酚回收装置出水总酚偏高原因及处理措施

酚回收装置出水总酚偏高原因及处理措施

王宏利

内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古 赤峰 025350

摘要：酚回收装置主要用于煤气化含酚废水的脱酸脱氨，处理后，脱除含酚废水中的酸和氨氮类物质，然后通过萃取技术脱除含酚废水中的酚类物质，得到副产物粗酚，处理后的稀酚水被送至下游工段，完成酚回收装置的工艺处理。

关键词：酚回收装置；出水总酚；原因；处理措施

BGL碎煤加压气化及其配套的变换装置产生的煤气水具有高氨氮、高COD、高酚含量的特点，含有大量有毒有害物质。为了人类的可持续发展，要通过酚回收装置处理煤气水中的氨氮和总酚，减少氨氮和总酚，然后进行生化处理，达到国家排放标准进行循环利用，以节约水资源。当前，由于酚回收装置实际运行中受各种因素的影响，出水指标高于设计指标，导致生化处理工段处理能力不足，无法实现污水处理的平衡。因此，研究如何降低酚回收装置出水总酚意义重大。

一、酚的简介

酚是羟基(-OH)与芳烃核(苯环或稠苯环)直接相连形成的有机化合物。大多数酚是无色针状结晶或白色结晶，少数烷基酚为高沸点液体；有特殊气味，遇空气和光变红，遇碱变色更快。另外，酚虽然可发生C-O键和O-H键断裂两类反应，但由于p-π共轭效应，C-O键非常牢固，不易断裂。但O-H键易断裂，因生成的酚负离子中的负电荷可离域分散而得以稳定。酚上的苯环则由于上述共轭作用而比苯更易进行亲电取代反应。

二、工艺路线

1、装置工艺路线的特点。酚回收装置采取先萃取脱酚后精馏脱氨工艺，萃取溶剂采用二异丙基醚，通过对萃取物进行蒸馏回收达到萃取溶剂循环回收利用。另外，酚回收装置工艺流程分为萃取、溶剂与氨的脱除、溶剂的回收、废液系统与溶剂贮存五部分。

2、基本原理。含酚污水进入转盘萃取塔的上部，与从塔下部注入的二异丙基醚形成逆流接触。利用酚在萃取剂中和在水中溶解度的差异，使溶质进行液液传质，把酚水中含有的酚萃取出来，达到组分分离的目的。萃取过程包括：①含酚污水(原料液)与二异丙基醚(萃取剂)充分混合接触，完成溶质传质过程；②含溶剂净化废水(萃余相)与萃取物(萃取相)的分离过程；③从萃取相及萃余相中回收萃取剂的过程，通常用蒸馏方法回收。

三、酚回收装置

1、装置作用和生产能力。在煤气水装置经除尘除油后的稀酚水从酚回收装置脱酸塔中间将氨采出后回收浓度为10%的氨水，送至热电装置脱硫工序生产硫铵产品，同时，水中的酚通过在萃取塔中的萃取原理进行萃取，萃取物精馏后得到副产物粗酚(酚及酚的同系物85%)，外送至罐区外卖，酚回收装置的设计处理能力为46.3m3/h。

2、工艺流程。来自煤气水装置的稀酚水在脱酸过程中进行精馏，在塔的中部采出氨蒸气，氨蒸气经三级冷却分离后，在碱洗塔中洗涤，然后采用脱盐水吸收，以回收浓度为10%的氨水，酚水中的部分酸性气体从脱酸塔顶部采出，送与煤气水膨胀气一起送至热电装置焚烧，脱酸塔中用于脱酸脱氨的稀酚水由J62401泵加压，送至在静态混合器中与J62410泵送来的萃取物进行预萃取，然后进入萃取塔，根据萃取原理，水从萃取塔上部进入，萃取剂(二异丙基醚)从萃取塔底部进入，在搅拌机作用下充分萃取，提取物从萃取塔上部溢流进入萃取物槽中，萃取后的水通过萃取塔底部的J62403泵送至水塔，在水塔中使用蒸馏原理对水中的二异丙基醚蒸馏后循环利用，同时，萃取物中的二异丙基醚通过苯酚物在酚塔中经精馏操作回收循环使用，得到浓度为70～74%的副产物粗酚。

