[發明專利]一種基于萃取和電解集成的煤焦油生產中廢水的處理方法

在審

• 申請號: 202110070776.0
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112850978A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 孫素莉;李哲;崔哲;田文德;陳秋陽;劉彬;李正勇
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F103/34;C02F101/34;C02F101/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 呂薇

本發明公開了一種基于萃取和電解集成的煤焦油生產中廢水的處理方法，步驟如下：通過Aspen plus軟件建立堿洗分離粗酚工藝模型；采用Aspen plus軟件構建廢水處理工藝；通過靈敏度分析優化工藝參數，并設計熱集成減少工藝能量消耗；通過Aspen dynamics設計萃取部分的控制方案用于保證萃取效果；對萃取后的產物進行電解處理，去除硫酸鈉。本發明提出了一個將CPS模擬與CPSW處理設計相結合集成工藝，通過模擬CPS工藝，得到了CPSW中的酚類、油和硫酸鈉含量，采用萃取和電解的方法分別處理酚類化合物和硫酸鈉，并對CPS工藝二氧化碳的利用做了循環優化，實現了CPSW廢水的高效處理。

技術領域

本發明屬于化工過程廢水技術領域，尤其涉及一種基于萃取和電解集成的煤焦油生產中廢水的處理方法。

背景技術

煉焦煤是我國儲量較為豐富的煤炭種類之一，約占我國總儲量的28％。煉焦煤下游產物煤焦油中含有酚類、噻吩類、酮類、咔唑類等多種化合物。堿洗工藝(CPS)是從煤焦油中分離酚類化合物較為常見的工藝之一。然而這一工藝產生了大量的含酚、油和硫酸鈉的廢水(CPSW)，廢水中的酚類具有高毒性，油和硫酸鈉的存在會使廢水排放區域周圍土地板結和河流含氧量下降，從而導致生態環境的破壞。

針對于該廢水，目前分別對酚類、油和硫酸鈉廢水的處理工藝有很多，但是還沒有一套整合的工藝同時處理廢水中的三種污染物。然而實際工藝產生的廢水中同時存在這三種污染物，現有的研究不適用于CPSW的實際處理問題。

發明內容

針對上述現有相似廢水處理中存在的難題，本發明提供一種基于萃取和電解集成的CPSW處理方法，通過Aspen plus軟件輔助設計處理工藝，并通過實驗驗證了設計的可靠性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于萃取和電解集成的煤焦油生產中廢水的處理方法，其具體實施步驟如下：

(1)根據現有文獻中對堿洗工藝的描述和實際工廠數據，通過Aspen plus軟件建立堿洗分離粗酚工藝模型；獲得準確的廢水組成，以便選擇合適的處理方案，并對該工藝做了部分優化；

(2)采用Aspen plus軟件構建廢水處理工藝，包括萃取塔的構建、萃取劑回收塔的構建和電解反應器的構建；

(3)通過靈敏度分析優化工藝參數，并設計熱集成減少工藝能量消耗；

(4)通過Aspen dynamics設計萃取部分的控制方案用于保證萃取效果；

(5)對步驟(4)萃取后的產物進行電解處理，去除硫酸鈉。

步驟(1)中對堿洗(CPS)工藝進行了必要的簡化，第一個簡化在于預處理后的煙道氣，被簡化為氮氣、水蒸氣、二氧化碳和氧氣的混合物；第二個簡化是低溫煤焦油，被簡化為苯酚和正辛烷的混合物。

更進一步的，Aspen plus軟件建立的堿洗分離粗酚工藝模型流程如下：簡化后的煤焦油進入反應器R1后，苯酚與氫氧化鈉溶液反應；酚酸鈉在沉淀池中與中性油分離后進入反應器R2，在反應器R2中，酚酸鈉被二氧化碳分解生成酚和碳酸鈉；氣液分離器F1和氣液分離器F2回收反應器R2和反應器R3中的氣體進行二氧化碳循環；硫酸被引入反應器R3后進一步將碳酸鈉和酚酸鈉分解為硫酸鈉、苯酚、二氧化碳和水。

更進一步的，本發明提供的堿洗分離粗酚工藝還包括：將反應器R2生成物通入反應器R3中，與硫酸反應后生成二氧化碳氣體，并通過硫酸的引入量控制二氧化碳的生成量；在反應器R3中產生的二氧化碳通過循環被用于反應器R2。該循環設計實現了碳原子利用率的提高和二氧化碳排放量的減少，并可以通過控制硫酸用量控制二氧化碳循環量。