煤化工廢水萃取脫酚及流程模擬研究.pdf

1、我國對天然氣的需求不斷增長，煤制清潔燃氣能夠有效緩解我國的天然氣需求壓力。固定床氣化由于甲烷產(chǎn)量高，投資低等特點使得90％以上的煤制清潔燃氣都使用固定床氣化。但固定床氣化會產(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，會使得廢水難以處理。同時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，具有重要的回收價值。但目前工業(yè)上對于酚類物質(zhì)的回收效率不高，本論文結(jié)合實驗和流程模擬的手段對如何更高效地回收酚

2、類物質(zhì)進行研究。
　　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。通過實驗比較其對單元酚、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，在常壓下測定了“乙酸仲丁酯-苯酚-水”以及“乙酸仲丁酯-對苯二酚-水”兩種三元物系分別在25℃、40℃、50℃不同溫度時的液液相平衡數(shù)據(jù)，以及“乙酸仲丁酯-苯酚-對苯二酚-水”四元物系在40℃時的液

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)對萃取塔、溶劑回收塔及溶劑汽提塔進行了流程模擬，得到各個塔的設(shè)計參數(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)計參數(shù)，經(jīng)小試連續(xù)萃取裝置試驗驗證，達到了較好的萃取脫酚效果。
　　研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)經(jīng)過實驗室萃取脫酚實驗，確定在pH=8，相比R=1∶4～1∶5，溫度T=40～45℃時乙酸仲丁酯能夠達到最佳的萃取脫酚效果;
　　(2)通過液液相平衡實

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

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)方程對萃取塔、溶劑回收塔及溶劑汽提塔進行流程模擬。設(shè)定廢水進料流量為100t/h，溫度為40℃，壓力為0.1MPa。對于萃取塔選用的是UNIQUAC方程，確定萃取級數(shù)n=6，萃取相比R=1∶4。對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，進料位置為第5塊塔板;溶劑汽提塔的理論塔板數(shù)N=5，進料位置為第1塊塔板。經(jīng)萃取脫酚流程模擬計算確定各塔設(shè)計參數(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99％以上。
　　(4)利用小試裝置進行連續(xù)實驗對模擬結(jié)果進行了驗證，當(dāng)萃取塔萃取級數(shù)n=6，相比R=1∶4時，總酚脫酚率達到90％以上，單元酚脫酚