毕业论文--溶剂萃取脱酚设计说明书

1、摘 要化工厂产生的焦化废水中含酚量很高，如果未经处理就将其排放，会对环境产生严重的污染，影响生物的正常生长和繁殖，同时也影响人类的身体健康和市场经济的可持续发展。但是酚类物质在农业、工业、医药卫生及国防方面又有着广泛的应用。所以，我们应该变费为宝，从废水中回收酚类化合物，达到环保目的的同时获得一定的经济效益。本设计使用溶剂萃取脱酚法，以n-503煤油作为萃取剂，采用碱洗法再生。本设计探讨了生产的工艺流程、主要设备的选择和计算，完成了溶剂萃取脱酚工段的设计说明书，工艺流程图、脉冲萃取塔装配图、平面布置图等相关任务。关键字：高浓度酚水、萃取脱酚、n-503、碱洗法 目 录摘 要i第一章 绪论11.

2、1应用领域11.2设计目的11.3设计意义11.4 哈尔滨地区的自然条件11.4.1厂址所处地区自然条件11.4.2气象条件21.4.3地震烈度21.4.4哈尔滨市风玫瑰图3第二章 工艺论证42.1含酚废水的处理42.1.1高浓度含酚废水处理方法42.1.2低浓度含酚废水处理方法92.2工艺选择112.3萃取剂的选择122.4塔设备的选择13图2-5 脉冲筛板塔132.5结论14第三章 工艺详述153.1工艺流程153.2影响萃取操作的主要操作因素153.3物料参数163.3.1原料污水（剩余氨水）基本参数163.3.2萃取剂n-503的基本参数163.4操作制度173.5酚钠盐质量指标173

3、.6各单元操作的注意事项183.6.1萃取操作183.6.2碱洗操作183.6.3再生操作183.6.4小结18第四章 工艺计算194.1 物料衡算194.1.1原始数据194.1.2物料计算194.2 工艺设备计算204.2.1萃取塔204.2.2 碱洗塔244.2.3带油水分离器的冷凝冷却器254.3辅助设备选型计算264.3.1槽选型计算264.3.2泵的选型计算264.4设备一览表28第五章 安全规程29第六章 溶剂脱酚车间布置30第七章 非工艺部分317.1土建部分317.2仪表安装注意事项317.3消防器械的管理317.4防火、防爆、防尘、防毒管理制度327.5仓库、罐区安全管理制

4、度32结论34致谢35参考文献36第一章 绪论1.1应用领域本设计针对的是高浓度焦化含酚废水，主要产物是回收到的酚。酚类物资的用途十分广泛，利用酚可以制作酚醛树脂、黏合剂、增塑剂、炸药、染料、颜料、杀菌剂、防腐剂、医药、香料、合成纤维等等，酚类物资在工业、农业、国防、医药卫生等方面有着广泛应用。1.2设计目的1.将高浓度的焦化废水中的酚(212g/l)降到200300mg/l以下；2.选用塔设备时要减少塔的体积，克服填料容易堵塞的弊病；3.要妥善处理净化含酚废水时产生的有害气体和废渣，避免引起二次污染。1.3设计意义焦化废水中大都含有酚，酚是一种芳香族碳氢化合物的含氧衍生物。酚类化合物种类繁多

5、，有苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚、氯酚等，而以苯酚、甲酚污染最突出。含酚的焦化废水是一种污染范围广，危害性大的工业废水。含酚废水中酚类化合物是原型质毒物。对一切生活个体都有毒害作用。人体长期饮用被酚污染的水会引起头晕、贫血以及各种神经系统疾病。如果焦化废水未经净化就排放，会造成水体氧平衡的严重破坏，甚至还能引起鱼类的大量死亡，如果直接灌溉农田，会使农作物枯死或减产。虽然焦化废水危害很大，但是其中的酚在化工行业有很多的用途，因此，回收废水中的酚既达到了净化含酚废水的目的，同时又变废为宝，利用回收的酚为我们人类服务。 1.4 哈尔滨地区的自然条件 1.4.1厂址所处地区自然条件哈尔滨市属于半湿

6、润温带大陆性季风气候，其气候特点是，冬季在极地大陆冷气团控制下，气候寒冷、干燥，夏季受太平洋副热带气团影响，降水集中，气候温和、湿润。气候有明显的季节性变化，春季回暖快而多大风，容易出现春早；夏季短促而炎热，雨水较多，秋季降温急剧，容易出现早霜，冬季漫长而寒冷。年平均气温3.6，最高气温为36.4，最低气温为-38.1；年平均降雨量为553.5mm，降雨期集中在78月份；年平均日照在2500小时，无霜期在135140天。最大冻深1.97m。1.4.2气象条件1、气压年平均大气压力 993.6mbar最底气压 996.2mbar最高气压 1023.8mbar2、气温年平均气温 3.6最高气温 3

