论文部分内容阅读
【摘 要】工业的迅速发展使得经济得到了飞速的发展，但同时也给环境造成了很大的负担。工业生产的同时产生了大量的废水、污水，严重影响了生态环境，威胁着人类的健康。对工业废水污水的处理刻不容缓，近几年来对工业污水的处理方法逐渐增多，增加了污水中工业原料的回收率，减小了污水的排放量，降低工业水排放中的污染物指标，保护环境的同时增加了企业的经济效益。根据污水的排量以及具体含量应使用不同的设备加以处理，基于鲁奇加压气化工艺的煤气化污水处理是工业中使用较为广泛的一种技术，科学技术的提高使得这个处理流程中使用了新的处理方法，提高了污水中氨以及二氧化碳等的处理率，使得水ph降低更有利于后续处理阶段的进行，而且选取较甲基异丁基酮作为萃取剂可以更好地提取后续阶段中的酚，是效果最好的一种试剂，这些相对于之前的工艺处理方法有较大的优势。本文就来详细的介绍甲基异丁基酮在煤气化水处理中应用。
【关键词】甲基异丁基甲酮；煤气化污水；应用
0.引言
现在社会提倡了绿色工程、可持续发展，而工业中产生的废水废渣等显然不符合保护环境的要求。国家对废水的处理有明确的指标要求，企业也逐渐增加了工业污水废水处理力度。煤加压气化是工业中的重要组成部分，整个生产过程会产生大量的污水，其成分及其含量较为复杂，污水中的污染物质有二氧化碳、氨、各种酚类等，这些物质一方面带有毒性严重威胁着人们的健康，另一方面对生态环境造成了破坏。针对煤加压气化形成的废水已经有了相应的处理方法，国内外采用化学分离与生化分离相结合，对污水中的有害物质进行处理，并将可回收的物质重复利用，且随着科技的进步现在采用了新的处理方法改进了原有的流程工艺，大大降低了污水处理中的PH值，并采用不同的试剂对污染物进行了更高效的处理。
煤气化水处理的基本流程是不变的，都是先将废水中的焦油等去除，然后去除污水中的氨等，最后使用萃取剂对污水中的酚进行处理。改进后的工艺处理方法PH降低，更有利于酚的处理，而且通过比较甲基异丁基甲酮萃取酚的效果最好，原有的污水呈碱性，不利于酚的萃取，现有的处理水PH值呈中性，且选取了较为高效的萃取剂，大大增加了酚的萃取量，使污水得到了更好的处理，减小了污染物质的排放。下面我们就来详细的介绍改进后的煤气化水处理方法以及甲基异丁基甲酮的重要应用。
1.新流程技术处理方法
煤气化污水化工处理流程的主要目的是脱除污水中的氨、二氧化碳，萃取脱除酚，降低出水的COD。煤气化污水氨含量一般都在6000mg/L以上，二氧化碳含量约为2500mg/L。原有流程采取脱除酸性气体二氧化碳再溶剂萃取脱酚的方法，使得原料污水脱酸后pH值升高到9～11，而不利于萃取的进行。采用酸水汽提塔，能将酸性气体二氧化碳和氨同时脱除，非常适合煤气化污水体系，并且脱除的氨量比对应的二氧化碳量更多，将使进入萃取过程的pH值比原料污水降低，达到6～7，有利于后续工序的进一步进行。单塔加压侧线抽出汽
提流程，实质上是把原有流程的氨汽提塔和脱酸塔重叠在一个塔内，利用二氧化碳的相对挥发度比氨高的特性，首先将原料污水中的二氧化碳从汽提塔上部汽提出去，随即控制适宜的塔体温度，在塔中部形成n（NH3）/n（CO2+H2S）大于10的液相和富氨汽，该气体抽出后，采用变温变压的三级分凝方法获得高纯度的氨气。由于原料污水中含有采用加热方式难以除去的固定氨，新流程采用华南理工大学的专有技术“单塔注碱加压汽提处理煤气化废水的方法及装置”，率先应用于煤气化污水同时脱酸脱氨。
