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(xiàng)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(jìn)入生化處理裝置進(jìn)一步處理，同時(shí)得到產(chǎn)品粗酚(酚及同系物≥83%w)。
裝置按單系列設(shè)計(jì)，總生產(chǎn)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(shè)計(jì)能力為正常設(shè)計(jì)能力的110%。年生產(chǎn)粗酚3645噸。設(shè)計(jì)年操作7440小時(shí)。
2、裝置工藝特點(diǎn)
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(zhì)的主要方法，從而實(shí)現(xiàn)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(shù)在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用較多，DIPE工程應(yīng)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(gè)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(jìn)入轉(zhuǎn)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(zhì)進(jìn)行液液傳質(zhì)，把酚水中含有的酚萃取出來，從而達(dá)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(zhì)傳質(zhì)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(shù)在PH值5-8時(shí)保持恒定，達(dá)到8.5后分配系數(shù)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(biāo)的影響因素分析
4.1 萃取溫度、PH值、萃取塔轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和萃取停留時(shí)間的影響
在裝置運(yùn)行過程中，萃取的溫度在40-45℃范圍內(nèi)，符合二異丙基醚最佳萃取溫度指標(biāo)。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(zhì)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(dá)到PH<8.5，實(shí)際運(yùn)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(tuán)親水性增強(qiáng)，在水中的溶解度提高，造成萃取分配系數(shù)下降，難以高效率萃取;在裝置運(yùn)行過程中，萃取塔轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)對萃取過程的萃取理論級數(shù)影響明顯，通過實(shí)際生產(chǎn)，在處理量85-105t/h時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)在26-28r/min運(yùn)行正常，若超出操作彈性范圍內(nèi)，調(diào)整轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)對萃取效果不明顯;萃取停留時(shí)間也是影響萃取的重要因素之一，隨停留時(shí)間增加萃取效率也會增大，但停留時(shí)間繼續(xù)增加，萃取接近平衡，傳質(zhì)推動(dòng)力減小，傳質(zhì)效率下降，若停留時(shí)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(dǎo)致脫酚凈化水中酚含量超標(biāo)。
4.2 萃取劑純度的影響
本裝置萃取劑在運(yùn)行過程中重復(fù)回收利用，萃取劑回收主要在酚塔和水塔中。根據(jù)長期運(yùn)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(jìn)行分離最合適，通過調(diào)節(jié)回流量、回流溫度和塔頂調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)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(diào)整塔頂回流量或改變酚塔進(jìn)料口進(jìn)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(jù)長期的操作看，當(dāng)酚塔頂部溫度超過70℃時(shí)，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(shù)據(jù)說明，在調(diào)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(gè)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(dāng)然也與含酚廢水中單元酚和多元酚的含量有關(guān)。在運(yùn)行過程中，當(dāng)出水中揮發(fā)酚含量超標(biāo)時(shí)，一般都會加大注醚量，醚水配比有時(shí)達(dá)到1:5(設(shè)計(jì)1：7—1:10)。根據(jù)運(yùn)行情況表明，當(dāng)注醚量太大時(shí)，出水水質(zhì)不能有效保證達(dá)標(biāo)且醚純度也下降。醚水的比例超出設(shè)計(jì)值表現(xiàn)出來的是酚塔的超負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)象，操作不穩(wěn)定，塔頂產(chǎn)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(dǎo)致酚含量超標(biāo)的原因之一，由于萃取劑與油類物質(zhì)極易互溶，當(dāng)油類物質(zhì)溶解到萃取劑里，就會污染萃取劑，嚴(yán)重時(shí)還可能發(fā)生乳化現(xiàn)象，在同樣的萃取比下，萃取劑的實(shí)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(qiáng)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(qiáng)除油和除油器除油，確保油含量在正常指標(biāo)范圍內(nèi)。
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(yùn)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(xiàn)象，中心管理人員分析并總結(jié)出幾點(diǎn)解決方法，極大提高了循環(huán)溶劑的回收率，同時(shí)也節(jié)約了生產(chǎn)成本。
(1)本單位酚回收裝置在水塔設(shè)計(jì)了側(cè)線抽氨，從長期運(yùn)行效果看，在蒸汽波動(dòng)和進(jìn)料量波動(dòng)較大時(shí)，水塔容易出現(xiàn)液泛，造成中部溫度頻繁波動(dòng)，從中部側(cè)線抽出介質(zhì)中醚含量很高，通過冷卻器進(jìn)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(shí)可安裝界位計(jì)，定期回收氨水罐中的醚，當(dāng)氨水罐液位較低時(shí)，將外送流程改入轉(zhuǎn)盤萃取塔，萃取后回收溶劑。同時(shí)合理控制水塔側(cè)線閥位開度在20-40%范圍內(nèi)，尤其在水塔液泛波動(dòng)的情況下，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免大部分的醚蒸汽通過側(cè)線進(jìn)入氨水罐。
(2)在裝置運(yùn)行過程中，通過分析粗酚產(chǎn)品的純度發(fā)現(xiàn)二異丙基醚含量超標(biāo)現(xiàn)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(yán)格控制酚塔溫度、壓力在指標(biāo)范圍內(nèi)。從運(yùn)行情況表明，當(dāng)酚塔中部溫度控制80℃左右，底部溫度控制在195℃左右時(shí)，粗酚中二異丙基醚的含量明顯降低。同時(shí)在操作中可選擇從上進(jìn)料口進(jìn)料，增加精餾段的塔盤，既保證了粗酚產(chǎn)品的純度也減少了醚的損失，同時(shí)也提高了循環(huán)溶劑的質(zhì)量。
(3)醚呼吸器冷卻器連接了酚回收所有與醚有關(guān)的設(shè)備，是對醚蒸汽進(jìn)行最后一步冷卻的設(shè)備，冷卻的液相進(jìn)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(chǎn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)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(dòng)大，降低了醚蒸汽的回收和冷卻效果，導(dǎo)致醚的浪費(fèi)。通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(dǎo)淋，定期檢查管線是否堵塞并進(jìn)行蒸汽吹掃，溶解管線里面結(jié)晶物和煤粉雜質(zhì)，確保醚呼吸線暢通，更好的進(jìn)行醚的回收同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境。
6、結(jié)束語
隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，煤化工也是蓬勃發(fā)展，與此同時(shí)工業(yè)廢水的處理也備受關(guān)注。酚回收作為煤液化污水處理的子項(xiàng)目，通過長周期的運(yùn)行摸索，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，最終解決了生產(chǎn)中出現(xiàn)的各類問題，達(dá)到了脫酚凈化水的排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅為下一步生化處理奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為污水零排放做出貢獻(xiàn)。( >
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