PAGE PAGE 6 摘 要 化工厂产生的焦化废水中含酚量很高，如果未经处理就将其排放，会对环境产生严重的污染，影响生物的正常生长和繁殖，同时也影响人类的身体健康和市场经济的可持续发展。但是酚类物质在农业、工业、医药卫生及国防方面又有着广泛的应用。所以，我们应该变费为宝，从废水中回收酚类化合物，达到环保目的的同时获得一定的经济效益。本设计使用溶剂萃取脱酚法，以N-503煤油作为萃取剂，采用碱洗法再生。本设计探讨了生产的工艺流程、主要设备的选择和计算，完成了溶剂萃取脱酚工段的设计说明书，工艺流程图、脉冲萃取塔装配图、平面布置图等相关任务。 关键字：高浓度酚水、萃取脱酚、N-503、碱洗法 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc311642974 摘 要 PAGEREF _Toc311642974 \h I HYPERLINK \l _Toc311642975 第一章 绪论 PAGEREF _Toc311642975 \h 1 HYPERLINK \l _Toc311642976 1.1应用领域 PAGEREF _Toc311642976 \h 1 HYPERLINK \l _Toc311642977 1.2设计目的 PAGEREF _Toc311642977 \h 1 HYPERLINK \l _Toc311642978 1.3设计意义 PAGEREF _Toc311642978 \h 1 HYPERLINK \l _Toc311642979 1.4 哈尔滨地区的自然条件 PAGEREF _Toc311642979 \h 1 HYPERLINK \l _Toc311642980 1.4.1厂址所处地区自然条件 PAGEREF _Toc311642980 \h 1 HYPERLINK \l _Toc311642981 1.4.2气象条件 PAGEREF _Toc311642981 \h 2 HYPERLINK \l _Toc311642982 1.4.3地震烈度 PAGEREF _Toc311642982 \h 2 HYPERLINK \l _Toc311642983 1.4.4哈尔滨市风玫瑰图 PAGEREF _Toc311642983 \h 3 HYPERLINK \l _Toc311642984 第二章 工艺论证 PAGEREF _Toc311642984 \h 4 HYPERLINK \l _Toc311642985 2.1含酚废水的处理 PAGEREF _Toc311642985 \h 4 HYPERLINK \l _Toc311642986 2.1.1高浓度含酚废水处理方法 PAGEREF _Toc311642986 \h 4 HYPERLINK \l _Toc311642987 2.1.2低浓度含酚废水处理方法 PAGEREF _Toc311642987 \h 9 HYPERLINK \l _Toc311642988 2.2工艺选择 PAGEREF _Toc311642988 \h 11 HYPERLINK \l _Toc311642989 2.3萃取剂的选择 PAGEREF _Toc311642989 \h 12 HYPERLINK \l _Toc311642990 2.4塔设备的选择 PAGEREF _Toc311642990 \h 13 HYPERLINK \l _Toc311642991 图2-5 脉冲筛板塔 PAGEREF _Toc311642991 \h 13 HYPERLINK \l _Toc311642992 2.5结论 PAGEREF _Toc311642992 \h 14 HYPERLINK \l _Toc311642993 第三章 工艺详述 PAGEREF _Toc311642993 \h 15 HYPERLINK \l _Toc311642994 3.1工艺流程 PAGEREF _Toc311642994 \h 15 HYPERLINK \l _Toc311642995 3.2影响萃取操作的主要操作因素 PAGEREF _Toc311642995 \h 15 HYPERLINK \l _Toc311642996 3.3物料参数 PAGEREF _Toc311642996 \h 16 HYPERLINK \l _Toc311642997 3.3.1原料污水（剩余氨水）基本参数 PAGEREF _Toc311642997 \h 16 HYPERLINK \l _Toc311642998 3.3.2萃取剂N-503的基本参数 PAGEREF _Toc311642998 \h 16 HYPERLINK \l _Toc311642999 3.4操作制度 PAGEREF _Toc311642999 \h 17 HYPERLINK \l _Toc311643000 3.5酚钠盐质量指标 PAGEREF _Toc311643000 \h 17 HYPERLINK \l _Toc311643001 3.6各单元操作的注意事项 PAGEREF _Toc311643001 \h 18 HYPERLINK \l _Toc311643002 3.6.1萃取操作 PAGEREF _Toc311643002 \h 18 HYPERLINK \l _Toc311643003 3.6.2碱洗操作 PAGEREF _Toc311643003 \h 18 HYPERLINK \l _Toc311643004 3.6.3再生操作 PAGEREF _Toc311643004 \h 18 HYPERLINK \l _Toc311643005 3.6.4小结 PAGEREF _Toc311643005 \h 18 HYPERLINK \l _Toc311643006 第四章 工艺计算 PAGEREF _Toc311643006 \h 19 HYPERLINK \l _Toc311643007 4.1 物料衡算 PAGEREF _Toc311643007 \h 19 HYPERLINK \l _Toc311643008 4.1.1原始数据 PAGEREF _Toc311643008 \h 19 HYPERLINK \l _Toc311643009 4.1.2物料计算 PAGEREF _Toc311643009 \h 19 HYPERLINK \l _Toc311643010 4.2 工艺设备计算 PAGEREF _Toc311643010 \h 20 HYPERLINK \l _Toc311643011 4.2.1萃取塔 PAGEREF _Toc311643011 \h 20 HYPERLINK \l _Toc311643012 4.2.2 碱洗塔 PAGEREF _Toc311643012 \h 24 HYPERLINK \l _Toc311643013 4.2.3带油水分离器的冷凝冷却器 PAGEREF _Toc311643013 \h 25 HYPERLINK \l _Toc311643014 4.3辅助设备选型计算 PAGEREF _Toc311643014 \h 26 HYPERLINK \l _Toc311643015 4.3.1槽选型计算 PAGEREF _Toc311643015 \h 26 HYPERLINK \l _Toc311643016 4.3.2泵的选型计算 PAGEREF _Toc311643016 \h 26 HYPERLINK \l _Toc311643017 4.4设备一览表 PAGEREF _Toc311643017 \h 28 HYPERLINK \l _Toc311643018 第五章 安全规程 PAGEREF _Toc311643018 \h 29 HYPERLINK \l _Toc311643019 第六章 溶剂脱酚车间布置 PAGEREF _Toc311643019 \h 30 HYPERLINK \l _Toc311643020 第七章 非工艺部分 PAGEREF _Toc311643020 \h 31 HYPERLINK \l _Toc311643021 7.1土建部分 PAGEREF _Toc311643021 \h 31 HYPERLINK \l _Toc311643022 7.2仪表安装注意事项 PAGEREF _Toc311643022 \h 31 HYPERLINK \l _Toc311643023 7.3消防器械的管理 PAGEREF _Toc311643023 \h 31 HYPERLINK \l _Toc311643024 7.4防火、防爆、防尘、防毒管理制度 PAGEREF _Toc311643024 \h 32 HYPERLINK \l _Toc311643025 7.5仓库、罐区安全管理制度 PAGEREF _Toc311643025 \h 32 HYPERLINK \l _Toc311643026 结论 PAGEREF _Toc311643026 \h 34 HYPERLINK \l _Toc311643027 致谢 PAGEREF _Toc311643027 \h 35 HYPERLINK \l _Toc311643028 参考文献 PAGEREF _Toc311643028 \h 36 第一章 绪论 1.1应用领域 本设计针对的是高浓度焦化含酚废水，主要产物是回收到的酚。酚类物资的用途十分广泛，利用酚可以制作酚醛树脂、黏合剂、增塑剂、炸药、染料、颜料、杀菌剂、防腐剂、医药、香料、合成纤维等等，酚类物资在工业、农业、国防、医药卫生等方面有着广泛应用。 1.2设计目的 1.将高浓度的焦化废水中的酚(2～12g/L)降到200～300mg/L以下； 2.选用塔设备时要减少塔的体积，克服填料容易堵塞的弊病； 3.要妥善处理净化含酚废水时产生的有害气体和废渣，避免引起二次污染。 1.3设计意义 焦化废水中大都含有酚，酚是一种芳香族碳氢化合物的含氧衍生物。酚类化合物种类繁多，有苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚、氯酚等，而以苯酚、甲酚污染最突出。含酚的焦化废水是一种污染范围广，危害性大的工业废水。含酚废水中酚类化合物是原型质毒物。对一切生活个体都有毒害作用。人体长期饮用被酚污染的水会引起头晕、贫血以及各种神经系统疾病。 如果焦化废水未经净化就排放，会造成水体氧平衡的严重破坏，甚至还能引起鱼类的大量死亡，如果直接灌溉农田，会使农作物枯死或减产。虽然焦化废水危害很大，但是其中的酚在化工行业有很多的用途，因此，回收废水中的酚既达到了净化含酚废水的目的，同时又变废为宝，利用回收的酚为我们人类服务。 1.4 哈尔滨地区的自然条件 1.4.1厂址所处地区自然条件 哈尔滨市属于半湿润温带大陆性季风气候，其气候特点是，冬季在极地大陆冷气团控制下，气候寒冷、干燥，夏季受太平洋副热带气团影响，降水集中，气候温和、湿润。气候有明显的季节性变化，春季回暖快而多大风，容易出现春早；夏季短促而炎热，雨水较多，秋季降温急剧，容易出现早霜，冬季漫长而寒冷。年平均气温3.6℃，最高气温为36.4℃，最低气温为-38.1℃；年平均降雨量为553.5mm，降雨期集中在7～8月份；年平均日照在2500小时，无霜期在135～140天。最大冻深1.97m。 1.4.2气象条件 1、气压 年平均大气压力 993.6mbar 最底气压 996.2mbar 最高气压 1023.8mbar 2、气温 年平均气温 3.6℃ 最高气温 36.4℃ 最低气温 -38.1℃ 最热月平均温度 22.7℃ 最冷月平均温度 -19.7℃ 3、湿度 年平均相对湿度 67% 月平均最大相对湿度 79% 4、降雨量及蒸发量 年平均降雨量 553.5mm 月平均降雨量 最高176.5mm 月平均降雨量 最底39mm 年平均蒸发量 1508.7mm 5、降雪量及冻土层深度 降雪深度 最高410mm 设计降雪负荷 450Pa 土壤最大冻结深度 1.97m 6、风向及基本风压 冬季主导风向 西南风 夏季主导风向 南风 全年主导风向 西南风 冬季最大风速 19.9米/秒 年平均风速 3.8米/秒 平均风压 500Pa 1.4.3地震烈度 场地基本地震烈度为6度。 1.4.4哈尔滨市风玫瑰图 图1-1哈尔滨市风玫瑰图 第二章 工艺论证 焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。 目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。但是，焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、COD及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况，近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。 2.1含酚废水的处理 2.1.1高浓度含酚废水处理方法 1、 萃取法 萃取处理法是向污水中加入一种与水互不相容但却是污染物的良好溶剂(即萃取剂)，使其与污水充分混合，污水中的大部分污染物转移到萃取剂中。然后分离污水与萃取剂，即可使污水得到净化；再将萃取剂与其中的溶质(污染物)加以分离，使萃取剂再生，重新用于萃取工艺，分离的污染物得到回收。 萃取原理：一种溶剂对不同的物质，具有不同的溶解度，应用溶剂的这种性质，把溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。以处理含酚废水为例，将溶剂（N-503）投入含酚废水中，通过混合传质过程，水中溶质（酚）即转溶于溶剂中，直到溶质在两液相中达到平衡为止（即溶质在两液相中按一定比例分配，其浓度之比在一定范围内和一定条件下保持不变）。然后借助于比重差将溶剂与废水分离。这样，废水得到一定程度的净化，而溶质（酚）则可从溶剂中分离出来，回收使用。 萃取法的实际应用表明,萃取剂及萃取设备的选定是至关重要的,这关系着废水处理的成本。正是以降低成本、提高效率为目的,萃取法不断得到发展。在国内，萃取法广泛应用于含酚废水的预处理及酚的回收。处理含酚浓度高于2000mg/L的废水，效果非常好。在液-液萃取法中，萃取剂的选择是一个最重要的因素。用于脱酚的萃取剂比较多，常用的有煤油、洗涤油、重苯、N-503(N，N--甲基庚基乙酰胺)、粗苯、N-503+煤油混合液等。