甲基異丁基酮在煤氣化水處理中的應(yīng)用

靖洋

【摘 要】工業(yè)的迅速發(fā)展使得經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，但同時(shí)也給環(huán)境造成了很大的負(fù)擔(dān)。工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)產(chǎn)生了大量的廢水、污水，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境，威脅著人類的健康。對(duì)工業(yè)廢水污水的處理刻不容緩，近幾年來對(duì)工業(yè)污水的處理方法逐漸增多，增加了污水中工業(yè)原料的回收率，減小了污水的排放量，降低工業(yè)水排放中的污染物指標(biāo)，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)污水的排量以及具體含量應(yīng)使用不同的設(shè)備加以處理，基于魯奇加壓氣化工藝的煤氣化污水處理是工業(yè)中使用較為廣泛的一種技術(shù)，科學(xué)技術(shù)的提高使得這個(gè)處理流程中使用了新的處理方法，提高了污水中氨以及二氧化碳等的處理率，使得水ph降低更有利于后續(xù)處理階段的進(jìn)行，而且選取較甲基異丁基酮作為萃取劑可以更好地提取后續(xù)階段中的酚，是效果最好的一種試劑，這些相對(duì)于之前的工藝處理方法有較大的優(yōu)勢(shì)。本文就來詳細(xì)的介紹甲基異丁基酮在煤氣化水處理中應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】甲基異丁基甲酮；煤氣化污水；應(yīng)用

0.引言

現(xiàn)在社會(huì)提倡了綠色工程、可持續(xù)發(fā)展，而工業(yè)中產(chǎn)生的廢水廢渣等顯然不符合保護(hù)環(huán)境的要求。國家對(duì)廢水的處理有明確的指標(biāo)要求，企業(yè)也逐漸增加了工業(yè)污水廢水處理力度。煤加壓氣化是工業(yè)中的重要組成部分，整個(gè)生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量的污水，其成分及其含量較為復(fù)雜，污水中的污染物質(zhì)有二氧化碳、氨、各種酚類等，這些物質(zhì)一方面帶有毒性嚴(yán)重威脅著人們的健康，另一方面對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞。針對(duì)煤加壓氣化形成的廢水已經(jīng)有了相應(yīng)的處理方法，國內(nèi)外采用化學(xué)分離與生化分離相結(jié)合，對(duì)污水中的有害物質(zhì)進(jìn)行處理，并將可回收的物質(zhì)重復(fù)利用，且隨著科技的進(jìn)步現(xiàn)在采用了新的處理方法改進(jìn)了原有的流程工藝，大大降低了污水處理中的PH值，并采用不同的試劑對(duì)污染物進(jìn)行了更高效的處理。

煤氣化水處理的基本流程是不變的，都是先將廢水中的焦油等去除，然后去除污水中的氨等，最后使用萃取劑對(duì)污水中的酚進(jìn)行處理。改進(jìn)后的工藝處理方法PH降低，更有利于酚的處理，而且通過比較甲基異丁基甲酮萃取酚的效果最好，原有的污水呈堿性，不利于酚的萃取，現(xiàn)有的處理水PH值呈中性，且選取了較為高效的萃取劑，大大增加了酚的萃取量，使污水得到了更好的處理，減小了污染物質(zhì)的排放。下面我們就來詳細(xì)的介紹改進(jìn)后的煤氣化水處理方法以及甲基異丁基甲酮的重要應(yīng)用。

1.新流程技術(shù)處理方法

煤氣化污水化工處理流程的主要目的是脫除污水中的氨、二氧化碳，萃取脫除酚，降低出水的COD。煤氣化污水氨含量一般都在6000mg/L以上，二氧化碳含量約為2500mg/L。原有流程采取脫除酸性氣體二氧化碳再溶劑萃取脫酚的方法，使得原料污水脫酸后pH值升高到9～11，而不利于萃取的進(jìn)行。采用酸水汽提塔，能將酸性氣體二氧化碳和氨同時(shí)脫除，非常適合煤氣化污水體系，并且脫除的氨量比對(duì)應(yīng)的二氧化碳量更多，將使進(jìn)入萃取過程的pH值比原料污水降低，達(dá)到6～7，有利于后續(xù)工序的進(jìn)一步進(jìn)行。單塔加壓側(cè)線抽出汽

提流程，實(shí)質(zhì)上是把原有流程的氨汽提塔和脫酸塔重疊在一個(gè)塔內(nèi)，利用二氧化碳的相對(duì)揮發(fā)度比氨高的特性，首先將原料污水中的二氧化碳從汽提塔上部汽提出去，隨即控制適宜的塔體溫度，在塔中部形成n（NH3）/n（CO2+H2S）大于10的液相和富氨汽，該氣體抽出后，采用變溫變壓的三級(jí)分凝方法獲得高純度的氨氣。由于原料污水中含有采用加熱方式難以除去的固定氨，新流程采用華南理工大學(xué)的專有技術(shù)“單塔注堿加壓汽提處理煤氣化廢水的方法及裝置”，率先應(yīng)用于煤氣化污水同時(shí)脫酸脫氨。

