水沒有同萃取劑充分接觸,造成萃取效果差,導致脫酚凈化水中酚含量超標。
4.2 萃取劑純度的影響
本裝置萃取劑在運行過程中重復回收利用,萃取劑回收主要在酚塔和水塔中。根據長期運行情況表明,水塔在常壓下,二異丙基醚和水的共沸溫度(61.4℃的條件下共沸物的組分為3.6%水和96.4%二異丙基醚)進行分離最合適,通過調節(jié)回流量、回流溫度和塔頂調節(jié)閥開度來調整塔頂溫度至58-63℃左右,回收醚的純度明顯增大。酚塔主要對萃取物的蒸餾回收醚,通過調整塔頂回流量或改變酚塔進料口進料,增加提餾段塔板,降低循環(huán)溶劑中酚含量,提高回收溶劑純度。根據長期的操作看,當酚塔頂部溫度超過70℃時,再生溶劑中的酚含量明顯加重,再生溶劑醚純度甚至低于87%(見表一)。所以合理控制酚塔頂部溫度至65-68℃左右,對控制再生溶劑的純度效果明顯。
通過表1數據說明,在調整工況后,水塔塔頂冷凝下來的水汽明顯降低,酚塔回收萃取劑中酚含量也減少了很多,萃取劑的純度明顯提高。
4.3 萃取比的影響
二異丙基醚與酚水的體積比是影響脫酚效果的一個重要因素。萃取效果取決于溶劑和含酚污水的體積比,體積比一般控制在1:7,當然也與含酚廢水中單元酚和多元酚的含量有關。在運行過程中,當出水中揮發(fā)酚含量超標時,一般都會加大注醚量,醚水配比有時達到1:5(設計1:7—1:10)。根據運行情況表明,當注醚量太大時,出水水質不能有效保證達標且醚純度也下降。醚水的比例超出設計值表現出來的是酚塔的超負荷運行現象,操作不穩(wěn)定,塔頂產品二異丙基醚的純度降低,溶劑的再生效果差,從而形成惡性循環(huán),因此合理控制醚水的萃取比是影響脫酚的重要因素。
4.4 含酚污水帶油的影響
含酚污水帶油也是導致酚含量超標的原因之一,由于萃取劑與油類物質極易互溶,當油類物質溶解到萃取劑里,就會污染萃取劑,嚴重時還可能發(fā)生乳化現象,在同樣的萃取比下,萃取劑的實際量會減少,影響了萃取的效率。為了解決含酚污水帶油問題,在上游裝置加注破乳劑加強除油,雖然采取了一系列措施,但是效果都不理想,目前的唯一辦法就是提高原料水罐液位加強除油和除油器除油,確保油含量在正常指標范圍內。
5、循環(huán)溶劑損失原因分析及解決方法
二異丙基醚為酚回收裝置的循環(huán)溶劑,在裝置運行過程中,循環(huán)溶劑損耗大且難以控制。2015年初,對于循環(huán)溶劑的損耗大這一現象,中心管理人員分析并總結出幾點解決方法,極大提高了循環(huán)溶劑的回收率,同時也節(jié)約了生產成本。
(1)本單位酚回收裝置在水塔設計了側線抽氨,從長期運行效果看,在蒸汽波動和進料量波動較大時,水塔容易出現液泛,造成中部溫度頻繁波動,從中部側線抽出介質中醚含量很高,通過冷卻器進入氨水罐,造成很多一部分醚在氨水罐中。因此,合理控制氨水罐液位,必要時可安裝界位計,定期回收氨水罐中的醚,當氨水罐液位較低時,將外送流程改入轉盤萃取塔,萃取后回收溶劑。同時合理控制水塔側線閥位開度在20-40%范圍內,尤其在水塔液泛波動的情況下,應及時調整,避免大部分的醚蒸汽通過側線進入氨水罐。
(2)在裝置運行過程中,通過分析粗酚產品的純度發(fā)現二異丙基醚含量超標現象比較多。二異丙基醚的含量決定溶劑損失量,要減少二異丙基醚的損失,必須優(yōu)化工藝操作,嚴格控制酚塔溫度、壓力在指標范圍內。從運行情況表明,當酚塔中部溫度控制80℃左右,底部溫度控制在195℃左右時,粗酚中二異丙基醚的含量明顯降低。同時在操作中可選擇從上進料口進料,增加精餾段的塔盤,既保證了粗酚產品的純度也減少了醚的損失,同時也提高了循環(huán)溶劑的質量。
(3)醚呼吸器冷卻器連接了酚回收所有與醚有關的設備,是對醚蒸汽進行最后一步冷卻的設備,冷卻的液相進入溶劑循環(huán)罐,剩下的不凝氣通過醚呼吸氣冷卻器頂部呼吸閥排至大氣中,但是在長期的生產運行中發(fā)現醚呼吸氣冷卻器氣液相線易堵,造成系統(tǒng)壓力升高,裝置波動大,降低了醚蒸汽的回收和冷卻效果,導致醚的浪費。通過總結經驗,提出技改,在醚呼吸氣冷卻器氣相線增加了蒸汽吹掃線和檢查導淋,定期檢查管線是否堵塞并進行蒸汽吹掃,溶解管線里面結晶物和煤粉雜質,確保醚呼吸線暢通,更好的進行醚的回收同時也保護了環(huán)境。
6、結束語
隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進,煤化工也是蓬勃發(fā)展,與此同時工業(yè)廢水的處理也備受關注。酚回收作為煤液化污水處理的子項目,通過長周期的運行摸索,總結經驗,最終解決了生產中出現的各類問題,達到了脫酚凈化水的排放標準,不僅為下一步生化處理奠定基礎,同時也為污水零排放做出貢獻。( >
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