癸二酸生產(chǎn)廢水處理方法

癸二酸是合成工業(yè)塑料尼龍410、610、810、1 000 以及高級潤滑劑二辛脂和二丁酯等的重要化工原料，還可用作耐寒增塑劑、樹(shù)脂等的原料。使用蓖麻油水解裂解法生產(chǎn)癸二酸是當前我國普遍采用的生產(chǎn)工藝，該工藝需要采用甲酚作為稀釋劑，經(jīng)裂解、中和、酸化而得到癸二酸。通常情況下，每生產(chǎn)1t 癸二酸產(chǎn)品將產(chǎn)生40～50 m3 廢水，廢水中酚的質(zhì)量濃度一般達到2 000 mg/L，高的可達到5 000 mg/L，CODCr的質(zhì)量濃度約為5 000 mg／L，pH 值一般為1．8～2．3。廢水中含有苯酚、鹽類(lèi)及有機物，水質(zhì)復雜。

工業(yè)生產(chǎn)上，利用溶劑萃取法處理癸二酸生產(chǎn)中的含酚廢水可以獲得良好的效果。該法多采用多級串聯(lián)逆流萃取工藝，選用合適的萃取劑，通過(guò)萃取工藝段能大大降低廢水中的含酚量，使之降低到200 mg/L 以下，以滿(mǎn)足后續生化處理工藝的要求。通過(guò)反萃工藝段可有效回收萃取劑并重復利用，降低處理廢水的成本。溶劑萃取法中的關(guān)鍵設備是離心萃取機。癸二酸生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的含酚廢水水量大，萃取段水相中一般含有鹽酸等強腐蝕性無(wú)機酸及各類(lèi)溶劑，這些因素決定了離心萃取機必須具備高參數、大流量、耐強酸及溶劑腐蝕、價(jià)格低等特點(diǎn)。CTL650-S 型離心萃取機正滿(mǎn)足了以上特點(diǎn)。

1 CTL650-S 型離心萃取機設備概述

CTL650-S 型離心萃取機是為了適應環(huán)保、濕法冶金、化工、核工業(yè)等領(lǐng)域大流量、高效率、耐強酸性及溶劑相系腐蝕等市場(chǎng)需要而研制的，通過(guò)優(yōu)化設計轉鼓結構、流體通道、相平衡系統，提高了轉鼓直徑和長(cháng)徑比、混合通量及萃取效率等技術(shù)參數；通過(guò)改進(jìn)零部件結構、優(yōu)化內部流體腔道、減少焊接點(diǎn)及改善焊接型式，在鋼基體上熱襯氟塑料ECTFE（商品名Halar）或其它塑料，使設備能適應強酸及溶劑體系，大幅降低設備成本。

1．1 結構簡(jiǎn)介

CTL650-S 型離心萃取機采用電機直聯(lián)傳動(dòng)、上下軸承雙點(diǎn)支撐、環(huán)隙加輪式攪拌、向心泵抽吸混合傳質(zhì)、粘阻尼主動(dòng)隔振系統、彈性元件輔助隔振等結構形式。該結構在獲得大流量、高混合傳質(zhì)效果及高萃取效率的同時(shí)，還可使設備結構緊湊，占地面積少，振動(dòng)小。為確保設備內霧化液的有效、安全密封，上軸承位采取多道非接觸式密封加骨架靜密封組合，特殊場(chǎng)合下，還可在此基礎上引入微正壓氣道密封，以達到零泄漏的目的。下軸承位采用特殊靜環(huán)的機械密封。整機結構如圖1 所示。

 1．2 技術(shù)參數

CTL650-S 型離心萃取機主要技術(shù)參數為：轉鼓內徑為650 mm；轉鼓有效長(cháng)度為1 320 mm；轉鼓長(cháng)徑比為2．03；轉鼓轉速為1 000 r/min（變頻可調）；重相堰板直徑可調節；分離因數為365；電機功率為30 kW；電機電壓為380 V；最大理論混合通量為50 m3/h（根據物料情況而不同）；進(jìn)口直徑為125mm；出口直徑為125mm；外形尺寸為1 500mm ×1 500 mm ×3 000 mm（長(cháng)×寬×高）。

1．3 工作原理

CTL650-S 型離心萃取機工作原理如圖2 所示。癸二酸生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的含酚廢水和具有高分配系數的萃取劑為互不相溶的兩液相（原料液相和萃取劑相，兩相密度差Δρ大于0．1 g/mL），它們分別自機殼中下部的2 個(gè)進(jìn)料管口，通過(guò)自流或泵入的方式進(jìn)入機殼和轉鼓外壁形成的外腔環(huán)形混合區，借助轉鼓高速旋轉產(chǎn)生的紊流效應而快速混合，達到混合傳質(zhì)效果，廢水中的酚快速溶進(jìn)萃取劑中，形成溶劑相。轉鼓底部和機殼底板上的葉輪，形成向心泵作用，該作用產(chǎn)生吸力，使混合傳質(zhì)后的混合液通過(guò)轉鼓底部的通道被吸入轉鼓內腔。轉鼓內腔借助幅板葉片分為4 個(gè)豎直的腔體，吸入的混合液在該腔內快速建立相平衡，而后在轉鼓內自下而上的流動(dòng)過(guò)程中逐漸分離。