国外有乙酰苯、醋酸丁酯、磷酸三甲酯、异丙基醚等。其中N-503煤油混合液是一种高效脱酚萃取剂，具有脱酚效率高、水溶性小、无二次污染、不易乳化、物理化学性能稳定、易于酚类回收及溶剂再生等优点。利用它来萃取三硝基酚，脱出率在99．5％以上，相比若提高到1：1，一次萃取脱酚率可达99．98％，分配系数达1527，且溶剂再生后萃取能力衰减不大。含硝基甲酚的废水还可用5％～95％的N-503的煤油系统来萃取，回收75％～90％的酚，萃取剂与水之比为0.2:1，经过一次回收萃取，每吨废水可回收1.02kg的酚。目前生产上多采用连续萃取，连续萃取则多采用塔式逆流操作方式。[1] 主要设备：填料塔、筛板塔、脉冲筛板塔、脉冲填料塔、转盘塔以及离心萃取机等。 图2-1 萃取法回收含酚废水的工艺流程 焦化厂采用萃取法回收含酚废水的常见工艺流程见图2-1。 流程简述：在含酚废水中加入萃取剂，使酚溶入萃取剂。含酚溶剂用碱液反洗，酚以钠盐的形式回收，碱洗后的溶剂循环使用。萃取剂对混合物中各组分应有选择性的溶解能力，并且易于回收，对于萃取脱酚工艺来说，通常选用N-503煤油混合液。 各种高浓度含酚废水流入氨水池均化，池底的焦化类物质定期抽出。高浓度含酚废水经焦碳过滤器除油，使出水符合进生化处理装置的要求。吸附油的焦碳定期用蒸汽吹脱。除油后的含酚废水经冷却器冷却至55～65℃进入萃取塔上部。萃取剂选用N-503煤油混合液，由循环油泵打入萃取塔底部。溶剂油与高浓度含酚废水在萃取塔中逆流接触，绝大部分酚转移至溶剂油中，溶剂油由萃取塔顶溢流进入碱洗塔与碱接触生成酚盐。溶剂油经碱洗后进入中间油槽，循环使用。 萃取后的含酚废水由萃取塔排出，经蒸氨脱除部分氨，再与其它废水混合，进入隔油池除油，然后经过调节池调节水质水量后，进入生化处理流程。 2、 液膜分离技术 液膜分离技术和溶剂萃取过程相似，也是由萃取与反萃取两个过程构成的。但是在液膜分离过程中，萃取与反萃取是同时进行，一步完成的。其传质速率明显提高，甚至可以实现溶质从低浓度向高浓度的传递。使分离过程所需级数明显减少，大大节省了萃取剂的消耗量。 万印华等人在用液膜法处理高浓度含酚废水的研究中，以表面活性剂LMS-3及高效破乳器EC-2,进行了对多种高浓度含酚废水处理的研究，取得了较为理想的效果。使用液膜分离技术，可有效地从高浓度废水中回收酚，对含酚10000～47000mg/L的高浓度含酚废水，内相富集酚可达270g/L以上，有很高的回收价值。液膜法处理高浓含酚废水速度快，效率高，对含酚10000mg/L左右的废水经二级液膜处理，即可降到0.5mg/L以下，而可直接排放；对于含酚高达47000mg/L左右的废水，经三级液膜处理，亦可达到排放要求。但是乳状液膜法需制乳、破乳等工序,工艺过程较复杂。[2] 3、 汽提法 汽提法最早用于从含酚废水中回收挥发性酚，典型流程如图2-2所示。汽提法脱酚工艺简单，处理高浓度含酚(1000 mg/L以上)废水，可以达到经济上收支平衡，而且不会产生二次污染。但经汽提后的废水中仍有较高浓度的残余酚(约400mg/L)，需经进一步处理，而且由于再生段内喷淋热碱液的腐蚀性很强，必须采取防腐措施。 气提法是根据挥发性酚类化合物与水蒸气形成共沸化合物,利用酚在两相中的浓度差将酚水分 离,从而使水得以净化。高浓度的含酚废水可用气提法处理,去除率在80%～85%。此种方法可回收酚,效率高,操作简单,但对不挥发性酚不能使用。 蒸汽脱酚原理是利用含酚废水中挥发性酚可与水蒸汽形成共沸混合物的特性，当挥发性酚的蒸汽压与水蒸汽的蒸汽压之和超过外界压力时，含酚废水就开始 图2-2气提法流程图 沸腾，并促进挥发性酚由液态转入气态。同时，由于酚在气态中的平衡浓度大于酚在水中的平衡浓度，当含酚废水被加热至95～100℃时，使其从脱酚塔顶部向下喷淋，与从塔底向上水蒸汽中，从而达到含酚废水净化的目的。然后，用浓度为8～15%的氢氧化钠碱液洗涤吸收蒸汽中的酚，含少量残酚的废水再输入电化学电解设备进一步脱酚处理后循环使用。 据报道，俄罗斯研制的蒸汽脱酚和电化学电解脱酚组合式水处理工艺，可将高浓度含酚废水处理达到循环利用的水平。蒸汽脱酚过程中，该设备可将50000毫克/升高浓度含酚废水，脱酚后达到1500～3000毫克/升，脱酚率达94～97％；亦可将40～20000毫克/升的中、高浓度含酚废水，脱酚后达到10～90毫克/升，脱酚率达99.55～99.75％。高浓度含酚废水经蒸汽脱酚处理后，水中仍含有一定量的酚，为进一步处理使废水净化达到循环利用的水平，在蒸汽脱酚后采用了电化学电解技术进行深度处理。电化学电解脱酚处理可将浓度为1500～3000毫克／升的含酚废水，脱酚后达0.05～0.5毫克/升，脱酚率达99.98～99.99％。经电化学电解处理后的水清澈透明，可直接循环使用。[2] 4、 生物处理法 污水生化法就是利用微生物的代谢作用把污水中的有机物转化成为简单的无机物的过程。生物处理可根据微生物的生长方式，分为悬浮生长型(活性污泥及其变形氧化塘、氧化沟)和固着生长型(生物滤池、生物转盘等)两类。 用活性污泥法或生物膜法处理低浓度的含酚废水，其适用范围广、处理彻底。尤其是在水质成分复杂时，用萃取法、吸附法作为生化法的预处理手段来混合使用，可使含酚废水得到较彻底的治理。 含酚废水主要含COD、酚、NH3-N等污染物。根据原水质的特征，首先进行预处理，使水质水量得以均衡、稳定，并符合生化处理要求。预处理后的废水进行活性污泥法生化处理，使有机污染物得以降解、去除。生化处理后废水通过活性炭吸附工艺，进一步去除废水中残余的污染物，其流程如图2-3。 图2-3 生物处理法流程图 近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手，研究开发了生物强化技术：生物流化床，固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善，使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。合肥钢铁集团公司焦化厂、安阳钢铁公司焦化厂、昆明焦化制气厂采用A/O（缺氧/好氧）法生物脱氮工艺，运行结果表明该工艺运行稳定可靠，废水处理效果良好，但是处理设施规模大，投资费用高。 总的来看，生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点，改进后的新技术使焦化废水处理达到了工程应用要求，从而使得该技术在国内外广泛采用。但是生物降解法的稀释水用量大，处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，废水的pH值、温度、营养、有毒物质浓度、进水有机物浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质，这也就对操作管理提出了较高要求。[1] 5、 电解氧化法 电解氧化是指污水中的污染物在电解槽的阳极发生氧化反应使污染物质氧化破坏，或者通过某些阳极反应产物(C1：、Cl0-、H：O：等)间接破坏污染物质，使其转化为无害成分。 在含酚废水中，投加食盐作电解质，以石墨作阳极，铁板作阴极进行电解处理，可使酚浓度降至0.01mg/L以下，其原理为：食盐电解产生次氯酸，进而分解出原子氯，使酚氧化成邻苯二酚、邻苯二醌、顺丁烯二酸而被破坏。