2.有关甲基异丁基酮
甲基异丁基酮是目前效果最好的萃取剂，影响溶剂萃取脱酚的主要因素有pH值、萃取温度、萃取级数和溶剂对酚类物质的分配系数等。通过酸水汽提塔的应用，已经有效地将进入萃取系统的pH值降低到萃取脱酚的有效域。华南理工大学钱宇课题组根据煤气化废水的特点，通过比较二异丙醚、乙酸丁酯、甲基异丁基酮和磷酸三丁酯等优良脱酚萃取剂对该废水的脱酚效果、溶剂再生方式和COD脱除效果等，最终选择甲基异丁基酮作为煤气化废水的脱酚萃取剂。并研究温度和pH值等因素对煤气化废水萃取脱酚效果的影响，确定甲基异丁基酮处理煤气化废水的合适温度和pH值。并测定甲基异丁基酮-水-苯酚-对苯二酚四元物系的液液相平衡数据，用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对实验数据进行关联，回归得到了该四元物系的二元交互作用参数。最后对所开发的甲基异丁基酮处理煤气化废水的萃取脱酚工艺流程进行流程模拟，确定了工艺流程中萃取脱酚单元、溶剂回收精馏单元和废水残留溶剂回收汽提单元的操作参数，为煤气化废水萃取脱酚工艺流程的工业化实施提供参考。
3.甲基异丁基甲酮在工业处理中的具体应用流程及其优势
将含二氧化碳、氨和酚的煤气化废水分成两股进料进入污水汽提塔，其中一股原料水经冷却后作为冷进料进入污水汽提塔塔顶的填料段上部；另一股原料水为热进料，经与侧线抽出气换热之后作为热进料进入污水汽提塔填料段下第一层塔盘；所述原料水的冷进料与热进料质量比约1∶4；冷进料将吸收氨气，之后与热进料汇合，再与塔釜上升的蒸气进行热交换，将氨气、二氧化碳和硫化氢汽提出来，在侧线抽出位置以下塔板位置将质量分数为20%～60%的烧碱水溶液加压后注入汽提塔塔内，将固定氨转化为氨气脱除；从单塔塔顶排出混合气经冷却分相后从污水汽提塔塔顶排出，从单塔侧线采出混合气经三级分凝得高浓度氨气，凝液回原料罐；塔底压力约为0.65MPa，温度约为160℃；从塔底采出釜液pH值为6～7；采出的釜液经冷却到约60℃后送入以甲基异丁基甲酮为萃取剂的萃取塔上部进行逆流萃取，将萃取塔下部采出的萃余相送至溶剂汽提塔即水塔，从塔底采出釜液送后续生化处理。
新流程的处理效果优于原有流程，新流程一个明显的现象为萃取前pH值降到7以下，是溶剂萃取脱酚条件的较佳范围。在酸水汽提塔应用过程不加碱时，塔釜中残留的氨含量较高，这是由于污水中固定氨在高温高压（160℃，0.65MPa）下难以分解，必须使用加碱方式使固定氨转化为游离氨进而脱除出来。采用甲基异丁基甲酮为萃取剂，能进一步将总酚含量降低，这也主要是由于甲基异丁基甲酮相比二异丙醚对单元酚和多元酚有更高的分配系数。
4.结语
煤气化污水处理的基本流程没有改变，但通过改变其中的技术处理方法以及应用到的试剂可以大大提高污水处理力度，减小有害物质的排放。原有的流程污水处理中的氨的量要远远大于二氧化碳的量，不仅不利于后续流程中酚的处理，而且容易形成氨結晶，堵塞处理通道，现有的流程工艺解决了这些问题，将氨就行了高效的处理，使得提取酚时的PH值在中性范围，并且选取了甲基异丁基甲酮作为萃取剂，使得酚的萃取量大大增加，使用其他的萃取剂也可以将酚萃取出来，但使用甲基异丁基甲酮作为萃取剂可以提高酚的萃取系数，便于将更多种类的酚萃取出来。甲基异丁基甲酮其效果良好，已经在工业中得到了广泛的应用。
【参考文献】
[1]贺永德.现代煤化工技术手册[M].北京：化学工业出版社，2004.
