煤气化废水在煤气生产制造的洗涤、冷凝和分馏部分排出。该水的特征表现在生物难以分解、组成多样、污染物浓度大,其中氨和酚类物质被认为是首要治理污染物。酚氨回收工艺流程主要由酸水汽提塔、萃取和溶剂回收系统组成,可有效脱除这类污染物。经由煤气化废水成分的检测,选取代表性组分,创建了模拟该废水的热力学模型,并以此完成了现存的酚氨回收流程稳态操作的模拟,得到了该工艺过程中各操作单元的运行条件。然后,以酸水气提塔为例,运用动态模拟考察其在面对某些干扰过程时的动态表现。结果表明通过控制酸性气体流量来控制塔顶温度的控制方案具有较好的控制性能,系统运行稳定、易于操作。为了进一步实现节能的目的,本文基于现有废水处理流程提出了一种酸水汽提塔和溶剂回收系统热集成的酚氨回收工艺。在此提出的工艺中,将酸水汽提塔侧线抽出的富氨气用作热源,分别与后一阶段的溶剂汽提塔和溶剂汽提塔的再沸器进行热交换。在相同的产品纯度设计规定下,操作成本比现有流程节省约34%,年度化总费用可降低约30.8%。此外,萃取溶剂的遴选对酚回收流程和经济价值的产生很有影响。本文通过量子化学计算发现甲基戊烯酮作为一种新型的萃取剂具有较高的萃取脱酚效率。随后通过多级逆流萃取实验对三种不同萃取剂(二异丙醚,甲基异丁基甲酮和甲基戊烯酮)的脱酚性能进行了研究。两者分别从理论和实验上证明了以甲基戊烯酮为溶剂的萃取性能优于二异丙醚和甲基异丁基甲酮。经萃取工段后,总酚的浓度可从5000 mg/L减小至250 mg/L范围内。热力学数据库是单元模型不可或缺的组成,随后,测定出甲基戊烯酮溶剂和含酚水体系的液液相平衡,再关出一些热力学参数,为基于此的新流程的开发准备好了数据依据。最后,本文初步开发出了用含有甲基戊烯酮溶剂的酚回收流程。两种改进的酚氨回收工艺都兼具成本与效果优势,具有良好的应用前景。