实验表明，当电流强度1.5～6.0A/dm2时，投加氯化钠的量为209mg/L，经6～38min的电解处理，废水含酚浓度可从250～600mg/L降至0.8～4.3mg/L，效率高，并且不必设置沉淀池和污泥处理设施。缺点是处理费用高于氯氧化法。[1] 6、化学处理法 （1）催化湿式氧化技术 催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N２和CO２排放。该技术的研究始于20世纪70年代，是在Zimmerman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。在我国，鞍山焦耐院与中科院大连物化所合作，曾经成功地研制出双组分的高活性催化剂，对高浓度的含氨氮和有机物的焦化废水具有极佳的处理效果。 湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是，由于其催化剂价格昂贵，处理成本高，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，投资费用高，国内很少将该法用于废水处理。 （2）焚烧法 焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO２和H２O及少许无机物灰分。 焦化废水中含有大量NH３-N物质，NH３在燃烧中有NO生成，NO的生成会不会造成二次污染是采用焚烧法处理焦化废水的一个敏感问题。杨元林等通过研究发现,NH3在非催化氧化条件下主要生成物是N２，不会产生高浓度NO造成二次污染。从而说明，焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。然而，尽管焚烧法处理效率高，不造成二次污染，但是其昂贵的处理费用（约为167美元/t）使得多数企业望而却步，在我国应用较少。 （3）臭氧氧化法 臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。 臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。 （4）等离子体处理技术 等离子体技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子（5～20 eV）、紫外线等多效应综合作用，降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术，目前还处于研究阶段。有研究表明，经等离子体处理的焦化废水，有机物大分子被破坏成小分子，可生物降解性大大提高，再经活性污泥法处理，出水的酚、氰、COD指标均有大幅下降，具有发展前景。但处理装置费用较高，有待于进一步研究开发廉价的处理装置。 （5）光催化氧化法 光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有较强反应活性的电子（空穴对），这些电子（空穴对）迁移到颗粒表面,便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率。高华等[9]在焦化废水中加入催化剂粉末，在紫外光照射下鼓入空气，能将焦化废水中的所有有机毒物和颜色有效去除。在最佳光催化条件下，控制废水流量为3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且检测不出多环芳烃。 目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低，有着很大的发展潜力。但是有时也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。由于光催化降解是基于体系对光能的吸收，因此，要求体系具有良好的透光性。所以，该方法适用于低浊度、透光性好的体系，可用于焦化废水的深度处理。 （6）电化学氧化技术 电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明，电化学氧化法氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。 Chang等用PbO2/Ti作为电极降解焦化废水。结果表明：电解2h后，COD值从2143mg/L降到226mg/L，同时760mg/L的NH3-N也被去除。研究还发现，电极材料、氯化物浓度、电流密度、pH值对COD的去除率和电化学反应过程中的电流效率都有显著影响。 梁镇海等采用Ti/SnO2+Sb2O3+MnO2/PbO2处理焦化废水，使酚的去除率达到95.8％，其电催化性能比Pb电极优良，比Pb电极可节省电能33％。 （7）化学混凝和絮凝 化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。 混凝法的关键在于混凝剂。目前一般采用聚合硫酸铁作混凝剂,对CODCr的去除效果较好,但对色度、F-的去除效果较差。浙江大学环境研究所卢建航等[12]针对上海宝钢集团的焦化废水，开发了一种专用混凝剂。实验结果发现：混凝剂最佳有效投加量为300mg/L，最佳混凝pH范围为6.0～6.5；混凝剂对焦化废水中的CODCr、F-、色度及总CN都有很高的去除率,去除效果受水质波动的影响较小，混凝pH对各指标的去除效果有较大的影响。 絮凝剂在废水中与有机胶质微粒进行迅速的混凝、吸附与附聚，可以使焦化废水深度处理取得更好的效果。马应歌等在相同条件下用3种常用的聚硅酸盐类絮凝剂(PASS,PZSS,PFSC)和高铁酸钠(Na2FeO4)处理焦化废水,实验结果表明,高铁酸钠具有优异的脱色功能，优良的COD去除、浊度脱除性能，形成的絮凝体颗粒小、数量少、沉降速度快、且不形成二次污染。[2] 2.1.2低浓度含酚废水处理方法 1、吸附法 吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可以发生在气-液、气-固、液-固两相之间。在污水处理中，吸附是利用一些多孔吸附剂较高的比表面积表现出的较强的吸附性能将废水中的酚类物质吸附,吸附剂吸附饱和后可再生使用,酚类物质也可以回收利用。常用的吸附剂主要有活性炭、磺化煤、大孔吸附树脂及有机合成吸附剂等。此种方法的最大优点是设备简单、操作方便、净化效率高、吸附量大及吸附选择性高等。活性炭吸附虽然吸附量大,但再生困难,因而其使用逐渐不为人们看好。磺化煤的吸附容量较小，处理后废水中含酚量远达不到排放标准，需进行二级处理。所以活性炭和磺化煤在处理高浓度含酚废水时受到了一定的限制。 大孔树脂较其它两种吸附剂有明显的优势,由于大孔树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体,具有优良的孔结构和很大的比表面积,并具有良好的疏水性。试验结果表明，一些大孔树脂对水中酚类物质的吸附量与活性炭相当，它对废水中的酚类物质吸附可逆性好,对废水中酚的吸附率可达95%～99%,酚类脱附回收率达95%以上。