7、6.4最低气温 -38.1最热月平均温度 22.7最冷月平均温度 -19.73、湿度 年平均相对湿度 67%月平均最大相对湿度 79%4、降雨量及蒸发量年平均降雨量 553.5mm月平均降雨量 最高176.5mm月平均降雨量 最底39mm年平均蒸发量 1508.7mm5、降雪量及冻土层深度降雪深度 最高410mm设计降雪负荷 450pa土壤最大冻结深度 1.97m6、风向及基本风压冬季主导风向 西南风夏季主导风向 南风全年主导风向 西南风冬季最大风速 19.9米/秒年平均风速 3.8米/秒平均风压 500pa1.4.3地震烈度场地基本地震烈度为6度。1.4.4哈尔滨市风玫瑰图图1-1哈尔滨市风

8、玫瑰图第二章 工艺论证焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。但是，焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、cod及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况，近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。2.1含酚废水的处理2.1.1高浓度含酚废水处理方法1、 萃取法萃取处理法是向污水中加入一种与水互不相容但却是污染物的良好溶剂(即萃

9、取剂)，使其与污水充分混合，污水中的大部分污染物转移到萃取剂中。然后分离污水与萃取剂，即可使污水得到净化；再将萃取剂与其中的溶质(污染物)加以分离，使萃取剂再生，重新用于萃取工艺，分离的污染物得到回收。萃取原理：一种溶剂对不同的物质，具有不同的溶解度，应用溶剂的这种性质，把溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。以处理含酚废水为例，将溶剂（n-503）投入含酚废水中，通过混合传质过程，水中溶质（酚）即转溶于溶剂中，直到溶质在两液相中达到平衡为止（即溶质在两液相中按一定比例分配，其浓度之比在一定范围内和一定条件下保持不变）。然后借助于比重差将溶剂与废水分离。这样，废水得到一定程度的净化，而溶质

10、（酚）则可从溶剂中分离出来，回收使用。萃取法的实际应用表明,萃取剂及萃取设备的选定是至关重要的,这关系着废水处理的成本。正是以降低成本、提高效率为目的,萃取法不断得到发展。在国内，萃取法广泛应用于含酚废水的预处理及酚的回收。处理含酚浓度高于2000mg/l的废水，效果非常好。在液-液萃取法中，萃取剂的选择是一个最重要的因素。用于脱酚的萃取剂比较多，常用的有煤油、洗涤油、重苯、n-503(n，n-甲基庚基乙酰胺)、粗苯、n-503+煤油混合液等。国外有乙酰苯、醋酸丁酯、磷酸三甲酯、异丙基醚等。其中n-503煤油混合液是一种高效脱酚萃取剂，具有脱酚效率高、水溶性小、无二次污染、不易乳化、物理化学性

11、能稳定、易于酚类回收及溶剂再生等优点。利用它来萃取三硝基酚，脱出率在995以上，相比若提高到1：1，一次萃取脱酚率可达9998，分配系数达1527，且溶剂再生后萃取能力衰减不大。含硝基甲酚的废水还可用595的n-503的煤油系统来萃取，回收7590的酚，萃取剂与水之比为0.2:1，经过一次回收萃取，每吨废水可回收1.02kg的酚。目前生产上多采用连续萃取，连续萃取则多采用塔式逆流操作方式。1主要设备：填料塔、筛板塔、脉冲筛板塔、脉冲填料塔、转盘塔以及离心萃取机等。图2-1 萃取法回收含酚废水的工艺流程焦化厂采用萃取法回收含酚废水的常见工艺流程见图2-1。流程简述：在含酚废水中加入萃取剂，使酚溶

12、入萃取剂。含酚溶剂用碱液反洗，酚以钠盐的形式回收，碱洗后的溶剂循环使用。萃取剂对混合物中各组分应有选择性的溶解能力，并且易于回收，对于萃取脱酚工艺来说，通常选用n-503煤油混合液。 各种高浓度含酚废水流入氨水池均化，池底的焦化类物质定期抽出。高浓度含酚废水经焦碳过滤器除油，使出水符合进生化处理装置的要求。吸附油的焦碳定期用蒸汽吹脱。除油后的含酚废水经冷却器冷却至5565进入萃取塔上部。萃取剂选用n-503煤油混合液，由循环油泵打入萃取塔底部。溶剂油与高浓度含酚废水在萃取塔中逆流接触，绝大部分酚转移至溶剂油中，溶剂油由萃取塔顶溢流进入碱洗塔与碱接触生成酚盐。溶剂油经碱洗后进入中间油槽，循环使用

