CN214299720U - 一种酚钠盐分解废水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种酚钠盐分解废水处理装置，包括萃取塔、酚塔、水塔、吸附塔和结晶器，萃取塔上部连接废水进料管，萃取塔下部连接萃取剂进料总管，萃取塔塔顶设有萃取混合物采出管，萃取混合物采出管经过酚塔换热器管层进口连接，酚塔换热器管层出口由酚塔进料管与酚塔上部连接，酚塔塔顶设有酚塔气相管，酚塔气相管与酚塔换热器壳层进口连接，酚塔换热器壳层出口连接萃取剂回流管连接，本实用新型通过脱酚塔和水塔对酚钠盐废水进行初步处理脱酚，萃取剂回收再利用，然后经过微孔道材料吸附脱酚，采用单效、多效蒸发或MVR蒸发结晶器，不仅使废水达标排放或再循环利用，保护了环境，而且从废水中提取出盐副产品，是名副其实的变废为宝的工艺路线。

Description

一种酚钠盐分解废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种酚钠盐分解废水处理装置。

背景技术

我国的资源具有“富煤缺油少气”的特点，煤炭是我国的主要消费能源。煤综合利用是推进我国煤炭清洁化高效利用和保障国家能源安全的重要举措，是以煤为原料，采用热分解即干馏的方法，生产清洁燃料和煤焦油过程。粗酚集中在馏程为170～210℃的馏分，酚是重要的化工原材料，是酚醛树脂、合成纤维、医药、甲酚、杀菌剂、增塑剂、选矿药剂、除草剂、香料、阻燃剂等化工产品的基础材料。煤焦油经过碱洗、酸化过程是煤焦油提取混酚化工原材料的重要过程，该过程产生的废水称为酚钠盐废水。根据酸化使用酸的种类不同，该废水中对应含有高浓度碳酸钠或硫酸钠等盐，且该废水中溶解少量的酚物质；所以酚钠盐废水是一种典型的高污染、高毒性、含盐工业废水。这种废水得不到有效处理，不仅对人类、水产、农作物等构成极大的危害，而且制约着我国煤化工行业的可持续发展，所以酚钠盐分解废水必须经过处理才能排放或回用。

酚钠盐分解废水不仅COD含量较高、而且含高浓度的盐，所以处理难度较大。目前，酚钠盐分解废水方法存在能耗较高、副产品不合格、出水严重超标等问题，这些问题严重制约着煤焦油生产高附加值化工产品工业化路线的发展。

发明内容

本实用新型为从煤焦油中提取粗酚过程中产生含盐、含酚的酚钠盐分解废水提供处理方法，采用“萃取脱酚+吸附脱酚”将废水中的酚、油等有机物脱除干净，并采用蒸发结晶将废水中的盐浓缩为固体产品，使得出废水达标排放。

本实用新型所采取的技术方案：

一种酚钠盐分解废水处理装置，包括萃取塔、酚塔、水塔、吸附塔和结晶器，萃取塔上部连接废水进料管，萃取塔下部连接萃取剂进料总管，萃取塔塔顶设有萃取混合物采出管，萃取混合物采出管经过酚塔换热器管层进口连接，酚塔换热器管层出口由酚塔进料管与酚塔上部连接，酚塔塔顶设有酚塔气相管，酚塔气相管与酚塔换热器壳层进口连接，酚塔换热器壳层出口连接萃取剂回流管连接，萃取剂回流管与萃取剂进料总管相连接；酚塔塔底设有粗酚采出管，萃取塔塔釜脱酚废水采出管与水塔上部连接，水塔塔顶设有水塔气相管，水塔气相管与水塔冷凝器进料口连接，水塔冷凝器出口设有水塔冷凝管，水塔冷凝管与油水分离器进口连接；油水分离器上部与萃取剂回流管连接；油水分离器底部设有废水回流管，废水回流管与水塔顶部相连接，水塔塔釜设有脱剂废水管，脱剂废水管与吸附塔上部连接，吸附塔顶部设有解析液进料管，吸附塔塔底设有脱净废水管，脱净废水管与结晶器连接，结晶器塔顶部设有蒸发气相管，蒸发气相管与净化水冷凝器连接。