[2]施永生，傅中见.煤加压气化废水处理[M].北京：化学工业出版社，2001.
[3]江燕斌.煤气化含酚废水处理瓶颈分析和技术改进[J].化学工程，2007.
【关键词】甲基异丁基甲酮；煤气化污水；应用
0.引言
现在社会提倡了绿色工程、可持续发展，而工业中产生的废水废渣等显然不符合保护环境的要求。国家对废水的处理有明确的指标要求，企业也逐渐增加了工业污水废水处理力度。煤加压气化是工业中的重要组成部分，整个生产过程会产生大量的污水，其成分及其含量较为复杂，污水中的污染物质有二氧化碳、氨、各种酚类等，这些物质一方面带有毒性严重威胁着人们的健康，另一方面对生态环境造成了破坏。针对煤加压气化形成的废水已经有了相应的处理方法，国内外采用化学分离与生化分离相结合，对污水中的有害物质进行处理，并将可回收的物质重复利用，且随着科技的进步现在采用了新的处理方法改进了原有的流程工艺，大大降低了污水处理中的PH值，并采用不同的试剂对污染物进行了更高效的处理。
煤气化水处理的基本流程是不变的，都是先将废水中的焦油等去除，然后去除污水中的氨等，最后使用萃取剂对污水中的酚进行处理。改进后的工艺处理方法PH降低，更有利于酚的处理，而且通过比较甲基异丁基甲酮萃取酚的效果最好，原有的污水呈碱性，不利于酚的萃取，现有的处理水PH值呈中性，且选取了较为高效的萃取剂，大大增加了酚的萃取量，使污水得到了更好的处理，减小了污染物质的排放。下面我们就来详细的介绍改进后的煤气化水处理方法以及甲基异丁基甲酮的重要应用。
1.新流程技术处理方法
煤气化污水化工处理流程的主要目的是脱除污水中的氨、二氧化碳，萃取脱除酚，降低出水的COD。煤气化污水氨含量一般都在6000mg/L以上，二氧化碳含量约为2500mg/L。原有流程采取脱除酸性气体二氧化碳再溶剂萃取脱酚的方法，使得原料污水脱酸后pH值升高到9～11，而不利于萃取的进行。采用酸水汽提塔，能将酸性气体二氧化碳和氨同时脱除，非常适合煤气化污水体系，并且脱除的氨量比对应的二氧化碳量更多，将使进入萃取过程的pH值比原料污水降低，达到6～7，有利于后续工序的进一步进行。单塔加压侧线抽出汽
提流程，实质上是把原有流程的氨汽提塔和脱酸塔重叠在一个塔内，利用二氧化碳的相对挥发度比氨高的特性，首先将原料污水中的二氧化碳从汽提塔上部汽提出去，随即控制适宜的塔体温度，在塔中部形成n（NH3）/n（CO2+H2S）大于10的液相和富氨汽，该气体抽出后，采用变温变压的三级分凝方法获得高纯度的氨气。由于原料污水中含有采用加热方式难以除去的固定氨，新流程采用华南理工大学的专有技术“单塔注碱加压汽提处理煤气化废水的方法及装置”，率先应用于煤气化污水同时脱酸脱氨。
2.有关甲基异丁基酮