13、。 萃取后的含酚废水由萃取塔排出，经蒸氨脱除部分氨，再与其它废水混合，进入隔油池除油，然后经过调节池调节水质水量后，进入生化处理流程。2、 液膜分离技术 液膜分离技术和溶剂萃取过程相似，也是由萃取与反萃取两个过程构成的。但是在液膜分离过程中，萃取与反萃取是同时进行，一步完成的。其传质速率明显提高，甚至可以实现溶质从低浓度向高浓度的传递。使分离过程所需级数明显减少，大大节省了萃取剂的消耗量。万印华等人在用液膜法处理高浓度含酚废水的研究中，以表面活性剂lms-3及高效破乳器ec-2,进行了对多种高浓度含酚废水处理的研究，取得了较为理想的效果。使用液膜分离技术，可有效地从高浓度废水中回收酚，对含酚1

14、000047000mg/l的高浓度含酚废水，内相富集酚可达270g/l以上，有很高的回收价值。液膜法处理高浓含酚废水速度快，效率高，对含酚10000mg/l左右的废水经二级液膜处理，即可降到0.5mg/l以下，而可直接排放；对于含酚高达47000mg/l左右的废水，经三级液膜处理，亦可达到排放要求。但是乳状液膜法需制乳、破乳等工序,工艺过程较复杂。23、 汽提法汽提法最早用于从含酚废水中回收挥发性酚，典型流程如图2-2所示。汽提法脱酚工艺简单，处理高浓度含酚(1000 mg/l以上)废水，可以达到经济上收支平衡，而且不会产生二次污染。但经汽提后的废水中仍有较高浓度的残余酚(约400mg/l)，

15、需经进一步处理，而且由于再生段内喷淋热碱液的腐蚀性很强，必须采取防腐措施。气提法是根据挥发性酚类化合物与水蒸气形成共沸化合物,利用酚在两相中的浓度差将酚水分 离,从而使水得以净化。高浓度的含酚废水可用气提法处理,去除率在80%85%。此种方法可回收酚,效率高,操作简单,但对不挥发性酚不能使用。蒸汽脱酚原理是利用含酚废水中挥发性酚可与水蒸汽形成共沸混合物的特性，当挥发性酚的蒸汽压与水蒸汽的蒸汽压之和超过外界压力时，含酚废水就开始 图2-2气提法流程图 沸腾，并促进挥发性酚由液态转入气态。同时，由于酚在气态中的平衡浓度大于酚在水中的平衡浓度，当含酚废水被加热至95100时，使其从脱酚塔顶部向下喷淋

16、，与从塔底向上水蒸汽中，从而达到含酚废水净化的目的。然后，用浓度为815%的氢氧化钠碱液洗涤吸收蒸汽中的酚，含少量残酚的废水再输入电化学电解设备进一步脱酚处理后循环使用。据报道，俄罗斯研制的蒸汽脱酚和电化学电解脱酚组合式水处理工艺，可将高浓度含酚废水处理达到循环利用的水平。蒸汽脱酚过程中，该设备可将50000毫克/升高浓度含酚废水，脱酚后达到15003000毫克/升，脱酚率达9497；亦可将4020000毫克/升的中、高浓度含酚废水，脱酚后达到1090毫克/升，脱酚率达99.5599.75。高浓度含酚废水经蒸汽脱酚处理后，水中仍含有一定量的酚，为进一步处理使废水净化达到循环利用的水平，在蒸汽脱

17、酚后采用了电化学电解技术进行深度处理。电化学电解脱酚处理可将浓度为15003000毫克升的含酚废水，脱酚后达0.050.5毫克/升，脱酚率达99.9899.99。经电化学电解处理后的水清澈透明，可直接循环使用。24、 生物处理法污水生化法就是利用微生物的代谢作用把污水中的有机物转化成为简单的无机物的过程。生物处理可根据微生物的生长方式，分为悬浮生长型(活性污泥及其变形氧化塘、氧化沟)和固着生长型(生物滤池、生物转盘等)两类。用活性污泥法或生物膜法处理低浓度的含酚废水，其适用范围广、处理彻底。尤其是在水质成分复杂时，用萃取法、吸附法作为生化法的预处理手段来混合使用，可使含酚废水得到较彻底的治理。

18、含酚废水主要含cod、酚、nh3-n等污染物。根据原水质的特征，首先进行预处理，使水质水量得以均衡、稳定，并符合生化处理要求。预处理后的废水进行活性污泥法生化处理，使有机污染物得以降解、去除。生化处理后废水通过活性炭吸附工艺，进一步去除废水中残余的污染物，其流程如图2-3。图2-3 生物处理法流程图近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手，研究开发了生物强化技术：生物流化床，固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善，使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。合肥钢铁集团公司焦化厂、安阳钢铁公司焦化厂、昆明焦

19、化制气厂采用a/o（缺氧/好氧）法生物脱氮工艺，运行结果表明该工艺运行稳定可靠，废水处理效果良好，但是处理设施规模大，投资费用高。总的来看，生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点，改进后的新技术使焦化废水处理达到了工程应用要求，从而使得该技术在国内外广泛采用。但是生物降解法的稀释水用量大，处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，废水的ph值、温度、营养、有毒物质浓度、进水有机物浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质，这也就对操作管理提出了较高要求。15、 电解氧化法电解氧化是指污水中的污染物在电解槽的阳极发生氧化反应使污染物质氧化

