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煤化工废水中酚类物质回收的两种技术(一)

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周世红 2021-08-17 14:16 评论( 0 ) 浏览( 720 )

目前,应用于煤化工废水中酚类物质的回收技术主要包括溶剂萃取技术和膜萃取技术。

1、溶剂萃取技术

溶剂萃取技术广泛应用于煤化工废水中酚类物质的回收,并且也得到了工业化的广泛应用。在溶剂萃取脱酚技术中研究不同种类萃取剂的萃取性能以及液-液平衡数据,对于酚-氨回收工艺的设计和酚的有效分离具有很大的帮助。液-液平衡数据是研究溶剂萃取的数据基础,为工业选择萃取剂奠定了很好的理论基础,为流程模拟的准确性提供了较为可靠的二元交互作用参数。Chen等测定了在1atm(1atm=101325Pa)及温度分别为333.15K、343.15K和353.15K的条件下三元体系{MIBK+酚+水}、{MIBK+间苯二酚+水}和{MIBK+对苯二酚+水}的液-液平衡数据(MIBK为甲基异丁基甲酮)。由于工业实际应用温度的提升,工业界更关心处于60℃以上、低于甲基异丁基甲酮与水共沸点以下的液液相平衡数据,陈赟等重点研究了60~80℃区间甲基异丁基甲酮-苯酚/甲酚/二元酚水的三元液液相平衡数据,发现温度升高时萃取脱酚效率略有降低;为了综合研究单元酚与多元酚在同一体系被萃取的相互影响,陈赟等研究了70℃下{MIBK+苯酚+邻苯二酚+水}的液液相平衡数据。

延用至今并广泛应用于工业化的溶剂萃取脱酚工艺由Yang等提出。该工艺由萃取系统和萃取剂的回收系统组成,萃取系统由静态流体混合器和萃取柱组成。将从萃取柱溢出的萃取溶剂和废水一起泵入静态流体混合器中,流出的混合物进入油水分离器进行油水分离,分离后的废水被泵入萃取柱中,用来自溶剂罐的萃取剂逆流萃取,然后将抽提物抽入反萃取柱中进行溶剂回收,回收的溶剂从柱顶蒸馏,循环使用。该工艺具有脱酚效率高、设备占地面积小、操作简单等优点,可有效回收废水中的酚类物质。为了给工业实践提供可靠的工艺参数,在该工艺的基础上,Yang等以MIBK为萃取剂,分别使用NRTL模型和AspenPlus模型对煤气化废水的脱酚工艺全过程进行了模拟和优化,包括苯酚萃取系统、溶剂蒸馏和残留溶剂汽提系统。

萃取剂的选择是萃取技术的关键,直接关系到萃取效率与运行成本的问题。目前,工业上应用较多且比较成熟的脱酚萃取剂是甲基异丁基甲酮(MIBK)和二异丙醚(DIPE)。但是MIBK和DIPE仍然存在以下的缺点:DIPE沸点低,溶剂回收能耗低,对单元酚的萃取效率较高,但对多元酚的萃取效率很差;MIBK对单元酚和多元酚都有较高的分配系数,但是MIBK的沸点较高,溶剂回收能耗很高;另外,二者的自身成本价格也很高,MIBK价格为15000CNY/t,而DIPE价格为22000CNY/t。因此,高效、低成本的新型破乳剂开发仍是研究煤化工废水中酚类物质去除的关键。此方面已有了初步的探究,如章丽萍等开发了新型萃取剂环己酮,该萃取剂对苯二酚、间苯三酚的萃取效果分别高达91.65%、83.52%,远高于MIBK和DIPE对其两种物质的萃取性能,但该萃取剂的自生成本以及萃取剂的回收成本是否优于MIBK和DIPE,作者并未作出详细的研究。此外,Feng等通过量子化学计算发现,三氧化二异丙基是一种新型的萃取剂,具有较高的酚去除率,并通过多级逆流萃取实验对其去除性能进行了研究。实验结果表明,三氧化二醇在萃取性能上优于DIPE和MIBK,但是该萃取剂的回收成本以及能否大规模工业化应用需进一步的深入研究。

相关链接:间苯二酚甲基异丁基甲酮二异丙醚

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