煤液化污水处理苯酚回收装置
1.设备概述
苯酚回收装置是神华煤直接液化的配套子项目。主要处理来自污水汽提装置的含酚和氨的净化水，并将回收的氨水送回汽提装置。脱酚后的稀酚水和氨水一部分送至加氢稳定单元回用，另一部分废水可进入生化处理单元进一步处理，同时可得到粗酚(苯酚及同系物≥83%w)。
该装置设计为单系列，总生产能力为含酚污水处理93吨/小时，脱酚净化水排放92.7吨/小时。该装置操作灵活，较大设计能力为正常设计能力的110%。粗酚年产量为3645吨。设计年运行时间为7440小时。
2.设备的工艺特性
苯酚回收单元采用溶剂萃取原理脱酚，溶剂萃取是从高浓度含酚污水中回收苯酚的主要方法，从而脱酚。在萃取技术方面，萃取脱酚常用的溶剂有苯、重苯、轻油、重溶剂油、二异丙醚(DIPE)、磷酸三丁酯(TBP)、甲基异丁基酮(MIBK)等。我选择二异丙醚作为单元萃取剂。DIPE萃取脱酚技术广泛应用于工业生产中。DIPE工程应用成熟、可靠、稳定，蒸汽消耗低。苯酚回收装置的工艺流程分为五个部分，即萃取、溶剂和脱氨、溶剂回收、废液系统和溶剂储存。
3.过程的基本原理
含酚污水进入旋转萃取塔的上部，与从塔下部注入的二异丙醚逆流接触。利用酚在萃取剂和水中溶解度的差异，通过液-液传质传递溶质，萃取酚水中所含的酚，达到组分分离的目的。提取过程包括以下三个步骤:
(1)含酚污水(原料液)和二异丙醚(萃取剂)充分混合接触，完成溶质传质过程；
(2)含溶剂的净化废水(萃余相)和萃取物(萃取相)的分离过程；
(3)从萃取相和萃余相中回收萃取剂的过程通常通过蒸馏来回收。
该装置属于水-苯酚-二异丙醚体系，二异丙醚与酚水的体积比一般控制在1: 7。该体系的分配系数在PH 5-8时保持不变，达到8.5后开始急剧下降。水在二异丙醚中的溶解度为0.55%；二异丙醚在水中的溶解度为0.85%(25℃)。
4.脱酚纯化水出水超标影响因素分析
4.1萃取温度、PH值、萃取塔转盘转数和萃取停留时间的影响
装置运行过程中，萃取温度在40-45℃范围内，符合二异丙醚较好的萃取温度指标。稍高的温度有利于萃取，有利于萃取剂与水的分离，也可以加速水和油的传质过程。但温度过高，萃取剂在水中的溶解度会增加，随水损失也会增加，影响脱酚效率。pH值，很难达到PH
4.2萃取剂纯度的影响
该装置萃取剂在运行中反复循环使用，萃取剂回收主要在酚塔和水塔中。根据长期运行情况，常压下在水塔的共沸温度下(61.4℃，共沸物由3.6%的水和96.4%的二异丙醚组成)分离二异丙醚和水是合适的。通过调节回流比、回流温度和塔顶调节阀的开度，将塔顶温度调节到58 ~ 63℃左右，回收的乙醚纯度明显提高。苯酚塔主要用于从萃取液中蒸馏和回收乙醚。通过调整塔顶回流或改变苯酚塔进料口进料，增加汽提塔盘，降低循环溶剂中的苯酚含量，提高回收溶剂的纯度。根据长期运行情况，当苯酚塔顶温度超过70℃时，再生溶剂中苯酚含量明显加重，再生溶剂乙醚的纯度甚至低于87%(见表1)。因此，合理地控制酚塔顶温度在65-68℃左右，对控制再生溶剂的纯度有明显的效果。
根据表1中的数据，调整工况后，从水塔顶部冷凝下来的水蒸气明显减少，苯酚塔回收的萃取剂中苯酚含量也大大降低，萃取剂的纯度明显提高。
4.3提取率的影响