可用NaCL-NaOH再生,解吸率近100％，可反复使用1000次以上，且可回收酚类物质。经济效益远超过其它传统的除酚方法。 活性炭纤维（ACF）与传统的颗粒状活性炭相比，炭含量高、比表面积大、微孔发达、孔径分布窄、吸附速度快、吸附能力强和再生容易等特点，兼有纤维的外形和特性。ACF表面含有多种基团，对含硫、磷和氧等元素的有机物有特别的吸附能力。苯酚既含有羟基，从理论上分析,活性炭炭纤维对苯酚具有良好的吸附性。有人采用活性炭纤维处理苯酚模拟废水结果表明,活性炭纤维对苯酚的吸附容量为275.1mg/g,吸附饱和的活性炭纤维用10%的氢氧化钠溶液再生,重复使用3次,吸附效率无明显变化。ACF虽价格高,但吸附容量大,吸附剂再生速度快,循环使用寿命长,用量小,处理设备体积小。而且,用10%氢氧化钠溶液再生,苯酚再生回收率可达69.3%。因此,是很有使用价值与发展前途的水处理吸附剂。[1] 2、 化学氧化法 化学氧化法是指加入氧化剂将污水中的有害物质氧化为无害物质的方法。用氧化剂处理污水，关键是氧化剂要选择得当。常用的方法有以下几种。 (1)采用臭氧作氧化剂用臭氧作氧化剂处理废水，可达到降低COD、酚等污染物的目的。如某炼油厂利用03处理重油裂解废水，废水含酚4～5mg/L、COD 400～500mg/L、CN。4～6mg/L等。投加臭氧280mg/L，接触12min，处理出水含酚0．005mg/L、COD 90～120mg/L、CN。0.1～O.2mg/L等。缺点是耗电大、成本高。 (2)采用氯氧化除酚理论投氯量与酚量之比为6：1时，即可将酚完全破坏，但由于污水中存在其他化合物也与氯作用，一般要超出10倍左右。若投氯量不够，酚氧化不充分，而且会生成具有强烈臭味的氯酚。 (3)H:O:氧化除酚H:O:与Fe2+构成的氧化体系通常称为Fenton试剂。Fenton试剂氧化一般在pH=3.5下进行。在H:O:过量，Fe2+浓度为50mg/L，接触24h的条件下，酚的氧化效果如表2-1。[2] 表2-1含酚化合物的H2O2氧化结果 化合物 初始浓度（mg/L） 出水浓度（mg/L） GOD去除率（%） 酚 470.55 ＜2 76.6 甲酚 540.50 ＜2 71.82～74.96 氯酚 624.8 ＜2 75～75.69 二氯酚 815.5 ＜1～3 61.07～74.24 二硝基酚 920.55 ＜1 72.52～80.07 2.2工艺选择 含酚焦化废水的处理方法有很多，下表列举了各种处理方法极其对比见表2-2： 表2-2 常见含酚焦化废水的处理方法及比较[5] 分类 处理方法 适用范围 脱酚率% 优缺点 物理法 蒸汽吹脱 以挥发份酚为主的焦化厂含酚 废水含酚浓度1000mg/L以上 80左右 操作简单，设备庞大，效率低 溶剂萃取 95左右 回收效率高，废水有新的污染 吸附 低浓度酚水或少量高浓度酚水 80～90 设备简单，操作方便，吸附剂较贵去除有毒物质，成本高 物化法 离子交换 高浓度或低浓度酚水的补充处理 95～99 超声波 低浓度酚水或深度净化 98 效率高，成本高 电解氧化 高浓度或低浓度酚水的补充处理 95以上 效率高，耗电和耗食盐量大 化学法 二氧化碳 低浓度酚水 100 臭氧氧化 低浓度酚水或深度净化 99 杀菌力强，处理彻底，发生器昂贵 生化法 活性污泥 200～300mg/L 99 处理效率高，设备简单，操作管理要求高 生物滤池 ＜300mg/L 85～95 管理简单，占地较大，卫生条件差 生物转盘 ＜300mg/L 70～90 适应性强，受地区、气候限制大，占地多 重复 氧化渠 ＜50mg/L —— 污水灌溉 变害为利，支援农业，卫生条件差，污染地下水源 在国内对高浓度含酚废水的处理方法主要有溶剂萃取法和生物化学法。其中生物化学法主要是进行废水的深度净化。溶剂萃取法设备制造方便，设备占地面积小，脱酚效率高，可达90～95%。[4] 本次设计针对的是高浓度含酚废水，故采用溶剂萃取法。 2.3萃取剂的选择 要使萃取获得满意的效果，必须选择恰当的萃取剂，它关系到萃取剂本身的用量、两液相的分离效果、萃取设备的大小等技术经济指标，选择的依据一般是： 1.萃取剂要有较大的分配系数，这样，萃取剂用量可减省，萃取设备也较小。 2.萃取剂的物理、化学性质与废水要有较大区别，比重差别大，便于分离，萃取剂在水中的溶解度小，可减少萃取剂的损失。 3.萃取剂要有适宜的物理性质。如适当的表面张力、挥发度、着火点、粘度、凝固点等。萃取剂-水-溶质之间的沸点差别大，便于用蒸馏或蒸发的方法回收萃取剂。 4.萃取剂要有足够的化学稳定性，腐蚀性较小 表2-2列出了焦化厂使用过的几种萃取剂及其性能： 表2-2 几种萃取剂的性能比较 名称 分配系数 比重 馏程温度℃ 说明 N-503煤油溶剂 2.47 0.885 140～190 不易乳化，油水分层快，不易挥发，但对水质有造成二次污染的问题，萃取效率大于90% N-503煤油 2.34 0.870～0.890 110～270 此N-503煤油系指煤气厂中温干馏产品，常温萘 精N-503煤油 2～3 0.870 165～200 质量比N-503煤油好，含萘少，不易乳化，可作N-503煤油溶剂的替代品，但量太少 二甲苯残油 2～3 0.845 初馏点130 干点153 乳化不严重，油水易分离。但毒性较大，操作条件较差，对水质造成二次污染的程度较大 粗苯 2～3 0.850～0.880 180℃前馏出量大于93% 易挥发，易燃，易爆，油水易分离，二次污染也较大，萃取效率一般为85%～90% 焦油洗油 14～16 1.03～1.07 230～300 乳化严重，不易分离 根据表格对比，本设计采用N-503煤油溶剂作为萃取剂。 2.4塔设备的选择 目前在含酚废水处理中常用的萃取设备有填料塔、筛板塔、脉冲筛板塔、脉冲填料塔、转盘塔以及离心萃取机等。 1、 填料塔 填料塔使用比较早，结构简单，生产能力大。 优点：持液量小、分离效率高 缺点：填料易堵塞、塔体积过大 填料塔处理能力比筛板塔低，故本设计不采用此类型塔。 图2-5填料塔 2、 脉冲筛板塔 脉冲筛板塔与填料塔的不同在于用筛板来代替填料，这样可以减少塔的体积，克服填料溶剂堵塞的弊病。同时利用脉冲设备将物料充分的混合，提高脱酚效率。 图2-5 脉冲筛板塔 3、转盘萃取塔 转盘萃取塔塔体积较小，与筛板塔相比，设备消耗的材料少，处理费用低，但转盘萃取塔适合用于处理小流量酚水。 4、 离心萃取机 离心萃取机有结构紧凑，持液量小等优点，缺点是结构复杂，造价高，维修和能耗大。 根据以上几个塔的对比，本设计采用脉冲筛板塔对含酚废水进行溶剂萃取脱酚。 2.5结论 根据上述资料相互对比，本设计决定选用溶剂萃取工艺，以N-503煤油作为萃取剂，采用脉冲筛板塔对高浓度焦化含酚废水进行萃取脱酚处理。 第三章 工艺详述 3.1工艺流程 图3-1 溶剂萃取脱酚工段工艺流程图 溶剂萃取脱酚车间的工艺流程图见图3-1. 工艺详述：原料氨水进入氨水池，进行静止澄清，然后经过换热器换热后由氨水泵打至T1401脉冲萃取塔上部进行萃取，氨水受重力下降,与上升的溶剂油逆流接触，在筛板的振动下充分混合进行脱酚，脱酚后由塔下部送入油水分离器，经分离焦油后, 打入氨水中间槽，再由脱酚后氨水泵送往蒸氨工段进行蒸氨。