[发明专利]褐煤焦油中油脱酚萃取剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及褐煤焦油中油脱酚萃取剂及其制备方法和应用。

 

背景技术

工业含酚废水的来源十分广泛，煤气厂、焦化厂、炼铁厂、炼油厂、制药厂和合成纤维厂等都产生含酚废水，而含酚废水如果排入水体产生严重的环境污染问题。水体中的酚类污染物对水生生物具有极高生物毒性和生物难降解性，是一种强神经毒物并有局部腐蚀性，对一切生物个体均有毒害作用，是美国环保署(EPA)列出的129种优先控制污染物之一。同时由于酚类化合物作为重要的有机化工原料，具有很高的经济价值，我国乃至世界范围内对酚的生产和消费量都是巨大的，含酚废水的治理与回收对环境保护和经济发展都具有重要意义。一方面，通过治理工业含酚废水，可降低废水中的酚类污染物含量，控制其对环境的污染程度，另一方面，通过提取废水中有价值的酚类物质，使其变废为宝，实现回收利用。

工业含酚废水的处理方法主要包括物理法、化学法、生物法以及联合处理技术等。其中，溶剂萃取法以脱酚效率高，回收物经济价值大，操作简单，能源消耗低而著称，是目前最成熟的处理工艺，已广泛应用于工业含酚废水的治理上。该方法是利用难溶于水的萃取剂与废水接触，实现酚类物质的相转移。其优点在于设备投资少、占地面积小、操作方便、能耗低，适合作为一级回收处理。欲使废水达到排放标准，须进行二级生化处理，此方法已广泛应用于高浓度工业含酚废水的治理上。萃取剂理化特性影响着萃取操作的效果以及萃取产物的质量、组成、分离程度。目前工业上使用较多的萃取剂包括苯、重苯、N-503煤油、醋酸乙脂、异丙醚、苯乙酮、磷酸三丁酯（TBP）等。上述传统萃取剂多为化工产品或副产品，在生产制备过程中会造成环境污染。另外，在萃取剂使用过程中如果操作条件控制不当易造成严重返混现象，导致溶剂的损失和二次污染的发生，并会使含酚废水处理成本大大提高。因此研发经济高效并可再生的脱酚萃取剂是工业含酚废水治理技术的实施关键。

当今世界能源紧张状况日益严峻，随着国际上石油价格的不断攀升，世界各国都开始重视能源与化工原料的多样化。中国褐煤资源丰富，从这一自身资源特点和能源安全出发，利用褐煤进行煤气化生产已成为新一代的煤化工技术。褐煤焦油中油是褐煤加压气化过程中产生的。煤焦油蒸馏一般按其中所含不同组分的沸点分为：轻油馏分(170℃以前)、酚油馏分(170℃~210℃)、萘油馏分(210℃~230℃)、洗油馏分(230℃~300℃)、一蒽油馏分(300℃~330℃)、二蒽油馏分(330℃~360℃)及沥青( > 360℃)。工业上一般将酚油馏分和萘油馏分统称为中油(170℃~230℃)，其产率约为焦油的14%~16%，煤焦油中大部分的酚和吡啶碱都集中在这段馏分中。目前，我国大部分褐煤焦油中油只能作为劣质燃料油销售，经济价值较低。中油的含酚量高达28%~36%，说明其本身就是酚类物质良好的萃取溶剂，而且焦油中的大部分有机碱类都在中油内，吡啶碱属于Lewis碱，能与Lewis酸苯酚形成络合物。同时在煤加压气化工艺中，造气炉出口一般都有循环水冷却喷淋系统，以降低煤气温度，同时把煤气中的有机杂质、未分解的气化剂和焦油冷凝下来，并将煤气中的灰份洗涤下来，因此产生大量煤气含酚废水。煤气含酚废水中酚类物质的含量最高可达5000mg/L。如能将褐煤焦油中油制备成有机碱-中油脱酚萃取体系，既能有效降低和回收废水中的酚类物质，又能提升煤焦油产品的经济价值。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种褐煤焦油中油脱酚萃取剂制备方法。

由于褐煤焦油中油含有较多高度不饱和化合物、含氮化合物、含氧化合物和含硫化合物，使得中油在使用或贮存过程极不稳定，必须经过精制处理去除杂质，增加其化学稳定性。在焦油蒸馏过程中，新鲜蒸馏得到的油品是透明的并微带黄绿色，只要在空气中放置几小时，它的颜色就逐渐变深，长期放置后不但颜色继续变暗，而且会变成黑色，在贮槽面有一成黑色的沉淀物，这些物质称为“胶质”。此外，由于硫化物的存在，也会造成贮槽及设备的腐蚀。不经任何处理的中油作为萃取剂，往往会造成脱酚系统的破坏。因此，褐煤焦油中油需经过一系列精制处理方能作为萃取剂使用。首先，分别用NaOH溶液和硫酸对褐煤焦油中油在搅拌条件下依次进行碱洗精制和酸洗精制，生成精制中油，然后，用氨水溶液对酸洗后酸渣进行化学分解，分离出粗重吡啶液，粗重吡啶液经过蒸馏得到吡啶碱，最后将吡啶碱馏分按比例加入精制中油中，即得到褐煤焦油中油脱酚萃取剂，用于脱酚后的萃取剂用NaOH溶液进行反萃取实现萃取液的再生，循环使用。

褐煤焦油中油脱酚萃取剂制备方法和步骤具体如下：