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

Таким образом, для экстракции фенолов в коксохимической промышленности могут применяться бензол и другие углеводороды, простые эфиры и спирты. Применение сложных эфиров не может быть рекомендовано вследствие их гидролиза под действием аммиака или солей аммония и значительных потерь экстрагента. Регенерация с помощью ректификации применяется только при использовании сложных эфиров.

Применение сложных и простых эфиров приобретает особое значение при экстракции двухатомных фенолов, хорошо растворимых в воде. Коэффициенты распределения их между экстрагентом и водой много меньше, чем, например, у фенола.

На коксохимических предприятиях за рубежом преимущественно пользуются бензолом, хотя он обладает и многими недостатками (летучесть, частичная растворимость в воде), из-за его доступности. В последнее время вследствие токсичности бензола его заменяют гомологами бензола или высшими спиртами.

Как правило, экстрагенты подаются в больших количествах, чем это определяется условиями равновесия, и содержание фенолов в растворителе в 1,5–2 раза меньше максимально возможного. Экстракция–физический процесс, поэтому высокая полнота экстракции фенолов и необходимое насыщение растворителя достигается только при использовании многоступенчатых (5–8 теоретических ступеней) противоточных аппаратов или установок.

Для этой цели применяются аппараты различных типов, включая насадочные колонны, ротационно-дисковые экстракторы, колонны с перфорированными тарелками, инжекционные аппараты, пульсационные колонны с пульсацией жидкости и пульсацией сит.

Общим недостатком этих конструкций является сравнительно малая скорость встречных потоков, определяемая разностью плотностей и составляющая 0,02–0,05 м/с, что приводит к необходимости увеличения диаметра аппарата. По этой же причине в насадочных или тарельчатах аппаратах оказывается невысокой интенсивность массообмена. Пульсационные аппараты и аппараты с мешалками позволяют увеличить интенсивность массообмена, но при этом рост интенсивности ограничивается трудностью разделения образующихся эмульсий вода–растворитель. Это противоречие было разрешено при использовании центробежных противоточных экстракторов.

В центробежном поле интенсивность массообмена возрастает пропорционально фактору разделения, который в 100–500 раз превышает напряженность поля земного тяготения. Соответственно увеличивается и скорость встречного движения и расслоения фаз. Центробежные экстракторы отличаются компактностью. Так, для установки производительностью по воде 30 м3/ч требуются либо центробежные экстракторы с ротором диаметром 1250 мм и длиной 1000 мм, либо экстракционные колонны высотой 20 м и диаметром 2 м. Суммарное количество бензола либо другого растворителя в системе в первом случае составляет 4 м3, а во втором – около 200 м3. Поэтому при применении центробежных экстракторов значительно уменьшается первоначальная стоимость установки и сокращается ее пожароопасность. С помощью экстракторов содержание фенолов снижается от 2520 до 36 мг/дм3, или на 98,6%.

Стоимость центробежных и колонных экстракторов примерно одинакова из-за большей сложности изготовления первых, но расход металла ниже в 5–10 раз. При использовании центробежных экстракторов нужна тщательная предварительная очистка воды от твердых частиц и смолы. Потери растворителя составляют около 0,25 кг/м3 очищенной воды. Расход щелочи близок к теоретическому.

В экстракционных установках перерабатывается вода до поступления ее в аммиачную колонну, что позволяет использовать все растворенные в воде фенолы.

Стоимость извлечения фенолов бензолом из надмольной воды на 10–15% выше, чем при использовании пароциркуляционного метода.

На предприятиях полукоксования и гидрогенизации, где образуются воды с высоким содержанием фенолов (и особенно двухатомных), экстракционное обесфеноливание – единственный возможный процесс, позволяющий экономически рентабельно извлекать фенолы.

Уничтожение фенолов и биохимическая очистка сточных вод. Как пароциркуляционное, так и экстракционное обесфеноливание не позволяют снизить содержание фенолов, в воде до санитарных норм или даже заметно приблизиться к ним. Поэтому остатки фенолов необходимо уничтожить. Наиболее рациональный путь – это окисление фенолов с получением СО2 и Н2О. Применяют различные методы окисления. На установках небольшой производительности для этой цели могут быть использованы озон, а также другие окисляющие агенты. Однако эти способы очистки сопряжены со значительным расходом энергии, озонирование связано с повышением рН до 12, значителен и расход озона (1,5–2 кг/м3 воды). Кроме того, образуются токсичные продукты окисления. Поэтому метод не применяется для очистки вод коксохимических предприятий.