[发明专利]一种基于萃取和电解集成的煤焦油生产中废水的处理方法

说明书

本发明公开了一种基于萃取和电解集成的煤焦油生产中废水的处理方法，步骤如下：通过Aspen plus软件建立碱洗分离粗酚工艺模型；采用Aspen plus软件构建废水处理工艺；通过灵敏度分析优化工艺参数，并设计热集成减少工艺能量消耗；通过Aspen dynamics设计萃取部分的控制方案用于保证萃取效果；对萃取后的产物进行电解处理，去除硫酸钠。本发明提出了一个将CPS模拟与CPSW处理设计相结合集成工艺，通过模拟CPS工艺，得到了CPSW中的酚类、油和硫酸钠含量，采用萃取和电解的方法分别处理酚类化合物和硫酸钠，并对CPS工艺二氧化碳的利用做了循环优化，实现了CPSW废水的高效处理。

技术领域

本发明属于化工过程废水技术领域，尤其涉及一种基于萃取和电解集成的煤焦油生产中废水的处理方法。

背景技术

炼焦煤是我国储量较为丰富的煤炭种类之一，约占我国总储量的28％。炼焦煤下游产物煤焦油中含有酚类、噻吩类、酮类、咔唑类等多种化合物。碱洗工艺(CPS)是从煤焦油中分离酚类化合物较为常见的工艺之一。然而这一工艺产生了大量的含酚、油和硫酸钠的废水(CPSW)，废水中的酚类具有高毒性，油和硫酸钠的存在会使废水排放区域周围土地板结和河流含氧量下降，从而导致生态环境的破坏。

针对于该废水，目前分别对酚类、油和硫酸钠废水的处理工艺有很多，但是还没有一套整合的工艺同时处理废水中的三种污染物。然而实际工艺产生的废水中同时存在这三种污染物，现有的研究不适用于CPSW的实际处理问题。

发明内容

针对上述现有相似废水处理中存在的难题，本发明提供一种基于萃取和电解集成的CPSW处理方法，通过Aspen plus软件辅助设计处理工艺，并通过实验验证了设计的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于萃取和电解集成的煤焦油生产中废水的处理方法，其具体实施步骤如下：

(1)根据现有文献中对碱洗工艺的描述和实际工厂数据，通过Aspen plus软件建立碱洗分离粗酚工艺模型；获得准确的废水组成，以便选择合适的处理方案，并对该工艺做了部分优化；

(2)采用Aspen plus软件构建废水处理工艺，包括萃取塔的构建、萃取剂回收塔的构建和电解反应器的构建；

(3)通过灵敏度分析优化工艺参数，并设计热集成减少工艺能量消耗；

(4)通过Aspen dynamics设计萃取部分的控制方案用于保证萃取效果；

(5)对步骤(4)萃取后的产物进行电解处理，去除硫酸钠。

步骤(1)中对碱洗(CPS)工艺进行了必要的简化，第一个简化在于预处理后的烟道气，被简化为氮气、水蒸气、二氧化碳和氧气的混合物；第二个简化是低温煤焦油，被简化为苯酚和正辛烷的混合物。

更进一步的，Aspen plus软件建立的碱洗分离粗酚工艺模型流程如下：简化后的煤焦油进入反应器R1后，苯酚与氢氧化钠溶液反应；酚酸钠在沉淀池中与中性油分离后进入反应器R2，在反应器R2中，酚酸钠被二氧化碳分解生成酚和碳酸钠；气液分离器F1和气液分离器F2回收反应器R2和反应器R3中的气体进行二氧化碳循环；硫酸被引入反应器R3后进一步将碳酸钠和酚酸钠分解为硫酸钠、苯酚、二氧化碳和水。

更进一步的，本发明提供的碱洗分离粗酚工艺还包括：将反应器R2生成物通入反应器R3中，与硫酸反应后生成二氧化碳气体，并通过硫酸的引入量控制二氧化碳的生成量；在反应器R3中产生的二氧化碳通过循环被用于反应器R2。该循环设计实现了碳原子利用率的提高和二氧化碳排放量的减少，并可以通过控制硫酸用量控制二氧化碳循环量。