溶剂油由循环溶剂油泵送入萃取塔下部, 依靠浮力上升,与下降的原料氨水逆流接触,到塔顶分离段经分离后打入T1402碱洗塔下部, 在碱洗塔内依靠浮力上升与塔内碱液充分接触后到塔顶分离段分离串联入T1403碱洗塔，再串联入T1404碱洗塔, 最后入循环油槽中循环使用。长期循环使用后油质变差, 在油泵出口, 抽取整循环油量的1～2%进入蒸馏釜, 蒸出的油经过冷凝冷却后, 仍回入油循环槽。当碱洗塔内酚钠盐成熟后, 停止溶剂油循环, 将塔与系统断开，然后静置分离，以回收溶剂油, 定期将酚钠盐送往酚工段回收酚类产品。 3.2影响萃取操作的主要操作因素 操作条件的选定, 对于萃取分离的难易, 设备的生产能力, 产品质量均有重要的影响，影响操作条件主要包括温度、压力、溶剂耗用且等。[9] 1、温度 一般说来萃取塔的水温和油温低于40℃时, 在萃取塔两相分界面上出现较多乳化物。随着水温的升高乳化物逐渐减少。碱洗塔温度低于45℃溶剂带碱现象严重。当温度控制在56℃ 以上时带碱现象基本得以控制。所以提高操作温度有利于粘度减低、增加扩散、对传质有利。但温度过高将增加溶解度, 使二相区变小。所以要适当权衡。当采用N-503溶剂油时进水温度,45～50℃；进油温度40～45 2、 压力 一般总希望采取常压操作, 但为了保证系统在液态操作, 系统的操作压力必须大于物系的饱和蒸汽压。 3、 溶剂比 溶剂量与料液量之比称为溶剂比, 即为处理单位料液的溶剂用量, 对一定料液量,溶剂比大就意味着设备中循环的溶剂量增大, 溶剂回收的装置和费用都增大，溶剂比大, 每级分离效能增大。溶剂比的选择是一个经济核算问题, 它对于分离效能和设备的计算都有影响。 3.3物料参数 3.3.1原料污水（剩余氨水）基本参数 本设计采用N-503与含酚氨水进行逆流接触，以达到脱酚的目的。本设计中原料污水基本参数(见表3-1)。 表3-1 原料污水基本参数 项目 指标 外观 粘度 密度 PH 酚含量 棕褐色 0.4 1.01 8.5-9.5 2000～12000mg/L 3.3.2萃取剂N-503的基本参数 设计中采用的萃取剂N-503的基本参数和性质。[6]（见表3-2） 表3-2 N-503的基本参数和性质 名称 参数 分子量 比重 表面张力 闪点 在水中溶解度 馏程 粘度 凝固点 燃点 283 0.8514～0.87 29.3因达/厘米 158℃ 2.5ppm 155±5℃(1毫米汞柱) 19.5±0.7厘泊 -54℃ 190℃ 3.4操作制度 当使用N-503煤油作为萃取剂时，操作制度见表3-3 表3-3 操作制度 项目 单位 指标 进萃取塔的氨水含酚量 毫克/升 1500～2500 脱酚后废水含酚量 毫克/升 200 脱酚效率 % 》90 萃取相比（油：水） 1：1 进萃取塔的氨水温度 ℃ 45 进萃取塔的溶剂油温度 ℃ 40 萃取塔内相界面 控制在萃取段1/2～2/3高处 酚钠盐中含游离碱 % 3 酚钠盐中含酚 % 20～35 碱洗塔碱液浓度 % 20～25 碱洗塔的碱液高度 工作段的1/2高 溶剂再生釜内温度 ℃ 140～150 溶剂再生釜柱顶温度 ℃ 130～140 再生釜冷凝冷却器出口油温 ℃ 45～50 碱洗塔塔内温度 ℃ 45～50 再生釜直接汽压力 公斤/厘米2 0.5 3.5酚钠盐质量指标 含酚 20%以上 游离碱 3%（酸度计法） 中性油 1% 3.6各单元操作的注意事项 3.6.1萃取操作 脉冲萃取塔在操作时要严格控制塔内的油水界面位置和操作温度，否则温度过高会导致乳化现象严重，同时要注意进料量的控制，保持油水比为1:1，避免影响萃取效果。 脉冲萃取塔的通风机冷却水管要保持通水，否则禁止启动。在脉冲装置运行时，不能调节其频率。 3.6.2碱洗操作 在碱洗操作中，操作人员要严格控制碱洗塔内碱液浓度，防止碱洗不彻底，影响酚钠盐质量。碱洗塔内装碱量保持在工作段的1/3～3/4。 3.6.3再生操作 在再生釜操作过程中，再生釜的压力不能超过其技术规定，保持蒸汽压力在0.6Mpa～1 Mpa。 再生釜的顶部温度保持在130～150℃，再生釜的底部温度保持在145～160℃。 每周日为再生釜排一次渣，并做记录。 3.6.4小结 在整个溶剂脱酚的操作过程中，要严格控制焦油的脱除以及脱酚后废水的含酚量，如果焦油未脱除，会导致后续蒸氨工段的设备堵塞，如果废水含酚量过多，会使后续生化处理工段致活性污泥中毒失去活性而不能在使用。所以，在输出废水时，应该对其中的酚含量和焦油含量做严格的监控，为后续的工段做好预处理。 第四章 工艺计算 4.1 物料衡算 4.1.1原始数据 混合氨水处理量 35m3 混合氨水含酚 2500mg/L 脱酚效率 95% 作业率 97% 碱耗量 0.6吨（100%碱液）/吨（100%粗酚） N－503煤油耗量 0.6公斤/ m3氨水 油水比 1：1 酚钠盐中含酚量 30% 再生釜渣 2% N—503复蒸为循环量的 3% 4.1.2物料计算 1、酚钠盐产量 含酚30%酚钠盐产量（理论量）为 实际酚钠盐产量为理论量约1.65倍 2、碱液耗量（碱液浓度20%） 3、 N-503煤油耗量 4、再生釜渣 循环油再生率3%，釜渣2%，N-503比重0.8 第一次开车时所需溶剂量应根据萃取塔、碱洗塔、循环油槽等设备容量确定，约需100吨。 4.2 工艺设备计算 4.2.1萃取塔 1、塔板数 塔当量高度= 上式中， N相比，，取N=1； d筛板孔径，m，取d=0.006m； h筛板间距，m，取h=0.250m； --两项重度差，kg/m3，取=276千克/m3； 水的动力粘度，取=1.73； 油的动力学粘度，取=1.364； S筛板振幅，米，取S=0.004m； f筛板频率，取f=38400次/h； --水的重度，取1000kg/m3； 水、油相界面张力，取=kg/h2； F筛板自由截面积，取37.4%。 将上述数据代入式中求出塔当量高度为1.75 查的当油水比为1:1时，理论塔板层数大约为3层 代入公式=21层 实际生产中证明塔板层数选用21~26层较好，现取21层，负荷要求。 2、筛板结构参数 （1）振幅与频率 上式中， S——振幅，米； f——频率，次/时； Vmin——塔板最低运动速度，米/时。 一般操作运动速度为Vmin的2～4倍。 由以下两公式可求Vmin， = 1 \* GB3 ① = 2 \* GB3 ② 式中Vy、Vs——油与水的体积流量，米3/时。根据公式 = 1 \* GB3 ①绘成曲线，如图所示。 当，查得θ=0.22 代入公式 = 2 \* GB3 ②求Vmin 设偏心轴数为320次/分，则运动频率为 选用S=3毫米，设计S=0～6mm（可调）是合理的。 （2）筛板孔径 上式中， dmax——筛板最大孔径，m； δ——筛板厚度，取0.006m； σ——水油相间界面张力，公斤/m； 取42达因/cm=42×1.020×10-4=43.6×10-4公斤/m； △ρ——水油相重度差，取115公斤/m3。 代入上式，得 操作孔径应小于dmax，这取决于水油相的物理性质，以及焦油类物质和机械杂质的含量。在氨水预处理的情况下，试验推荐最佳孔径为6mm。故对选用d=7mm，小型塔则选用d=6mm。 （3）筛孔中心距 上式中， d——筛孔直径，取0.007 F——筛板自由截面积，m2/m2，即开孔率%，取37.4%。 