 分離區高度從轉鼓底部直到輕相堰板位置，確保有足夠的時(shí)間形成液/液分界面，達到良好的分離效果。分離開(kāi)的液/液相分別通過(guò)輕、重相堰匯集到各自的收集腔，并分別由各自出口排出。

重相堰板可以方便拆卸和更換。根據液相的密度及密度差、流量、相比等因素，更換合適直徑的重相堰板，可以達到最佳的分離效果。

1．4 熱襯ECTFE 氟塑料

癸二酸生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的含酚廢水，一般含有鹽酸等強腐蝕性無(wú)機酸，還含有各類(lèi)有機溶劑。普通鋼鐵、不銹鋼等常用工程材料在鹽酸中腐蝕嚴重，只有一些貴金屬和少數合金如哈氏合金對鹽酸有良好的耐腐蝕性。但哈氏合金價(jià)格昂貴，制造離心萃取機成本太高，且含酚廢水萃取段一般為3級以上串聯(lián)逆流萃取，設備臺數多，如采用哈氏合金制造，企業(yè)一次性投入太大。離心萃取機高速旋轉產(chǎn)生的強大離心力，決定了設備轉子材料需要足夠的強度，非金屬材料難以達到，故單純采用非金屬材料制造離心萃取機不適合。含酚廢水中含有各類(lèi)有機溶劑，與之接觸的非金屬材料必須適宜，否則會(huì )被溶解。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，CTL650-S 型離心萃取機采用了熱襯氟塑料ECTFE 技術(shù)。ECTFE 是乙烯與三氟氯乙烯的共聚物，又稱(chēng)F30，商品名為Halar，是氟塑料家族中優(yōu)秀成員之一。ECTFE 對絕大多數的無(wú)機、有機化學(xué)品以及有機溶劑，有非凡的抗腐蝕能力。直到目前，沒(méi)有一種溶劑能在120℃以下侵蝕ECTFE，或引起裂縫。ECTFE 還具有高機械強度、強耐蝕性和易成形加工等特點(diǎn)。熱襯ECTFE 是將需要防腐蝕的部件（一般為碳鋼）加熱至約260℃高溫，利用專(zhuān)用的靜電噴槍?zhuān)�向其表面噴涂一定厚度（一般小�?mm）的ECTFE。為了能夠在碳鋼表面熱襯ECTFE，CTL650-S 型離心萃取機結構須作以下改進(jìn)：

（1）內部封閉式流體腔道不能狹小或改為開(kāi)放式，以滿(mǎn)足靜電噴槍需要的空間要求以及噴槍噴射的距離。

（2）零部件厚度盡量接近一致，過(guò)渡均勻。

（3）需要公差配合處，盡量移至噴涂區外，通過(guò)密封形式，將腐蝕液隔離開(kāi)，保證公差配合區域不噴涂。

（4）需噴涂零部件必須圓角過(guò)渡，圓角R 一般為5 mm。

（5）盡量減少焊接點(diǎn)，盡可能采用鑄、鍛件。焊縫打磨成有利于噴涂的圓弧狀。

如CTL650-S 型離心萃取機上部集液槽原先的形狀是由底圓環(huán)、錐筒、上圓環(huán)焊接成的錐斗形，改進(jìn)前、后對比如圖3 所示。一般情況下采用角焊縫焊接，其形成的銳角、尖角區域對噴涂非常不利，難以符合噴涂工藝要求，容易造成漏點(diǎn)。改進(jìn)后，其錐筒采用整體沖壓成形，大圓角過(guò)渡，焊縫打磨成圓弧，滿(mǎn)足了噴涂要求。

 2 應用實(shí)例

CTL650-S 型離心萃取機在江蘇連云港某化工廠(chǎng)處理含酚廢水工藝中得到應用，該含酚廢水為癸二酸生產(chǎn)廢水。廢水處理工藝采用溶劑萃取法，萃取工藝段采用4 臺CTL650-S 型離心萃取機串聯(lián)，實(shí)現逆流萃取，降低廢水中含酚量，使之達到后續生化處理要求。反萃工藝段采用2 臺CTL350-N 型離心萃取機串聯(lián)逆流萃取，回收萃取劑，達到重復利用的目的，降低生產(chǎn)成本。

2．1 廢水水質(zhì)