20、破坏，或者通过某些阳极反应产物(c1：、cl0-、h：o：等)间接破坏污染物质，使其转化为无害成分。在含酚废水中，投加食盐作电解质，以石墨作阳极，铁板作阴极进行电解处理，可使酚浓度降至0.01mg/l以下，其原理为：食盐电解产生次氯酸，进而分解出原子氯，使酚氧化成邻苯二酚、邻苯二醌、顺丁烯二酸而被破坏。实验表明，当电流强度1.56.0a/dm2时，投加氯化钠的量为209mg/l，经638min的电解处理，废水含酚浓度可从250600mg/l降至0.84.3mg/l，效率高，并且不必设置沉淀池和污泥处理设施。缺点是处理费用高于氯氧化法。16、化学处理法（1）催化湿式氧化技术催化湿式氧化技术是在高

21、温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质n和co排放。该技术的研究始于20世纪70年代，是在zimmerman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。在我国，鞍山焦耐院与中科院大连物化所合作，曾经成功地研制出双组分的高活性催化剂，对高浓度的含氨氮和有机物的焦化废水具有极佳的处理效果。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是，由于其催化剂价格昂贵，处理成本高，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，投资费用高，国内很少将该法用于废水处理。（2）焚烧法焚烧法治理废水始于20世纪50年代。

22、该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物co和ho及少许无机物灰分。焦化废水中含有大量nh-n物质，nh在燃烧中有no生成，no的生成会不会造成二次污染是采用焚烧法处理焦化废水的一个敏感问题。杨元林等通过研究发现,nh3在非催化氧化条件下主要生成物是n，不会产生高浓度no造成二次污染。从而说明，焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。然而，尽管焚烧法处理效率高，不造成二次污染，但是其昂贵的处理费用（约为167美元/t）使得多数企业望而却步，在我国应用较少。（3）臭氧氧化法臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物

23、，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其cod、bod值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。（4）等离子体处理技术等离子体技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子（520 ev）、紫外线等多效应综合作用，降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量

24、大的新型环保技术，目前还处于研究阶段。有研究表明，经等离子体处理的焦化废水，有机物大分子被破坏成小分子，可生物降解性大大提高，再经活性污泥法处理，出水的酚、氰、cod指标均有大幅下降，具有发展前景。但处理装置费用较高，有待于进一步研究开发廉价的处理装置。（5）光催化氧化法光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有较强反应活性的电子（空穴对），这些电子（空穴对）迁移到颗粒表面,便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率。高华等9在焦化废水中加入催化剂粉末，在紫外光照射下鼓入空气，能将焦化废水中的所有有机毒物和颜色有效去除。在最佳光催化条

25、件下，控制废水流量为3600ml/h，就可以使出水cod值由472mg/l降至100mg/l以下，且检测不出多环芳烃。目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低，有着很大的发展潜力。但是有时也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。由于光催化降解是基于体系对光能的吸收，因此，要求体系具有良好的透光性。所以，该方法适用于低浊度、透光性好的体系，可用于焦化废水的深度处理。（6）电化学氧化技术电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明，电化学氧化法氧化能力强、

26、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。chang等用pbo2/ti作为电极降解焦化废水。结果表明：电解2h后，cod值从2143mg/l降到226mg/l，同时760mg/l的nh3-n也被去除。研究还发现，电极材料、氯化物浓度、电流密度、ph值对cod的去除率和电化学反应过程中的电流效率都有显著影响。梁镇海等采用ti/sno2+sb2o3+mno2/pbo2处理焦化废水，使酚的去除率达到95.8，其电催化性能比pb电极优良，比pb电极可节省电能33。（7）化学混凝和絮凝化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但

27、对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。混凝法的关键在于混凝剂。目前一般采用聚合硫酸铁作混凝剂,对codcr的去除效果较好,但对色度、f-的去除效果较差。浙江大学环境研究所卢建航等12针对上海宝钢集团的焦化废水，开发了一种专用混凝剂。实验结果发现：混凝剂最佳有效投加量为300mg/l，最佳混凝ph范围为6.06.5；混凝剂对焦化废水中的codcr、f-、色度及总cn都有很高的去除率,去除效果受水质波动的影响较小，混凝ph对各指标的去除效果有较大的影响。絮凝剂在废水中与有机胶质微粒进行迅速的混凝、吸附与附聚，可以使焦化废水深度处理取得更好的效果