所述的萃取塔的串级数量为1-4个，单台萃取塔的萃取级数为1-6级。

所述的吸附塔的串级数量为1-4个，采用连续或间歇方式运行。

所述的结晶器采用单效蒸发、多效蒸发、MRV和多级闪蒸的一种或其中任意组合。

一种酚钠盐分解废水处理方法，其步骤为：

(a)液相萃取脱酚：酚钠盐分解废水从萃取塔上部进入塔内，萃取剂从萃取下部进入，在萃取塔内，酚钠盐分解废水与萃取剂连续逆流接触，在萃取塔塔顶采出萃取混合物，在萃取塔塔釜采出脱酚废水；

(b)萃取剂回收：将步骤(a)得到的脱酚废水由脱酚废水管送至水塔，水塔塔顶采出萃取剂和水的混合物，该混合物经水塔冷凝器冷凝冷却后进入油水分离器，在油水分离器中萃取剂与水分层，油水分离器上层采出萃取剂，萃取剂经萃取剂回流管返回至萃取塔，萃取剂循环利用；油水分离器下层采出废水，该废水返回水塔；水塔塔釜采出脱剂废水，水塔塔顶操作压力在0.01～0.6MPa，塔顶操作温度为80～145℃，塔釜操作温度为120～165℃；

(c)萃取剂再生：将步骤(a)处理得到的萃取混合物，萃取混合物进入酚塔，在酚塔塔顶采出高纯度的萃取剂，萃取剂返回萃取塔循环使用；酚塔塔釜采出粗酚，粗酚作为副产品，送至储罐；酚塔塔顶压力为-0.01～0.01MPa，塔顶操作温度为70-110℃，塔釜操作温度为150-210℃；

(d)吸附脱酚：将步骤(b)采出的脱剂废水送至吸附塔，吸附塔装填脱酚填料，在吸附塔塔釜采出脱净含盐废水；吸附塔塔顶操作压力为0.01～0.06MPa，塔顶操作温度为30-110℃；

(e)吸附填料解析：当吸附填料饱和后，采用解析液对吸附填料进行解析再生，再生后的吸附塔继续进行脱酚操作；

(f)蒸发结晶：将步骤(d)采出的含盐废水从结晶器上部进入结晶器，在结晶器顶部采出水蒸汽，经净化水冷凝器后得到净化水，净化水达标排放；在结晶器底部采出盐，盐作为副产品可对外销售。

所述的萃取剂为甲基异丁基酮、二异丙醚、醋酸丁酯中的一种或其组合。

进入所述的萃取塔的萃取剂与酚钠盐废水的比例1：1～1：10，各萃取塔的这个比例可以相同或不同。

所述的步骤(d)中的脱酚填料为微米级、纳米级的有机或无机孔道材料。

所述的解析液为甲基异丁基酮、二异丙醚、甲醇和氢氧化钠溶液中一种或任意组合。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过脱酚塔和水塔对酚钠盐废水进行初步处理脱酚，萃取剂回收再利用，然后经过微孔道材料吸附脱酚，采用单效、多效蒸发或MVR结晶器，不仅使废水达标排放或再循环利用，保护了环境，而且从废水中提取出盐副产品，是名副其实的变废为宝的工艺路线。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1-萃取塔；2-酚塔；3-水塔；4-吸附塔；5-结晶器；6-酚塔换热器；7-油水分离器；8-水塔冷凝器；9-净化水冷凝器；10-萃取剂进料总管；11-脱酚废水管；12-萃取混合物采出管；13-酚塔进料管；14-粗酚采出管；15-酚塔气相管；16-萃取剂回流管；17-水塔气相管；18-水塔冷凝管；19-废水回流管；20-脱剂废水管；21-脱净废水管；22-解析液进料管；23-蒸发气相管，24-废水进料管。