2.有關(guān)甲基異丁基酮

甲基異丁基酮是目前效果最好的萃取劑，影響溶劑萃取脫酚的主要因素有pH值、萃取溫度、萃取級(jí)數(shù)和溶劑對(duì)酚類物質(zhì)的分配系數(shù)等。通過酸水汽提塔的應(yīng)用，已經(jīng)有效地將進(jìn)入萃取系統(tǒng)的pH值降低到萃取脫酚的有效域。華南理工大學(xué)錢宇課題組根據(jù)煤氣化廢水的特點(diǎn)，通過比較二異丙醚、乙酸丁酯、甲基異丁基酮和磷酸三丁酯等優(yōu)良脫酚萃取劑對(duì)該廢水的脫酚效果、溶劑再生方式和COD脫除效果等，最終選擇甲基異丁基酮作為煤氣化廢水的脫酚萃取劑。并研究溫度和pH值等因素對(duì)煤氣化廢水萃取脫酚效果的影響，確定甲基異丁基酮處理煤氣化廢水的合適溫度和pH值。并測(cè)定甲基異丁基酮-水-苯酚-對(duì)苯二酚四元物系的液液相平衡數(shù)據(jù)，用NRTL和UNIQUAC活度系數(shù)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，回歸得到了該四元物系的二元交互作用參數(shù)。最后對(duì)所開發(fā)的甲基異丁基酮處理煤氣化廢水的萃取脫酚工藝流程進(jìn)行流程模擬，確定了工藝流程中萃取脫酚單元、溶劑回收精餾單元和廢水殘留溶劑回收汽提單元的操作參數(shù)，為煤氣化廢水萃取脫酚工藝流程的工業(yè)化實(shí)施提供參考。

3.甲基異丁基甲酮在工業(yè)處理中的具體應(yīng)用流程及其優(yōu)勢(shì)

將含二氧化碳、氨和酚的煤氣化廢水分成兩股進(jìn)料進(jìn)入污水汽提塔，其中一股原料水經(jīng)冷卻后作為冷進(jìn)料進(jìn)入污水汽提塔塔頂?shù)奶盍隙紊喜浚涣硪还稍纤疄闊徇M(jìn)料，經(jīng)與側(cè)線抽出氣換熱之后作為熱進(jìn)料進(jìn)入污水汽提塔填料段下第一層塔盤；所述原料水的冷進(jìn)料與熱進(jìn)料質(zhì)量比約1∶4；冷進(jìn)料將吸收氨氣，之后與熱進(jìn)料匯合，再與塔釜上升的蒸氣進(jìn)行熱交換，將氨氣、二氧化碳和硫化氫汽提出來，在側(cè)線抽出位置以下塔板位置將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～60%的燒堿水溶液加壓后注入汽提塔塔內(nèi)，將固定氨轉(zhuǎn)化為氨氣脫除；從單塔塔頂排出混合氣經(jīng)冷卻分相后從污水汽提塔塔頂排出，從單塔側(cè)線采出混合氣經(jīng)三級(jí)分凝得高濃度氨氣，凝液回原料罐；塔底壓力約為0.65MPa，溫度約為160℃；從塔底采出釜液pH值為6～7；采出的釜液經(jīng)冷卻到約60℃后送入以甲基異丁基甲酮為萃取劑的萃取塔上部進(jìn)行逆流萃取，將萃取塔下部采出的萃余相送至溶劑汽提塔即水塔，從塔底采出釜液送后續(xù)生化處理。

新流程的處理效果優(yōu)于原有流程，新流程一個(gè)明顯的現(xiàn)象為萃取前pH值降到7以下，是溶劑萃取脫酚條件的較佳范圍。在酸水汽提塔應(yīng)用過程不加堿時(shí)，塔釜中殘留的氨含量較高，這是由于污水中固定氨在高溫高壓（160℃，0.65MPa）下難以分解，必須使用加堿方式使固定氨轉(zhuǎn)化為游離氨進(jìn)而脫除出來。采用甲基異丁基甲酮為萃取劑，能進(jìn)一步將總酚含量降低，這也主要是由于甲基異丁基甲酮相比二異丙醚對(duì)單元酚和多元酚有更高的分配系數(shù)。

4.結(jié)語

煤氣化污水處理的基本流程沒有改變，但通過改變其中的技術(shù)處理方法以及應(yīng)用到的試劑可以大大提高污水處理力度，減小有害物質(zhì)的排放。原有的流程污水處理中的氨的量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二氧化碳的量，不僅不利于后續(xù)流程中酚的處理，而且容易形成氨結(jié)晶，堵塞處理通道，現(xiàn)有的流程工藝解決了這些問題，將氨就行了高效的處理，使得提取酚時(shí)的PH值在中性范圍，并且選取了甲基異丁基甲酮作為萃取劑，使得酚的萃取量大大增加，使用其他的萃取劑也可以將酚萃取出來，但使用甲基異丁基甲酮作為萃取劑可以提高酚的萃取系數(shù)，便于將更多種類的酚萃取出來。甲基異丁基甲酮其效果良好，已經(jīng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

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