28、。马应歌等在相同条件下用3种常用的聚硅酸盐类絮凝剂(pass,pzss,pfsc)和高铁酸钠(na2feo4)处理焦化废水,实验结果表明,高铁酸钠具有优异的脱色功能，优良的cod去除、浊度脱除性能，形成的絮凝体颗粒小、数量少、沉降速度快、且不形成二次污染。22.1.2低浓度含酚废水处理方法1、吸附法吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可以发生在气-液、气-固、液-固两相之间。在污水处理中，吸附是利用一些多孔吸附剂较高的比表面积表现出的较强的吸附性能将废水中的酚类物质吸附,吸附剂吸附饱和后可再生使用,酚类物质也可以回收利用。常用的吸附剂主要有活性炭、磺化煤、大孔吸附树脂及有机合成吸附剂

29、等。此种方法的最大优点是设备简单、操作方便、净化效率高、吸附量大及吸附选择性高等。活性炭吸附虽然吸附量大,但再生困难,因而其使用逐渐不为人们看好。磺化煤的吸附容量较小，处理后废水中含酚量远达不到排放标准，需进行二级处理。所以活性炭和磺化煤在处理高浓度含酚废水时受到了一定的限制。大孔树脂较其它两种吸附剂有明显的优势,由于大孔树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体,具有优良的孔结构和很大的比表面积,并具有良好的疏水性。试验结果表明，一些大孔树脂对水中酚类物质的吸附量与活性炭相当，它对废水中的酚类物质吸附可逆性好,对废水中酚的吸附率可达95%99%,酚类脱附回收率达95%以上。可用nacl-naoh

30、再生,解吸率近100，可反复使用1000次以上，且可回收酚类物质。经济效益远超过其它传统的除酚方法。活性炭纤维（acf）与传统的颗粒状活性炭相比，炭含量高、比表面积大、微孔发达、孔径分布窄、吸附速度快、吸附能力强和再生容易等特点，兼有纤维的外形和特性。acf表面含有多种基团，对含硫、磷和氧等元素的有机物有特别的吸附能力。苯酚既含有羟基，从理论上分析,活性炭炭纤维对苯酚具有良好的吸附性。有人采用活性炭纤维处理苯酚模拟废水结果表明,活性炭纤维对苯酚的吸附容量为275.1mg/g,吸附饱和的活性炭纤维用10%的氢氧化钠溶液再生,重复使用3次,吸附效率无明显变化。acf虽价格高,但吸附容量大,吸附剂再

31、生速度快,循环使用寿命长,用量小,处理设备体积小。而且,用10%氢氧化钠溶液再生,苯酚再生回收率可达69.3%。因此,是很有使用价值与发展前途的水处理吸附剂。12、 化学氧化法化学氧化法是指加入氧化剂将污水中的有害物质氧化为无害物质的方法。用氧化剂处理污水，关键是氧化剂要选择得当。常用的方法有以下几种。(1)采用臭氧作氧化剂用臭氧作氧化剂处理废水，可达到降低cod、酚等污染物的目的。如某炼油厂利用03处理重油裂解废水，废水含酚45mg/l、cod 400500mg/l、cn。46mg/l等。投加臭氧280mg/l，接触12min，处理出水含酚0005mg/l、cod 90120mg/l、cn。

32、0.1o.2mg/l等。缺点是耗电大、成本高。(2)采用氯氧化除酚理论投氯量与酚量之比为6：1时，即可将酚完全破坏，但由于污水中存在其他化合物也与氯作用，一般要超出10倍左右。若投氯量不够，酚氧化不充分，而且会生成具有强烈臭味的氯酚。(3)h:o:氧化除酚h:o:与fe2+构成的氧化体系通常称为fenton试剂。fenton试剂氧化一般在ph=3.5下进行。在h:o:过量，fe2+浓度为50mg/l，接触24h的条件下，酚的氧化效果如表2-1。2表2-1含酚化合物的h2o2氧化结果化合物初始浓度（mg/l）出水浓度（mg/l）god去除率（%）酚470.55276.6甲酚540.50271.8

33、274.96氯酚624.827575.69二氯酚815.51361.0774.24二硝基酚920.55172.5280.072.2工艺选择含酚焦化废水的处理方法有很多，下表列举了各种处理方法极其对比见表2-2：表2-2 常见含酚焦化废水的处理方法及比较5分类处理方法适用范围脱酚率%优缺点物理法蒸汽吹脱以挥发份酚为主的焦化厂含酚废水含酚浓度1000mg/l以上80左右操作简单，设备庞大，效率低溶剂萃取95左右回收效率高，废水有新的污染吸附低浓度酚水或少量高浓度酚水8090设备简单，操作方便，吸附剂较贵去除有毒物质，成本高物化法离子交换高浓度或低浓度酚水的补充处理9599超声波低浓度酚水或深度净化