具体实施方式

一种酚钠盐分解废水处理装置，包括萃取塔1、酚塔2、水塔3、吸附塔4和结晶器5，萃取塔1上部连接废水进料管24，酚钠盐分解废水从萃取塔1上部废水进料管24进入萃取塔1，萃取塔1下部连接萃取剂进料总管10，萃取剂从萃取塔1下部的萃取剂进料总管10进入萃取塔1，萃取塔1塔顶连接萃取混合物采出管12，酚钠盐分解废水与萃取剂在萃取塔1内逆流传质后，在萃取塔1顶部采出萃取混合物，萃取混合物沿萃取混合物采出管12进入酚塔换热器7预热，然后沿酚塔进料管13进入酚塔2的上部，萃取混合物作为酚塔2的进料，萃取塔1塔底采出脱酚废水，脱酚废水作为水塔3的进料，脱酚废水作沿脱酚废水管11进入水塔3的上部，酚塔2塔顶设有酚塔气相管15，酚塔气相管15与酚塔换热器6壳层进口连接，酚塔换热器6壳层出口与萃取剂回流管16连接，在酚塔2塔顶采出气态萃取剂，与酚塔换热器6换热后，冷凝为液态萃取剂，液态萃取剂经萃取剂回流管16返回萃取塔1，萃取剂得以循环使用，酚塔2塔釜设有粗酚采出管14，粗酚经粗酚采出管14送至产品储罐，粗酚作为副产品对外销售，水塔3塔顶设有水塔气相管17，水塔气相管17与水塔冷凝器8进料口连接，水塔冷凝器8出口设有水塔冷凝管18，水塔冷凝管18与油水分离器7进口连接；油水分离器7上部与萃取剂回流管16连接；油水分离器7底部设有废水回流管19，废水回流管19与水塔3顶部相连接，水塔3塔顶的水塔气相管17采出气态萃取剂与水的混合物，其经水塔冷凝器8冷凝后流入油水分离器7，油水分离器7上层为萃取剂，萃取剂经萃取剂回流管16返回萃取塔1循环使用；油水分离器下层为水，水经废水回流管19返回水塔3；水塔3塔釜采出脱剂废水，脱剂废水作为吸附塔4的进料，脱剂废水经脱剂废水管11进入吸附塔4上部，吸附塔4内装填脱酚填料，吸附塔4的塔釜连接脱净废水管21，吸附塔4塔釜采出含盐废水，脱净废水管21连接至结晶器5上，脱酚废水经脱净废水管21送至结晶器5，吸附塔4顶部设有吸附解析液进料管22，当吸附塔4饱和时，采用解析液对吸附塔4填料进行再生，再生后的吸附塔4继续进行脱酚操作，含盐废水作为结晶器5的进料，结晶器5设有出盐口和净化水蒸发管17，净化水蒸发管17上连接净化水冷凝器9，在结晶器5顶部采出气态水蒸汽，经净化水冷凝器9冷凝为液态的净化水，净化水达标排放；在结晶器5底部采出工业级盐，作为副产品可对外销售。

所述的萃取塔1的串级数量为1-4个，萃取塔1的萃取级数为1-6级。

所述的吸附塔4的串级数量为1-4个，采用连续或间歇方式运行。

所述的结晶器5采用单效蒸发、多效蒸发、MRV和多级闪蒸的一种或其中任意组合。

一种酚钠盐废水处理方法，其步骤为：

(a)液相萃取脱酚：酚钠盐分解废水从萃取塔1上部废水进料管24进入萃取塔1内，萃取剂从萃取塔1下部进入，在萃取塔1内，酚钠盐废水与萃取剂连续逆流萃取，在萃取塔1塔顶得到萃取混合物，在萃取塔1塔釜得到脱酚废水；

(b)萃取剂回收：将步骤(a)得到的脱酚废水从水塔3上部进入塔内，水塔3塔顶采出气态萃取剂和水的气态混合物，其经水塔冷凝器6冷凝为液态，并自流进入油水分离器7，在油水分离器7上层采出萃取剂，萃取剂返回萃取塔1循环利用；在油水分离器6下层采出水，水作为回流液返回水塔3；水塔3塔釜采出脱剂废水，脱剂废水作为吸附塔4进料，水塔3塔顶操作压力在0.01～0.6MPa，塔顶操作温度为80～145℃，塔釜操作温度为120～165℃；

(c)萃取剂再生：将步骤(a)处理得到的萃取混合物，萃取混合物进入酚塔2，在酚塔2塔顶采出高纯度的萃取剂，萃取剂返回萃取塔1循环使用；酚塔2塔釜采出粗酚，粗酚作为副产品，送至储罐；酚塔2塔顶压力为-0.01～0.01MPa，塔顶操作温度为70-110℃，塔釜操作温度为150-210℃；

(d)吸附脱酚：将步骤(b)采出的脱剂废水送至吸附塔4，吸附塔4装填脱酚填料，在吸附塔4塔釜采出含盐废水；

(e)吸附填料解析：当吸附塔4填料饱和后，采用解析液对吸附填料进行解析再生，再生后的吸附塔4继续进行脱酚操作；

(f)蒸发结晶：将步骤(d)采出的含盐废水从结晶器5上部进入结晶器5，在结晶器5顶部采出水蒸汽，经净化水冷凝器9后得到净化水，净化水达标排放；在结晶器5底部采出盐，盐作为副产品可对外销售。