進(jìn)入CTL650-S 型離心萃取機的廢水量為70m3/h，其水質(zhì)指標如表1 所示。

 2．2 工藝要求

萃取工藝段萃取劑為二氯乙烷或蓖麻油酸，反萃工藝段萃取劑為質(zhì)量分數為30％的燒堿，萃取后的廢水中酚的質(zhì)量濃度不高于50 mg/L。

2．3 工藝流程

根據含酚廢水流量，該廢水處理工藝采用3 條處理線(xiàn)，每條線(xiàn)采用4 臺CTL650-S 型離心萃取機（1�！�4＃機）串聯(lián)構成4 級逆流萃取、2 臺CTL350-N 型離心萃取機（5�！�6＃機）串聯(lián)構成2 級逆流反萃工藝。具體工藝流程如圖4 所示。

 萃取運行時(shí)，含酚廢水與萃取劑（又稱(chēng)凈油）從各自的高位槽1、2 通過(guò)流量計4、5 按比例（含酚廢水與萃取劑的流量比一般為3 ∶ 1）依次進(jìn)入萃取機，廢水先由4＃機進(jìn)入，凈油從另一邊的1＃機進(jìn)入，交錯流動(dòng)，進(jìn)行逆流萃取。經(jīng)4 級逆流萃取后，脫酚后的水由1＃機排出，流入緩沖罐11，排放到后續生化處理工藝段或其它方式再處理；由4＃機流出的酚油（溶有廢水中大量酚的萃取劑）進(jìn)入5＃機進(jìn)行反萃運行，同時(shí)一定濃度的燒堿液由高位槽3 經(jīng)流量計6 按比例（酚油與燒堿液的流量比一般為4∶1）進(jìn)入6＃機進(jìn)行反萃運行。反萃后，除酚后獲得的干凈萃取劑由6＃機排出，進(jìn)入緩沖罐8，再經(jīng)油水分離后由泵9 排出，返回凈油貯罐7，循環(huán)使用；反萃后獲得的酚鈉液由5＃機排出，流入緩沖罐10，經(jīng)過(guò)油水分離后，酚鈉液由緩沖罐底部排出至酚產(chǎn)品回收裝置，可加入硫酸酸化還原并純化回收苯酚，返回生產(chǎn)裂解工序使用。油水分離后得到的凈油可集中回用。

2．4 應用結果

經(jīng)現場(chǎng)檢測，單臺CTL650-S 型離心萃取機最大混合通量實(shí)際可達31．6 m3/h；每條癸二酸生產(chǎn)廢水處理工藝線(xiàn)經(jīng)4 臺CTL650-S 型離心萃取機串聯(lián)逆流萃取后，脫酚后廢水中實(shí)際酚的質(zhì)量濃度約為35～40 mg/L，單級萃取效率約為90％，4 級串聯(lián)逆流萃取總效率可達99．2％以上。萃取工藝段每噸廢水處理實(shí)際消耗萃取劑量為1 kg左右，反萃工藝段每噸廢水處理實(shí)際消耗燒堿量為5 kg左右，可回收酚鈉液約4 kg，處理每噸廢水整個(gè)工藝線(xiàn)所用離心萃取機的總耗電量約為5 kW·h。

經(jīng)檢驗，噴涂氟塑料ECTFE 后的4 臺CTL650-S 型離心萃取機主軸承平均溫度為41 ℃，平均溫升為19℃，4 臺設備中最大振動(dòng)速率為2．2 mm/s，最大噪聲（聲壓級）為67．2 dB（A），符合JB／T 11095—2011《離心萃取機技術(shù)條件》的要求。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結論

CTL650-S 型離心萃取機在癸二酸生產(chǎn)廢水處理工藝中的混合通量可達30 m3/h 以上，處理能力大。噴涂氟塑料ECTFE 后，CTL650-S 型離心萃取機可耐鹽酸腐蝕以及二氯乙烷、酚等溶劑腐蝕，滿(mǎn)足含酚廢水處理工藝要求。通過(guò)現場(chǎng)應用，含酚廢水經(jīng)4 臺CTL650-S 型離心萃取機串聯(lián)逆流萃取后，廢水中酚的質(zhì)量濃度可降低到35～40 mg/L，滿(mǎn)足后續生化處理要求。

CTL650-S 型離心萃取機經(jīng)檢測，溫度、溫升、噪聲、振動(dòng)等各項性能指標符合JB/T 11095—2011 標準的要求。CTL650-S 型離心萃取機如果采用哈氏合金制造，成本約為180 萬(wàn)人民幣，采用碳鋼襯Halar 技術(shù)后，成本約為35 萬(wàn)人民幣，設備成本可節約80％，為企業(yè)投入節省大量資金。該設備適用于處理量大、強酸、有溶劑、高溫等極端場(chǎng)合，其可靠性高，一次性投入低，經(jīng)濟效益及社會(huì )效益明顯。