34、98效率高，成本高电解氧化高浓度或低浓度酚水的补充处理95以上效率高，耗电和耗食盐量大化学法二氧化碳低浓度酚水100臭氧氧化低浓度酚水或深度净化99杀菌力强，处理彻底，发生器昂贵生化法活性污泥200300mg/l99处理效率高，设备简单，操作管理要求高生物滤池300mg/l8595管理简单，占地较大，卫生条件差生物转盘300mg/l7090适应性强，受地区、气候限制大，占地多重复氧化渠50mg/l污水灌溉变害为利，支援农业，卫生条件差，污染地下水源在国内对高浓度含酚废水的处理方法主要有溶剂萃取法和生物化学法。其中生物化学法主要是进行废水的深度净化。溶剂萃取法设备制造方便，设备占地面积小，脱酚效

35、率高，可达9095%。4本次设计针对的是高浓度含酚废水，故采用溶剂萃取法。2.3萃取剂的选择要使萃取获得满意的效果，必须选择恰当的萃取剂，它关系到萃取剂本身的用量、两液相的分离效果、萃取设备的大小等技术经济指标，选择的依据一般是：1.萃取剂要有较大的分配系数，这样，萃取剂用量可减省，萃取设备也较小。2.萃取剂的物理、化学性质与废水要有较大区别，比重差别大，便于分离，萃取剂在水中的溶解度小，可减少萃取剂的损失。3.萃取剂要有适宜的物理性质。如适当的表面张力、挥发度、着火点、粘度、凝固点等。萃取剂-水-溶质之间的沸点差别大，便于用蒸馏或蒸发的方法回收萃取剂。4.萃取剂要有足够的化学稳定性，腐蚀性较

36、小表2-2列出了焦化厂使用过的几种萃取剂及其性能：表2-2 几种萃取剂的性能比较名称分配系数比重馏程温度说明n-503煤油溶剂2.470.885140190不易乳化，油水分层快，不易挥发，但对水质有造成二次污染的问题，萃取效率大于90%n-503煤油2.340.8700.890110270此n-503煤油系指煤气厂中温干馏产品，常温萘精n-503煤油230.870165200质量比n-503煤油好，含萘少，不易乳化，可作n-503煤油溶剂的替代品，但量太少二甲苯残油230.845初馏点130干点153乳化不严重，油水易分离。但毒性较大，操作条件较差，对水质造成二次污染的程度较大粗苯230.85

37、00.880180前馏出量大于93%易挥发，易燃，易爆，油水易分离，二次污染也较大，萃取效率一般为85%90%焦油洗油14161.031.07230300乳化严重，不易分离根据表格对比，本设计采用n-503煤油溶剂作为萃取剂。2.4塔设备的选择目前在含酚废水处理中常用的萃取设备有填料塔、筛板塔、脉冲筛板塔、脉冲填料塔、转盘塔以及离心萃取机等。1、 填料塔填料塔使用比较早，结构简单，生产能力大。优点：持液量小、分离效率高缺点：填料易堵塞、塔体积过大填料塔处理能力比筛板塔低，故本设计不采用此类型塔。 图2-5填料塔 2、 脉冲筛板塔脉冲筛板塔与填料塔的不同在于用筛板来代替填料，这样可以减少塔的体积

38、，克服填料溶剂堵塞的弊病。同时利用脉冲设备将物料充分的混合，提高脱酚效率。 图2-5 脉冲筛板塔3、转盘萃取塔转盘萃取塔塔体积较小，与筛板塔相比，设备消耗的材料少，处理费用低，但转盘萃取塔适合用于处理小流量酚水。4、 离心萃取机离心萃取机有结构紧凑，持液量小等优点，缺点是结构复杂，造价高，维修和能耗大。根据以上几个塔的对比，本设计采用脉冲筛板塔对含酚废水进行溶剂萃取脱酚。2.5结论根据上述资料相互对比，本设计决定选用溶剂萃取工艺，以n-503煤油作为萃取剂，采用脉冲筛板塔对高浓度焦化含酚废水进行萃取脱酚处理。第三章 工艺详述3.1工艺流程图3-1 溶剂萃取脱酚工段工艺流程图溶剂萃取脱酚车间的工

39、艺流程图见图3-1.工艺详述：原料氨水进入氨水池，进行静止澄清，然后经过换热器换热后由氨水泵打至t1401脉冲萃取塔上部进行萃取，氨水受重力下降,与上升的溶剂油逆流接触，在筛板的振动下充分混合进行脱酚，脱酚后由塔下部送入油水分离器，经分离焦油后, 打入氨水中间槽，再由脱酚后氨水泵送往蒸氨工段进行蒸氨。溶剂油由循环溶剂油泵送入萃取塔下部, 依靠浮力上升,与下降的原料氨水逆流接触,到塔顶分离段经分离后打入t1402碱洗塔下部, 在碱洗塔内依靠浮力上升与塔内碱液充分接触后到塔顶分离段分离串联入t1403碱洗塔，再串联入t1404碱洗塔, 最后入循环油槽中循环使用。长期循环使用后油质变差, 在油泵出口