二异丙醚与酚水的体积比是影响脱酚效果的重要因素。萃取效果取决于溶剂与含酚废水的体积比，一般控制在1: 7。当然也与含酚废水中单元酚和多元酚的含量有关。运行中，当出水挥发酚含量超标时，一般增加乙醚注入量，乙醚与水的比例有时达到1:5(设计1: 7-1: 10)。根据运行情况，当乙醚注入量过大时，不能有效保证出水水质达标，乙醚纯度也降低。乙醚比例超过设计值，说明酚塔超负荷，操作不稳定，塔顶二异丙醚纯度降低，溶剂再生效果差，形成恶性循环。因此，合理控制乙醚水的萃取比是影响脱酚的重要因素。
4.4含酚污水对石油的影响
含酚污水中的油也是导致苯酚含量超标的原因之一。由于萃取剂和油类物质极易互溶，当油类物质溶解到萃取剂中时，会污染萃取剂，严重时会出现乳化现象。在相同的萃取比下，萃取剂的实际用量会减少，影响萃取效率。为了解决含酚污水中的油问题，在上游装置中加入破乳剂强化除油。虽然采取了一系列措施，但效果并不理想。目前唯一的办法就是提高原水箱液位加强除油，用除油器除油，保证含油量在正常指标范围内。
5.循环溶剂损耗的原因分析及解决方法
二异丙醚是苯酚回收装置的循环溶剂。在装置运行期间，循环溶剂的损失很大且难以控制。2015年初，针对循环溶剂大量流失的现象，中心管理人员分析总结了几种解决方案，大大提高了循环溶剂的回收率，节约了生产成本。
(1)我单位苯酚回收装置设计了一套水塔侧线抽氨。从长期运行效果来看，当蒸汽波动和进料量波动较大时，水塔容易被淹没，造成中部温度频繁波动。从中部侧线抽出的介质中乙醚含量很高，通过冷却器进入氨罐，导致氨罐中有大量乙醚。因此，应合理控制氨罐的液位，必要时可安装界位仪，定期回收氨罐中的乙醚。当氨罐液位较低时，输送工艺应改为旋转萃取塔，萃取后可回收溶剂。同时，合理控制水塔侧线阀位开度在20-40%范围内，特别是在水塔满水波动的情况下，及时调整，防止大部分乙醚蒸汽通过侧线进入氨罐。
(2)装置运行过程中，通过分析粗酚产品纯度，发现二异丙醚含量超标。二异丙醚的含量决定了溶剂损失的量。为了减少二异丙醚的损失，必须优化工艺操作，严格控制酚塔温度和压力在指标范围内。运行表明，当酚塔中部温度控制在80℃左右，底部温度控制在195℃左右时，粗酚中二异丙醚的含量明显降低。同时，在操作中，可选择上进料口增加精馏段的塔板数，既保证了粗酚产品的纯度，又减少了乙醚的损失，还提高了循环溶剂的质量。
(3)乙醚通气冷却器与所有与乙醚相关的苯酚回收设备相连，是后期冷却乙醚蒸汽的设备。冷却后的液相进入溶剂循环罐，剩余的不凝性气体通过乙醚通气冷却器顶部的呼吸阀排入大气。但在长期的生产运行中发现，乙醚呼吸冷却器的气液相线容易堵塞，造成系统压力升高，装置波动大，降低了乙醚蒸汽的回收和冷却效果，导致乙醚浪费。通过总结经验，提出技术改造，在乙醚呼吸气冷却器气相管线中增加蒸汽吹扫管线和检查排水，定期检查管线是否堵塞并进行蒸汽吹扫，溶解管线中的晶体和煤粉杂质，确保乙醚呼吸管线畅通，更好地回收乙醚，保护环境。
6.结论
随着我国工业化的不断推进，煤化工也在蓬勃发展，与此同时，工业废水的处理也备受关注。苯酚回收作为煤液化污水处理的子项目，解决了生产中的各种问题，达到了脱酚净化水的排放标准，不仅为下一步的生化处理奠定了基础，也为污水零排放做出了贡献。(来源:中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司)
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