甲基叔丁基醚萃取煤气化含酚废水体系液液相平衡和流程模拟研究

【摘要】：煤气化废水是在煤气化过程中，由于冷却、洗涤和净化等工艺中产生的。其水质组成十分复杂、多元酚含量高、水量大、生化处理困难。目前工业上通常采用萃取分离技术对其进行预处理，在回收废水中大部分酚类物质后，再进一步生化处理，实现最终排放。 本论文以某煤气化厂产生的煤气化废水为研究对象。针对煤气化废水的特点，在比较了二异丙醚、甲基异丁基酮和MTBE这几种萃取剂的萃取性能、溶剂回收能耗和经济性等因素后，最终选定MTBE作为萃取剂回收其中的酚类物质。并对萃取温度、pH值等影响萃取脱酚效果的因素进行了研究。从而确定了较好的萃取工艺条件为：萃取温度T=40-50℃，pH=7-8。在合适的萃取工艺条件下，本文做了煤气化废水三级错流萃取实验，确定了较为合适的油水相比为R=1:3-1:4。 为了给煤气化废水萃取脱酚流程模拟和设计提供基础数据，本文分别测定了三元物系MTBE-苯酚-水、MTBE-对苯二酚-水和四元物系MTBE-苯酚-对苯二酚-水的液液相平衡数据，并用活度系数模型NRTL和UNIQUAC对实验数据进行了关联，得到了这两个模型的二元交互参数。计算两个模型计算值和实验值之间的均方根偏差，结果表明，偏差较小，两个模型的预测精度高。 最后，本论文对建立的煤气化废水萃取脱酚工艺流程进行了模拟和计算，并对流程中各个单元的操作参数进行了设计和优化。由煤气化废水萃取脱酚全流程模拟的结果可知，处理量为150t/hr的煤气化废水，在常压、40℃和本论文确定的操作条件处理后，总酚浓度可由原来的12700mg/L，降低到300mg/L以下。全流程模拟中所确定的萃取脱酚单元、溶剂回收单元和溶剂气提单元的操作参数，为煤气化废水萃取脱酚流程的设计和工业化提供参考。 【关键词】：煤气化废水 MTBE 萃取脱酚 液液相平衡 流程模拟
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O642.42;O658.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 煤气化含酚废水的来源和危害10-11
• 1.1.2 煤气化含酚废水处理现状11-13
• 1.2 煤气化废水处理流程13-14
• 1.2.1 鲁奇煤气化废水处理流程13-14
• 1.2.2 华南理工大学煤气化废水处理流程14
• 1.3 溶剂萃取脱酚的影响因素14-16
• 1.3.1 萃取分配系数15
• 1.3.2 酚类物质浓度的影响15
• 1.3.3 废水 pH 值的影响15-16
• 1.3.4 萃取温度的影响16
• 1.4 萃取脱酚体系液液相平衡关系的研究16-19
• 1.4.1 液液相平衡关系的重要性16-17
• 1.4.2 液液相平衡关系的表达方法17-19
• 1.5 本论文研究的内容19-20
• 第二章 煤气化废水萃取脱酚工艺实验研究20-30
• 2.1 实验试剂及仪器20-21
• 2.1.1 实验试剂20-21
• 2.1.2 实验仪器21
• 2.2 实验方法21-23
• 2.2.1 废水中挥发酚和总酚测定方法21-22
• 2.2.2 废水三级错流萃取实验方法22-23
• 2.2.3 相平衡数据测定分析方法23
• 2.3 废水的水质分析23-24
• 2.4 煤气化废水萃取剂的选择24-26
• 2.4.1 理想萃取剂的条件24-25
• 2.4.2 萃取剂的性能比较和筛选25-26
• 2.5 各种参数对萃取效果的影响26-28
• 2.5.1 pH 值的影响26-27
• 2.5.2 温度的影响27-28
• 2.5.3 萃取相比 R 的影响28
• 2.6 煤气化废水三级错流萃取实验28-29
• 2.7 小结29-30
• 第三章 液液相平衡的研究30-52
• 3.1 液液相平衡数据关联的原理30-31
• 3.2 相平衡数据的回归与预测31-32
• 3.3 MTBE-苯酚-水三元物系液液相平衡数据的测定与关联32-40
• 3.3.1 液液相平衡数据32-35
• 3.3.2 数据可靠性检验35-37
• 3.3.3 数据的关联37-40
• 3.4 MTBE-对苯二酚-水三元物系 40℃时液液相平衡的测定与关联40-43
• 3.4.1 液液相平衡数据40-41
• 3.4.2 数据可靠性检验41-42
• 3.4.3 数据的关联42-43
• 3.5 MTBE-苯酚-对苯二酚-水四元物系 40℃时液液相平衡的测定43-50
• 3.5.1 液液相平衡数据44-47
• 3.5.2 数据可靠性检验47-48
• 3.5.3 数据的关联48-50
• 3.6 小结50-52
• 第四章 煤气化废水萃取脱酚流程模拟52-67
• 4.1 热力学方法的选择52-53
• 4.2 化工单元过程计算53
• 4.3 萃取塔模拟53-56
• 4.4 溶剂回收塔的模拟56-59
• 4.4.1 理论塔板数57-58
• 4.4.2 进料位置58-59
• 4.5 溶剂汽提塔的模拟59-62
• 4.5.1 理论塔板数60-61
• 4.5.2 进料位置61-62
• 4.6 煤气化废水萃取脱酚过程流程模拟62-65
• 4.7 小结65-67
• 第五章 新流程的技术经济分析67-70
• 5.1 参数分析67
• 5.2 经济分析67-69
• 5.3 小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果76-77
• 致谢77-78
• 附件78

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