所述的萃取剂为甲基异丁基酮、二异丙醚、醋酸丁酯中的一种或其组合。

进入所述的萃取塔1的萃取剂与酚钠盐废水的比例1：1～1：10，各萃取塔1的比例可以相同或不同。

所述的脱酚填料饱和时采用解析液对脱酚填料进行再生，解析液返回装置，解析后吸附塔4继续使用。

所述的步骤(d)中的脱酚填料为微米级、纳米级的有机或无机孔道材料。

所述的解析液为甲基异丁基酮、二异丙醚、甲醇和氢氧化钠中的一种或任意组合。

下面将结合具体实施例对本实用新型进行详细阐述。

实施例1

处理量为5t/h酚钠盐废水，COD含量为39000mg/L，油含量为500mg/L，总酚含量为12000mg/L，含量为22％，PH值为5，温度为25℃。采用附图1的工艺流程图进行处理，各主要工艺参数如下：

萃取脱酚：本实例采用1台萃取塔，萃取塔1萃取级数为4级，萃取剂由100％(v/v)甲基异丁基甲酮，萃取塔1操作温度45℃，萃取塔1操作压力为常压，萃取塔1的萃取剂与酚钠盐废水体积比为1:5，萃取塔1塔釜采出的脱酚废水中油含量为200mg/L，总酚含量为1050mg/L，COD为5500mg/L。

萃取剂回收：水塔3操作压力为0.01MPa，塔顶操作温度为86℃，塔釜操作温度为110℃，水塔3塔釜采出脱剂废水，其COD为3300mg/L。

萃取剂再生：酚塔2操作压力为常压，塔顶操作温度为105℃，塔釜操作温度为201℃。在酚塔2塔顶采出高纯度的萃取剂，萃取剂返回萃取塔1循环使用；酚塔2釜采出酚油，酚油作为副产品，装桶。

吸附脱酚：吸附塔4操作压力为常压，操作温度度为50℃，吸附塔4为1开1备，连续运行，1台吸附脱酚，1台解析，吸附塔4出水酚含量1mg/L，COD为148mg/L，含盐23.5％。

吸附填料解析：当吸附填料饱和后，采用解析液对吸附填料进行解析再生，再生后的吸附塔4继续进行脱酚操作。

蒸发结晶：结晶器5采用MVR蒸发器，MVR蒸发器出水0.5mg/L，COD为56mg/L；MVR装置采出盐纯度为99.5％，水含量0.4％。

对比实施例1设计对比例，通过对比例考察萃取塔1数量对酚盐废水的萃取脱酚除去效果。

设计第一组对比例，与实施例1对比在于采用不同数量的萃取塔1，其它工艺相同的情况下，对水塔3出水脱剂废水中酚、油、COD的降低效果，结果如表1所示。

表1

设计第二组对比例，与实施例1对比在于不同数量的萃取塔1，其它工艺相同的情况下，对吸附塔4废水中酚、COD的降低效果，以及对解析周期的影响，结果如表2所示。

表2

实施例2

处理量为10t/h酚钠盐废水，COD含量为45800mg/L，油含量为1500mg/L，总酚含量为18300mg/L，含量为20％，PH值为5，温度为25℃。采用附图1的工艺流程图进行处理，各主要工艺参数如下：

萃取脱酚：本实例采用2台萃取塔1，每座萃取塔1萃取级数为4级，萃取剂由60％(v/v)甲基异丁基甲酮和40％(v/v)醋酸丁酯组成，萃取塔1操作温度45℃，萃取塔1操作压力为常压，萃取塔1的萃取剂与酚氨兰炭废水体积比为1：5。萃取塔1塔釜采出的脱酚废水中油含量为105mg/L，总酚含量为800mg/L，COD为5300mg/L。

萃取剂回收：水塔3操作压力为0.01MPa，塔顶操作温度为89℃，塔釜操作温度为110℃，水塔3塔釜采出脱剂废水，其COD为3000mg/L。

萃取剂再生：酚塔2操作压力为常压，塔顶操作温度为113℃，塔釜操作温度为201℃。在酚塔2塔顶采出高纯度的萃取剂，萃取剂返回萃取塔1循环使用；酚塔2釜采出酚油，酚油作为副产品，装桶。