40、, 抽取整循环油量的12%进入蒸馏釜, 蒸出的油经过冷凝冷却后, 仍回入油循环槽。当碱洗塔内酚钠盐成熟后, 停止溶剂油循环, 将塔与系统断开，然后静置分离，以回收溶剂油, 定期将酚钠盐送往酚工段回收酚类产品。3.2影响萃取操作的主要操作因素操作条件的选定, 对于萃取分离的难易, 设备的生产能力, 产品质量均有重要的影响，影响操作条件主要包括温度、压力、溶剂耗用且等。91、温度一般说来萃取塔的水温和油温低于40时, 在萃取塔两相分界面上出现较多乳化物。随着水温的升高乳化物逐渐减少。碱洗塔温度低于45溶剂带碱现象严重。当温度控制在56 以上时带碱现象基本得以控制。所以提高操作温度有利于粘度减低、增

41、加扩散、对传质有利。但温度过高将增加溶解度, 使二相区变小。所以要适当权衡。当采用n-503溶剂油时进水温度,4550；进油温度4045。2、 压力一般总希望采取常压操作, 但为了保证系统在液态操作, 系统的操作压力必须大于物系的饱和蒸汽压。3、 溶剂比溶剂量与料液量之比称为溶剂比, 即为处理单位料液的溶剂用量, 对一定料液量,溶剂比大就意味着设备中循环的溶剂量增大, 溶剂回收的装置和费用都增大，溶剂比大, 每级分离效能增大。溶剂比的选择是一个经济核算问题, 它对于分离效能和设备的计算都有影响。3.3物料参数3.3.1原料污水（剩余氨水）基本参数本设计采用n-503与含酚氨水进行逆流接触，以达

42、到脱酚的目的。本设计中原料污水基本参数(见表3-1)。表3-1 原料污水基本参数项目指标外观粘度密度ph酚含量棕褐色0.41.018.5-9.5200012000mg/l3.3.2萃取剂n-503的基本参数设计中采用的萃取剂n-503的基本参数和性质。6（见表3-2）表3-2 n-503的基本参数和性质名称参数分子量比重表面张力闪点在水中溶解度馏程粘度凝固点燃点2830.85140.8729.3因达/厘米1582.5ppm1555(1毫米汞柱)19.50.7厘泊-541903.4操作制度当使用n-503煤油作为萃取剂时，操作制度见表3-3表3-3 操作制度项目单位指标进萃取塔的氨水含酚量毫克/

43、升15002500脱酚后废水含酚量毫克/升200脱酚效率%90萃取相比（油：水）1：1进萃取塔的氨水温度45进萃取塔的溶剂油温度40萃取塔内相界面控制在萃取段1/22/3高处酚钠盐中含游离碱%3酚钠盐中含酚%2035碱洗塔碱液浓度%2025碱洗塔的碱液高度工作段的1/2高溶剂再生釜内温度140150溶剂再生釜柱顶温度130140再生釜冷凝冷却器出口油温4550碱洗塔塔内温度4550再生釜直接汽压力公斤/厘米20.53.5酚钠盐质量指标含酚 20%以上游离碱 3%（酸度计法）中性油 1%3.6各单元操作的注意事项3.6.1萃取操作脉冲萃取塔在操作时要严格控制塔内的油水界面位置和操作温度，否则温度

44、过高会导致乳化现象严重，同时要注意进料量的控制，保持油水比为1:1，避免影响萃取效果。脉冲萃取塔的通风机冷却水管要保持通水，否则禁止启动。在脉冲装置运行时，不能调节其频率。3.6.2碱洗操作在碱洗操作中，操作人员要严格控制碱洗塔内碱液浓度，防止碱洗不彻底，影响酚钠盐质量。碱洗塔内装碱量保持在工作段的1/33/4。3.6.3再生操作在再生釜操作过程中，再生釜的压力不能超过其技术规定，保持蒸汽压力在0.6mpa1 mpa。再生釜的顶部温度保持在130150，再生釜的底部温度保持在145160。每周日为再生釜排一次渣，并做记录。3.6.4小结在整个溶剂脱酚的操作过程中，要严格控制焦油的脱除以及脱酚后

45、废水的含酚量，如果焦油未脱除，会导致后续蒸氨工段的设备堵塞，如果废水含酚量过多，会使后续生化处理工段致活性污泥中毒失去活性而不能在使用。所以，在输出废水时，应该对其中的酚含量和焦油含量做严格的监控，为后续的工段做好预处理。第四章 工艺计算4.1 物料衡算4.1.1原始数据混合氨水处理量 35m3/h混合氨水含酚 2500mg/l脱酚效率 95%作业率 97%碱耗量 0.6吨（100%碱液）/吨（100%粗酚）n503煤油耗量 0.6公斤/ m3氨水油水比 1：1酚钠盐中含酚量 30%再生釜渣 2%n503复蒸为循环量的 3%4.1.2物料计算1、酚钠盐产量含酚30%酚钠盐产量（理论量）为实际酚