甲基异丁基酮是目前效果最好的萃取剂，影响溶剂萃取脱酚的主要因素有pH值、萃取温度、萃取级数和溶剂对酚类物质的分配系数等。通过酸水汽提塔的应用，已经有效地将进入萃取系统的pH值降低到萃取脱酚的有效域。华南理工大学钱宇课题组根据煤气化废水的特点，通过比较二异丙醚、乙酸丁酯、甲基异丁基酮和磷酸三丁酯等优良脱酚萃取剂对该废水的脱酚效果、溶剂再生方式和COD脱除效果等，最终选择甲基异丁基酮作为煤气化废水的脱酚萃取剂。并研究温度和pH值等因素对煤气化废水萃取脱酚效果的影响，确定甲基异丁基酮处理煤气化废水的合适温度和pH值。并测定甲基异丁基酮-水-苯酚-对苯二酚四元物系的液液相平衡数据，用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对实验数据进行关联，回归得到了该四元物系的二元交互作用参数。最后对所开发的甲基异丁基酮处理煤气化废水的萃取脱酚工艺流程进行流程模拟，确定了工艺流程中萃取脱酚单元、溶剂回收精馏单元和废水残留溶剂回收汽提单元的操作参数，为煤气化废水萃取脱酚工艺流程的工业化实施提供参考。
3.甲基异丁基甲酮在工业处理中的具体应用流程及其优势
将含二氧化碳、氨和酚的煤气化废水分成两股进料进入污水汽提塔，其中一股原料水经冷却后作为冷进料进入污水汽提塔塔顶的填料段上部；另一股原料水为热进料，经与侧线抽出气换热之后作为热进料进入污水汽提塔填料段下第一层塔盘；所述原料水的冷进料与热进料质量比约1∶4；冷进料将吸收氨气，之后与热进料汇合，再与塔釜上升的蒸气进行热交换，将氨气、二氧化碳和硫化氢汽提出来，在侧线抽出位置以下塔板位置将质量分数为20%～60%的烧碱水溶液加压后注入汽提塔塔内，将固定氨转化为氨气脱除；从单塔塔顶排出混合气经冷却分相后从污水汽提塔塔顶排出，从单塔侧线采出混合气经三级分凝得高浓度氨气，凝液回原料罐；塔底压力约为0.65MPa，温度约为160℃；从塔底采出釜液pH值为6～7；采出的釜液经冷却到约60℃后送入以甲基异丁基甲酮为萃取剂的萃取塔上部进行逆流萃取，将萃取塔下部采出的萃余相送至溶剂汽提塔即水塔，从塔底采出釜液送后续生化处理。
新流程的处理效果优于原有流程，新流程一个明显的现象为萃取前pH值降到7以下，是溶剂萃取脱酚条件的较佳范围。在酸水汽提塔应用过程不加碱时，塔釜中残留的氨含量较高，这是由于污水中固定氨在高温高压（160℃，0.65MPa）下难以分解，必须使用加碱方式使固定氨转化为游离氨进而脱除出来。采用甲基异丁基甲酮为萃取剂，能进一步将总酚含量降低，这也主要是由于甲基异丁基甲酮相比二异丙醚对单元酚和多元酚有更高的分配系数。
4.结语
煤气化污水处理的基本流程没有改变，但通过改变其中的技术处理方法以及应用到的试剂可以大大提高污水处理力度，减小有害物质的排放。原有的流程污水处理中的氨的量要远远大于二氧化碳的量，不仅不利于后续流程中酚的处理，而且容易形成氨結晶，堵塞处理通道，现有的流程工艺解决了这些问题，将氨就行了高效的处理，使得提取酚时的PH值在中性范围，并且选取了甲基异丁基甲酮作为萃取剂，使得酚的萃取量大大增加，使用其他的萃取剂也可以将酚萃取出来，但使用甲基异丁基甲酮作为萃取剂可以提高酚的萃取系数，便于将更多种类的酚萃取出来。甲基异丁基甲酮其效果良好，已经在工业中得到了广泛的应用。
【参考文献】
[1]贺永德.现代煤化工技术手册[M].北京：化学工业出版社，2004.
[2]施永生，傅中见.煤加压气化废水处理[M].北京：化学工业出版社，2001.
[3]江燕斌.煤气化含酚废水处理瓶颈分析和技术改进[J].化学工程，2007.