吸附脱酚：吸附塔4操作压力为常压，操作温度度为50℃，吸附塔4为2开1备，连续运行，2台吸附脱酚串联运行，1台吸附塔解析。吸附塔4出水酚含量1mg/L，COD为145mg/L，含盐21％。

吸附填料解析：当吸附填料饱和后，采用解析液对吸附填料进行解析再生，再生后的吸附塔4继续进行脱酚操作。

蒸发结晶：结晶器5采用MVR蒸发器，MVR蒸发器出水0.5mg/L，COD为60mg/L；MVR蒸发器采出盐纯度为99.5％，水含量0.4％。

与实施例2对比设计第一组对比例，对比例中采用不同萃取剂组合，其它工艺相同，得出水塔3出水脱剂废水中酚、油、COD的降低效果，如表3所示。

表3

与实施例2对比设计第二组对比例，对比例中采用不同比例的萃取剂组合，其它工艺相同，对水塔3出水脱剂废水中酚、油、COD的降低效果，如表4所示。

表4

实施例3

设计对比实施例，在其他工艺条件相同的情况下，对比考察吸附塔的脱酚效果，结果显示如表5所示。

表5

在进水酚相同的条件下，设计对比例，对比中采用不同体积的吸附填料，其他工艺条件相同，考察吸附填料体积对脱酚效果的影响，如表6所示。

表6

对比号	吸附填料体积(m<sup>3</sup>)	进水酚含量(mg/L)	出水酚含量(mg/L)
				1	0.5	500	5
2	1	500	3.2
				3	1.5	500	1.8
4	2	500	1

从实施例1和实施例2及各对比例的数据可以看出，萃取塔1对酚盐废水中的油类物质和酚类除去效果很好，但仍未能达到酚盐废水的净化标准，再经过实施例3设计的对比实施例可以明显看到吸附塔4的固态吸附作用，最终去除废水中酚和COD，达到酚盐废水处理标准，收集盐副产品，达到可以直接售卖标准。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种酚钠盐分解废水处理装置，其特征在于，包括萃取塔(1)、酚塔(2)、水塔(3)、吸附塔(4)和结晶器(5)，萃取塔(1)上部连接废水进料管(24)，萃取塔(1)下部连接萃取剂进料总管(10)，萃取塔(1)塔顶设有萃取混合物采出管(12)，萃取混合物采出管(12)经过酚塔换热器(6)管层进口连接，酚塔换热器(6)管层出口由酚塔进料管(13)与酚塔(2)上部连接，酚塔(2)塔顶设有酚塔气相管(15)，酚塔气相管(15)与酚塔换热器(6)壳层进口连接，酚塔换热器(6)壳层出口连接萃取剂回流管(16)连接，萃取剂回流管(16)与萃取剂进料总管(10)相连接；酚塔(2)塔底设有粗酚采出管(14)，萃取塔(1)塔釜脱酚废水采出管(11)与水塔(3)上部连接，水塔(3)塔顶设有水塔气相管(17)，水塔气相管(17)与水塔冷凝器(8)进料口连接，水塔冷凝器(8)出口设有水塔冷凝管(18)，水塔冷凝管(18)与油水分离器(7)进口连接；油水分离器(7)上部与萃取剂回流管(16)连接；油水分离器(7)底部设有废水回流管(19)，废水回流管(19)与水塔(3)顶部相连接，水塔(3)塔釜设有脱剂废水管(20)，脱剂废水管(20)与吸附塔(4)上部连接，吸附塔(4)顶部设有解析液进料管(22)，吸附塔(4)塔底设有脱净废水管(21)，脱净废水管(21)与结晶器(5)连接，结晶器(5)塔顶部设有蒸发气相管(23)，蒸发气相管(23)与净化水冷凝器(9)连接。

2.根据权利要求1所述的酚钠盐分解废水处理装置，其特征在于，所述的萃取塔(1)串级数量为1-4个，萃取塔(1)的萃取级数为1-6级。

3.根据权利要求1所述的酚钠盐分解废水处理装置，其特征在于，所述的吸附塔(4)串级数量为1-4个，采用连续或间歇方式运行。

4.根据权利要求1所述的酚钠盐分解废水处理装置，其特征在于，所述的结晶器(5)为单效蒸发、多效蒸发、MRV和多级闪蒸的一种或其中任意组合。

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