Материалы студентам (рефераты, курсовые, дипломные) » Безотходные технологические процессы и охрана окружающей среды в химической технологии твердых горючих ископаемых

Рис. 1. Схема формирования сточных вод на коксохимическом производстве

Рис. 2. Установка пароциркуляционного обесфеноливания сточных вод: 1 – верхняя секция скруббера; 2 – вентилятор; 3 – нижняя секция скруббера; 4 – подогреватель; 5–7 – насосы

Надсмольная вода после аммиачных колонн поступает на верхнюю секцию 1 обесфеноливающего скруббера, затем стекает по насадке и взаимодействует с циркулирующим в аппарате паром. При этом происходит десорбция фенолов. Пар с помощью циркуляционного вентилятора 2 нагнетается в нижнюю секцию 3 того же скруббера. Здесь пар промывается сначала циркулирующим раствором фенолятов натрия, а затем – раствором 8%-ного NaOH. При этом фенолы экстрагируются щелочью, а обесфеноленный пар отводится через паровой патрубок в верхнюю секцию, где он десорбирует фенолы из новой порции надсмольной воды. Циркулирующий в нижней части скруббера раствор фенолятов проходит подогреватель 4, с помощью которого в систему подводится тепло для компенсации тепловых потерь через стенки аппарата и паропровода.

Рассмотрим закономерности и особенности работы этой системы. При температуре 102°С коэффициент распределения фенолов между паровой и жидкой фазой К = Сп/Сж = 2, где Сп и Сж – концентрации фенолов в паровой и жидкой фазах, масс. %.

Минимальный расход сухого пара при очистке воды, содержащей 0,6–1,3 г/дм3 фенолов, составляет 1400 м3/м3 воды при 102°С. В связи с тем что поверхность насадки секции десорбера конечна, а в поступающем из нижней секции паре содержится некоторое количество фенолов, фактический расход. пара составляет 1500–2200 м3/м3 воды.

Таким образом, в аппарате циркулирует значительное количество пара – 60–80 тыс. м3 (при производительности аппарата по воде 30–40 м3/ч), поэтому диаметр скруббера должен составлять 4,5–5,5 м, а мощность привода вентилятора – превышать 100 кВт. Степень обесфеноливания в секции десорбции равна 70–96% и зависит от степени обесфеноливания пара в нижней секции аппарата. Использование традиционной насадочной нижней секции (см. рис. 9.2) обеспечивает обесфеноливание воды на 65–70% (до остаточного содержания фенолов 0,25–0,3 г/дм3).

Как следует из изложенного, эффективность очистки зависит от работы нижней секции обесфеноливающего скруббера, где для хемосорбции фенолов из пара применяют раствор NaOH. Образующаяся при этом соль слабой кислоты (константы диссоциации фенола и его гомологов при 25°С равны соответственно: для фенола – 1,15·10-10, о-крезола – 0,63·10–10, п-крезола – 0,98·10–10) и сильного основания будет подвергаться гидролизу. В соответствующих условиях работы обесфеноливающего скруббера (102–105°С) этот процесс усиливается. Единственным средством увеличения полноты извлечения фенолов из пара и подавления гидролиза может быть применение избытка щелочи.

Таким образом, высокая эффективность пароциркуляционного обесфеноливания достигается только при непрерывной подаче свободного от фенолов раствора щелочи на верхний ярус насадки нижней секции скруббера.

При использовании насадочного аппарата непрерывная подача оказывается невозможной из-за несоответствия количества раствора щелочи, который нужно подавать на орошение, и условий эффективной работы насадочного, аппарата.

Для иллюстрации произведем расчет. Необходимо извлечь фенолы из сточной воды, содержащей 1,5 г/дм3 фенолов. Расход вод 30 м3/ч. Для извлечения содержащихся в этой воде фенолов (1,5·30 = 45 кг/ч) при двукратном избытке щелочи и применении 10%-ного раствора потребуется 45·(40·2/94)·10 = 382 кг/ч раствора.

В то же время для очистки 30 м3/ч воды требуется скруббер диаметром 4,5 м и сечением 15,8 м2. Насадочные аппараты работают эффективно при плотности орошения не менее 1,2 м3/м2 сечения насадки. Следовательно, для обеспечения нормальной работы аппарата необходимо подавать не менее. 20 м3 раствора щелочи, т.е. почти в 60 раз больше расчетного.

На некоторых заводах используют периодическую подачу щелочи на верхний ярус насадки (насос включается каждые 15 мин и работает некоторое время). При этом кратковременно обеспечивается орошение насадки щелочью, но затем, когда подача щелочи прекращается, полнота улавливания фенолов резко ухудшается.

Единственным средством ликвидации существующего противоречия является применение аппаратов с тарелками в. нижней секции. Тарелки стабильно работают при небольшом орошении (особенно колпачковые и клапанные). Аппарат такого типа позволяет извлекать фенолы из сточных вод на 95–99% благодаря непрерывной подаче щелочи и созданию на верхних тарелках нижней секции аппарата многократного избытка щелочи.