四、出水酚超标的影响原因及处理

1、pH值对萃取效果的影响。进入萃取塔的装置设计pH值为6～8，而实际运行中的pH值为8～10，上述偏差的原因是：实际运行时，为避免装置脱酸塔中的塔盘堵塞，缩短运行周期，只能以部分水质为代价延长脱酸塔的运行周期，脱酸塔出水总氨控制在500mg/L左右，导致实际运行中脱酸出水的pH值为8～10，酚类物质在酸性环境中几乎不发生电离，但当pH＞8时，酚开始电离，如苯酚分解为PhO-和H+。当pH＞9时，酚的电离速率显著提升，导致酚的萃取效果下降。

2、水醚比的影响。为更好地减少水出水的酚，在酚水进萃取塔间加入静态混合器，并用萃取物中的二异丙基醚预萃取来水中的酚，预萃取的增加提升了酚回收装置中酚的萃取量，并降低了二异丙基醚水的比例(质量比)，在7.5～8.5m3/h时，当进料为40m3/h时，水醚比从正常运行时的3:1降至5:1。

3、温度。萃取最佳温度范围为40～45℃，然而，由于装置来水中尘和溶解固高，换热器在高温下长期运行中的结构或堵塞导致换热效果降低，致使萃取温度偏高，导致萃取效果降低。目前，装置的可控温度对萃取的影响较小。

4、萃取剂纯度。萃取剂纯度对萃取效果有最直接的影响，而萃取剂纯度的降低主要表现在：①二异丙基醚在全国的消耗量相对较少，经销商基本上不使用专车运输二异丙基醚，这导致二异丙基乙醚的纯度因在过程中与其他有机溶剂混合而降低。②合理控制塔顶温度是控制循环溶剂纯度的关键,在酚塔操作中，由于停车期间塔顶温度过高而醚纯度受到污染，致使出水总酚超标严重情况出现。③由于来水中单元酚含量偏高，为确保出水指标合格，只能通过增加二异丙基醚量与水的比例来控制，从而使设计的加二异丙基醚量从1:5增加到1:3，导致酚塔超负荷运行。

5、转盘萃取塔转速。在装置运行中，萃取塔的转速在理论上对萃取效果有显著影响，但由于水及二异丙基醚在实际运行中在萃取塔中停留时间长，转速在28～30转/分范围内，所以对萃取效果影响不大。

6、水塔顶部温度及酚塔顶部温度。①水塔作用是利用蒸馏原理回收水中的醚，水与醚在常压下的沸点为61.4℃。当温度过高时，二异丙基醚蒸汽将携带水，若溶剂循环槽不能及时排水，或带水严重，加入的溶剂量将不足，萃取效果将大幅降低，萃取物将中断。②由于脱酸塔工况波动或仪表故障，萃取塔的相界面波动较大，导致萃取物带水，致使酚塔工况波动，塔顶温度过高，影响溶剂纯度，进而影响萃取效果。

7、来水中油对萃取效果的影响。原料酚水中的油易与萃取剂互溶，严重时会发生乳化。在相同水醚比下，来水中油含量的增加导致酚的萃取效果下降。

五、结论

首先，加强对脱酸塔出水指标的监控，在出水总氨合格情况下，尽量将出水pH值控制在6～8之间。其次，在出水合格情况下，可减少加醚量，从而降低酚塔运行负荷，避免循环溶剂的纯度降低。再次，控制好酚塔和水塔顶部温度，严禁塔顶温度超过70℃。最后，酚塔和水塔压力应严格控制在10～20kPa，严禁塔顶发生抽负压现象，导致醚纯度降低。

参考文献：

[1]《煤气水处理及酚回收装置工艺手册及附图》，呼伦贝尔金新化工，2019(12).