46、钠盐产量为理论量约1.65倍2、碱液耗量（碱液浓度20%）3、 n-503煤油耗量4、再生釜渣 循环油再生率3%，釜渣2%，n-503比重0.8第一次开车时所需溶剂量应根据萃取塔、碱洗塔、循环油槽等设备容量确定，约需100吨。4.2 工艺设备计算4.2.1萃取塔1、塔板数塔当量高度=上式中， n-相比，取n=1；d-筛板孔径，m，取d=0.006m；h-筛板间距，m，取h=0.250m；-两项重度差，kg/m3，取=276千克/m3；-水的动力粘度，取=1.73；-油的动力学粘度，取=1.364；s-筛板振幅，米，取s=0.004m；f-筛板频率，取f=38400次/h；-水的重度，取1000

47、kg/m3；-水、油相界面张力，取=kg/h2；f-筛板自由截面积，取37.4%。将上述数据代入式中求出塔当量高度为1.75查的当油水比为1:1时，理论塔板层数大约为3层代入公式=21层实际生产中证明塔板层数选用2126层较好，现取21层，负荷要求。2、筛板结构参数（1）振幅与频率上式中，s振幅，米；f频率，次/时；vmin塔板最低运动速度，米/时。一般操作运动速度为vmin的24倍。由以下两公式可求vmin， 式中vy、vs油与水的体积流量，米3/时。根据公式绘成曲线，如图所示。当，查得=0.22代入公式求vmin设偏心轴数为320次/分，则运动频率为选用s=3毫米，设计s=06mm（可调）

48、是合理的。（2）筛板孔径上式中，dmax筛板最大孔径，m；筛板厚度，取0.006m；水油相间界面张力，公斤/m； 取42达因/cm=421.02010-4=43.610-4公斤/m；水油相重度差，取115公斤/m3。代入上式，得操作孔径应小于dmax，这取决于水油相的物理性质，以及焦油类物质和机械杂质的含量。在氨水预处理的情况下，试验推荐最佳孔径为6mm。故对选用d=7mm，小型塔则选用d=6mm。（3）筛孔中心距上式中，d筛孔直径，取0.007mf筛板自由截面积，m2/m2，即开孔率%，取37.4%。带入，得（4）筛板间距一般取200300mm3、塔径（1）工作段直径d取处理能力vs=16m

49、3/m2h，处理量q=35m3/h取d=1800mm（2）扩大部分直径d1上下沉降分离段的设置是为了使油水分离，不使出水带油和出油带水。因为分散相，水为连续相，所以上段油带出水较难，为使上下分离段结构上尽可能一致，可按下式进行计算。取v=4.55m/h,则沉降段直径为，取d1=3200mm4、塔高（1）工作段高度取塔板数n为21块，塔板间距h为250mm，分配器占用空间0.5m，则工作段高度为（2）分离段高度沉降分离段高度决定于停留时间，即而处理量v为，合并两式，得式中f0沉降分离段的截面积，m2。可见处理能力与高度无关，仅由沉降速度决定。已知沉降分离段直径为3.2m，至于停留时间根据杨树浦煤

50、气试验按30分钟计算。选取h=2.5m，加锥形部分共2.85m，则分离段体积为，而处理量为35 m3/h，则停留时间为根据杨树浦煤气厂试验，停留时间为30分钟，所以符合要求。5、氨水溢流管 (1)假定水在底部被抽空，确定最低的溢流高度h1上式中，hx下部沉降分离段高度，取2.85mhs上部沉降分离段高度，取3.2mh操作段高度，取5.5ms水的重度，取1000(公斤/米3)y油的重度，取905(公斤/米3)h1溢流管之流体阻力(米水柱/米)取溢流管水速0.6米/秒，则溢流管直径为选用100， vs=18米3/时，=0.6米/时，查得h1=8毫米水柱代入,得（2）溢流管的操作高度假定操作段为二相混合物，上部沉降段被油充满，下部沉降段被水充满，则操作段高度计算式为，上式中，h为萃取塔工作段混合液的重度,公斤/米3代入公式，得（3）溢流管的最大高度假定下部沉降分离段和操作区充满水面而上部充满油，则所以，4.2.2 碱洗塔1、塔径（1）工作段直径 油在碱洗塔内空塔截面积流量为5.57m3/m2h，取6m3/m2h，则塔工作段直径为取d=2600mm（2）分离段扩大部分直径 扩大部分的目的是为了油碱分离。由于酚钠盐的粘度大，因此要采用较小的上升流速，取3m3/h，则取d1=4000mm2、塔高（1）工作段高度碱耗量为，20%naoh溶液的重度为1