带入，得 （4）筛板间距 一般取200～300mm 3、塔径 （1）工作段直径D 取处理能力Vs=16m3/m2·h，处理量Q=35m3/h 取D=1800mm （2）扩大部分直径D1 上下沉降分离段的设置是为了使油水分离，不使出水带油和出油带水。因为分散相，水为连续相，所以上段油带出水较难，为使上下分离段结构上尽可能一致，可按下式进行计算。 取V=4.55m/h,则沉降段直径为， 取D1=3200mm 4、塔高 （1）工作段高度 取塔板数n为21块，塔板间距h为250mm，分配器占用空间0.5m，则工作段高度为 （2）分离段高度 沉降分离段高度决定于停留时间，即 而处理量V为， 合并两式，得 式中F0——沉降分离段的截面积，m2。 可见处理能力与高度无关，仅由沉降速度决定。已知沉降分离段直径为3.2m，至于停留时间根据杨树浦煤气试验按30分钟计算。 选取H=2.5m，加锥形部分共2.85m，则分离段体积为， 而处理量为35 m3/h，则停留时间为 根据杨树浦煤气厂试验，停留时间为30分钟，所以符合要求。 5、氨水溢流管 (1)假定水在底部被抽空，确定最低的溢流高度H1 上式中， Hx——下部沉降分离段高度，取2.85m Hs——上部沉降分离段高度，取3.2m H——操作段高度，取5.5m ρs——水的重度，取1000(公斤/米3) ρy——油的重度，取905(公斤/米3) h1——溢流管之流体阻力(米水柱/米) 取溢流管水速0.6米/秒，则溢流管直径为 选用φ100， Vs=18米3/时，ω=0.6米/时，，查得h1=8毫米水柱 代入,得 （2）溢流管的操作高度 假定操作段为二相混合物，上部沉降段被油充满，下部沉降段被水充满，则操作段高度计算式为， 上式中， ρh为萃取塔工作段混合液的重度,公斤/米3 代入公式，得 （3）溢流管的最大高度 假定下部沉降分离段和操作区充满水面而上部充满油，则 所以， 4.2.2 碱洗塔 1、塔径 （1）工作段直径 油在碱洗塔内空塔截面积流量为5.5～7m3/m2·h，取6m3/m2·h，则塔工作段直径为 取D=2600mm （2）分离段扩大部分直径 扩大部分的目的是为了油碱分离。由于酚钠盐的粘度大，因此要采用较小的上升流速，取3m3/h，则 取D1=4000mm 2、塔高 （1）工作段高度 碱耗量为， 20%NaoH溶液的重度为1220kg/ m3，则日耗碱液体积量为 换碱周期为2日，碱液在碱洗过程中膨胀一倍，所以碱洗塔工作段容积应为1.70×2×2=6.80 m3 碱洗塔工作段直径为2600mm，则工作段高度为， 设计选用高度为4.4米。 （2）分离段高度 求得分离段直径D1=4m，并设H1=2.5m。分离段容积为 由此求得澄清时间为， 超过一般设计要求澄清时间40～50分钟，满足要求。 4.2.3带油水分离器的冷凝冷却器 每1m3/h循环油需冷凝冷却器换热面积为2～3m2，取3m2，则冷凝冷却器面积为35×3=105m2 分离时间为1h计，则分离器容器为 取V=1m3，选用Dg1200，F=110m2列管冷凝冷却器，设备自带油水分离器，工作容积约1m3。. 油冷凝冷却放出热量 水蒸汽冷凝冷却放出热量 冷却水由32℃升温到45℃，则所需冷却水量为 4.3辅助设备选型计算 4.3.1槽选型计算 1、原料氨水池 处理量为35m3/h，按1日计算，则35×24=840m3 则L=12000mm,H=5000mm,A=8000mm 2、油水分离槽 N-503煤油消耗量为0.6kg/m3氨水，比重为0.805，则 （0.6×35）／0.805=26m3/h，所以选用槽类尺寸为Dg=3000mm, H=3400mm,Vg=25m 3、氨水中间槽 选用Dg=1600mm,L=5500mm,Vg=10m3 4、乳化物槽 选用Dg=2800mm,H=2800mm,Vg=16m3 5、新溶剂油槽 选用Dg=4400mm,H=5800mm,Vg=90m3 6、循环油槽 选用Dg=4400mm,H=5800mm,Vg=90m3 7、浓碱槽 选用Dg=3400mm,H=4000mm,Vg=35m3 8、配碱槽 选用Dg=3400mm,H=4000mm,Vg=35m3 9、酚盐槽 选用Dg=4400mm,H=5800mm,Vg=90m3 4.3.2泵的选型计算 1、原料氨水泵 将原料氨水池中的氨水打入脉冲萃取塔，大约需要泵每小时输送35 m3的氨水，扬程约为10～20m，所以选择2BA-6型泵。 2、送焦油泵 将焦油中间槽内的焦油送出，扬程约为3～6m，所以选择2BA-6型泵。 3、脱酚后氨水泵 将脱酚后的氨水送入后续的蒸氨工段，所需泵每小时输入大约35 m3的脱酚氨水，扬程约为3～6m，所以选择2BA-6型泵。 4、碱泵 将配碱真空槽中的碱液送入配碱槽中进行配碱，杨程约为4～7m，所以选择2BA-6型泵。 5、循环溶剂油泵 将循环溶剂槽中的循环溶剂油送入脉冲萃取塔的塔底，进行萃取脱酚，扬程大约为10～20m，所以选择2BA-6型泵。 6、乳化物泵 将储存在乳化物槽内的乳化物送入再生釜中进行蒸馏再生，杨程约为3～6m，所以选择2BA-6型泵。 7、酚盐泵 将生产出来的酚钠盐通过酚盐泵送到外面运输走，选用一个较小的泵即可，所以选择2BA-6型泵。 8、脱酚后氨水泵 脱酚后的氨水通过该泵送入后续的蒸氨工段进行处理。设计需要每小时输送35m3氨水，扬程10～20m，所以选择2BA-6型泵。 4.4设备一览表 编 号 名称 规 格 数量 备注 1 原料氨水池 L=12000mm,H=5000mm,A=8000mm 1 2 油水分离槽 Dg=3000mm, H=3400mm,Vg=25m 1 3 氨水中间槽 Dg=1600mm,L=5500mm,Vg=10m 1 4 乳化物槽 Dg=2800mm,H=2800mm,Vg=16m 1 5 新溶剂油槽 Dg=4400mm,H=5800mm,Vg=90m 1 7 循环油槽 Dg=4400mm,H=5800mm,Vg=90m 1 8 浓碱槽 Dg=3400mm,H=4000mm,Vg=35m 1 9 配碱槽 Dg=3400mm,H=4000mm,Vg=35m 1 10 酚盐槽 Dg=4400mm,H=5800mm,Vg=90m 1 11 原料氨水泵 2BA-6型 2 12 送焦油泵 2BA-6型 2 13 脱酚后氨水泵 2BA-6型 2 14 碱泵 2BA-6型 2 15 循环溶剂泵油 2BA-6型 2 16 乳化物泵 2BA-6型 2 17 酚盐泵 2BA-6型 2 18 脱酚后氨水泵 2BA-6型 2 19 脉冲萃取塔 =3.2/=1.8，H=14.2m 1 20 碱洗塔 =4m/=2.5，H=6.9m 3 第五章 安全规程 1、脉冲萃取塔通风机冷却水管应畅通供水，否则禁止启动。 2、禁止脱酚塔负压操作。 3、脉冲萃取塔在检修，清扫更换填料时严禁同时打开塔上下人孔，塔内发生自燃时要在隔绝空气情况下用大量水进行冷却，使其熄灭。 4、再生釜塔内压力不准超过技术规定。 5、不准在脉冲装置运转时调节频率。 6、溶剂油装置系统检修时禁止使用铁质工具。 7、进行配碱、送酚盐时要戴好眼镜、手套等防护用具。 8、溶剂脱酚院内禁止机动车入内，操作工及进院人员禁止穿钉子鞋。 9、脉冲萃取塔油水界面控制在工作段上部。 10、脉冲萃取塔出口油水不准夹带乳化物。 11、碱洗塔内酚盐成熟时，抽样前在碱洗塔内静止2小时。 12、碱洗塔装碱量为工作段的1/3～3/4。 13、每班中至少应去炼焦工段检查氨水压力2次。 第六章 溶剂脱酚车间布置 本次设计的溶剂脱酚车间计划建在哈尔滨市，哈尔滨市气候常年多见西南风。 本设计在车间的布置上尽量遵循以下布置原则：在符合生产流程、操作要求、尽量减少占地面积的前提下，将生产设备露天化联合、集中布置；对彼此在生产上有密切联系的建、构筑物和露天设备，尽量布置在一块；辅助生产设施的布置，在符合其特性要求条件下，尽量靠近负荷中心；储运设施的布置，根据物料的性质、数量、包装及运输方式等条件，按不同类别相对集中布置在运输、装卸方便的地段，且为防火、防爆、卫生和管理等创造有利条件；按功能分区，合理确定通道宽度，节约用地；合理确定场地设计标高，使工厂不受雨水威胁。 在溶剂萃取脱酚车间的生产过程中的主要原料是剩余氨水，产品为酚钠盐，酚钠盐和萃取剂N-503溶剂油，都属于有害物质，并且具有一定的毒性，氨水静止澄清时的挥发也对人体有一定程度上的影响，因此我将操作室设在了整个车间的右方中部，将主要的塔设备设置在整个车间的右下角，储槽设备设置在了车间的左面，氨水池设置在车间的右上角，这样可以避免氨水蒸发对人体造成影响。 为了避免氨水蒸发的影响，我将配电室放在操作室的右侧，这样可以避免氨水对配电设备的腐蚀。 由于本车间储槽类设备较多，所以我将泵房放在了车间的中部，也就是操作室的左侧，这样方便各种物料的运送。 氨水在原料氨水池中静止澄清后，需要换热后才能打入脉冲萃取塔，所以我将氨水冷却器设置在泵房、操作室、配电室的房顶，这样可以减少泵的使用，方便物料的运输。 最后为了方便酚钠盐和焦油的运出，我将酚盐槽和焦油槽设置在储槽区的上部，也就是整个车间的左上角。 第七章 非工艺部分 7.1土建部分 本设计建在面积在250m2左右的一个院内，院内分为4大区域，塔区，储槽区，氨水池，房屋。房屋内主要包括泵房，操作室，配电室，仪表室，变电所，化验室和更衣室，在建筑时泵房墙壁应做到有一定隔音能力，以减少对操作室内操作人员的影响。泵房、操作室、配电室、变电所都应做好防火的设施，在院内明显处应做好防毒设施 7.2仪表安装注意事项 1 、仪表安装前，工艺管道应进行吹扫，防止管道中滞留的铁磁性物质附着在仪表里，影响仪表的性能，甚至会损坏仪表。如果不可避免，应在仪表的入口安装磁过滤器。仪表本身不参加投产前的气扫，以免损坏仪表。 2 、仪表在安装到工艺管道之前，应拆卸所有包装并检查有没有运输损坏。并打开壳体，将固定指针的填充物取走。 3 、仪表的安装形式分为垂直安装和水平安装，如果是垂直安装形式，应保证仪表的中心垂线°，如果是水平安装，应保证仪表的水平中心线 、仪表的上下游管道应与仪表的口径相同，连接法兰或螺纹应与仪表的法兰和螺纹匹配，仪表上游直管段长度应保证是仪表公称口径的5倍，下游直管段长度大于等于250mm。 5、由于仪表是通过磁耦合传递信号的，所以为了保证仪表的性能，安装周围至少10cm处，不允许有铁磁性物质存在。 6 、测量气体的仪表，是在特定压力下校准的，如果气体在仪表的出口直接排放到大气，将会在浮子处产生气压降，并引起数据失真。如果是这样的工况条件，应在仪表的出口安装一个阀门。 7 、安装在管道中的仪表不应受到应力的作用，仪表的出入口应有合适的管道支撑，可以使仪表处于最小应力状态。 8 、带有液晶显示的仪表，安装时要尽量避免阳光直射显示器，降低液晶使用寿命。 9 、低温介质测量时，需选夹套型。 7.3消防器械的管理 1、消防器材要安放在指定位置，不得随意移位或挪作他用。 2、加强检查和保养，每月检查一次，每半年保养一次。 3、消防器材损坏、缺少时应及时上报，以便恢复使用。 4、防火器材要保持充足、干燥，缺少和潮湿要及时处理和更换。 5、消防器材损坏、缺少、随意移位或挪作他用，要追究管理人责任。 7.4防火、防爆、防尘、防毒管理制度 防火、防爆管理规定： 一、储罐区、生产区为禁火区，禁火区内生产车间、部门、外来施工单位，严格执行本制度。 二、需动火作业时，必须到安全部门申请，批准后，方可动火。 三、动火作业的安全要求及措施 1、动火前必须经分析合格后方可动火，其动火证的有效期为一天(24小时)，出现异常须立即停止并重新办证。 2、动火证应填动火有效期，申请办证单位、动火部位、工作内容、安全防火措施，动火分析，开始动火时间以及各项责任人和审批人的签名。 3、动火作业时应采取下列安全措施 （1）凡可能与易燃、可燃物连通的设备、管道等部位的动火，均应加堵盲板与系统彻底隔离、切断，必要时应拆掉一段连接管道。 （2）有易燃可燃物的设备、管线、容器等，必须经清除沉积物、清洗、置换分析合格后，方可动火。 （3）动火部位应备有适用的消防器材或灭火措施。5级以上大风，停止室外动火作业。 防尘、防毒管理规定： 一、防护与治理 1、要认真做好防尘、防毒工作，采取综合措施，消除尘毒危害，不断改善劳动条件，保障职工的安全健康，实现安全生产和文明生产。 2、对散发出的有害物质，应加强通排风，并采取回收利用、净化处理等措施。未经处理不得随意排放。 3、有粉尘或毒物的作业场所要及时清理，保持整洁。 二、组织与抢救 1、生产、使用、储存有毒、有害物质的单位，应成立化学毒物急性中毒抢救领导小组，由安全副总担任组长。 2、在腐蚀性的物料或有能使皮肤吸收毒物的车间（岗位），除配备足够适用的防护用具和急救药品外，还应设有洗眼、喷淋或清水池等冲洗设施。 3、急性中毒抢救应急措施应严格按照《化工企业急性中毒抢救应急措施规定》中的具体要求执行。 7.5仓库、罐区安全管理制度 1、加强仓库、罐区管理人员的安全意识，健全管理机构，制定安全生产责任制。 2、对仓库、罐区，编写切实可行的事故应急预案。 3、从业人员全部经过安全教育，培训后成绩合格持证上岗，操作时严格执行操作规程。 4、仓库、罐区消防配置必须符合国家规定。 5、仓库罐区储罐必须标明介质的名称和危险物品标志。 6、仓库罐区由专人保管，管理人员必须有高度的责任感且熟悉危险化学品储存规定。 7、仓库罐区有毒现场必须备有防护、防毒器材及救治药品。 8、建立仓库罐区检测、评估和监控措施。 9、对仓库罐区定期进行外观检查及无损探伤，对管线和设备进行气密性试验、打压试验。 结论 至此我完成了本次毕业设计的全部任务，包含了35m3/h溶剂萃取脱酚车间初步设计中所需的主要塔、槽、泵的设备选型，工艺计算，车间布置，以及工艺流程的设计，完成了溶剂脱酚工段的工艺流程图、车间平面布置图、脉冲萃取塔装配图。并对整个工段进行了经济估算。 致谢 通过本次毕业设计我基本掌握了脱酚工段的流程以及有关的专业知识，学会了利用这些知识并将其与现场相结合，学会了对车间进行经济估算，熟练掌握了CAD的画图技术。 感谢各位老师在大学四年对我的悉心教育和指导，感谢在毕业设计这段时间里老师和同学们对我的帮助，让我能更快的熟练掌握有关的专业知识，全面的补充自身的不足，为以后的工作打下坚实的基础。 参考文献 [1] 李玉标.含酚废水的处理方法[J].净水技术,2005(2). 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