中油脱酚萃取效率波动原因的探讨
刘忠兴
（云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南 开远661600）
［摘 要］简介以褐煤为原料的鲁奇炉加压气化装置煤气水中油脱酚生产的现状，结合萃取原理，对萃取剂的质量及萃取剂的再生进行分析研究，并且对分析研究的结果在实验室进行试验验证，最终得出中油脱酚萃取效率波动的原因及其解决方法。
［关键词］煤气水；中油脱酚；萃取效率；萃取剂再生；传质系数；试验验证
［中图分类号］ TQ 546.5 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）01-0067-02
我公司以小龙潭褐煤为原料采用鲁奇炉加压气化工艺制取合成氨原料气，生产过程中会产生含有多种污染物质的煤气水，煤气水中含酚高达3 000 mg/L，有时甚至超过4 000 mg/L。近几年来，随着公司生产规模的逐步扩大，产生的煤气水达到了200 t/h，如何尽可能多地回收煤气水中的酚，变废为宝，提高资源回收率，减少排放，显得尤为重要。
1 中油脱酚工艺现状
目前，我公司脱酚岗位的工艺现状是，5台萃取塔并联，四开一备，处理能力200 m3/h，单系列工艺流程见图1。
图1中油脱酚工艺流程图
中油萃取脱酚是基于水和油两种物料互不相溶且两种物料密度有较大差异的原理进行的。含酚废水由萃取塔上部进入，中油从萃取塔下部进入，在塔内分配器及筛板的作用下，油和水均被分散成细小的颗粒，中油向上浮起，水向下降落，两种物料在逆向流动接触过程中完成质量的传递，酚穿过水相膜进入油相，酚被提出；含酚废水从塔底部排出，进入脱酸、脱氨工序作进一步的处理。中油从塔顶部出来，进行碱洗除酚，碱洗生成的酚钠液与中油分离后，酸解得到粗酚［1］。碱洗除酚再生后的中油进萃取塔循环使用。
萃取效率是中油脱酚工艺最主要的一个考核指标，它表示经过萃取后废水中有多少酚被脱除。最近一段时间，脱酚岗位萃取效率波动较大，我们统计了2015年3月脱酚岗位2#塔的萃取效率，见图2。
图2 2015年3月2# 塔萃取效率图
2 萃取效率波动的原因分析
中油萃取脱除废水中的酚，是一种经典的脱酚工艺，在我公司已有30多年的应用历史，中油萃取脱酚工艺是很成熟的，是什么原因造成萃取效率波动呢？有资料显示，萃取过程中溶质向溶剂中传递的速率与传质推动力、两相接触面积、传质系数成正比，有如下关系式［2］：
G =K·F·P（1）
式中 G——物质的传递速率；
K——传质系数；
F——两相接触面积；
P——传质推动力。
我们还知道，经过萃取后由水相进入溶剂相的酚的量有如下计算式：
Q =G·T（2）
式中 Q——萃取后进入溶剂中的酚的量；
G——酚的传递速率；
T——酚水在萃取塔中的停留时间。
由式（1）和式（2）可得：
Q =K·F·P·T （3）
由式（3）可以看出，要使进入溶剂中酚的量稳定，一定要使K、P稳定，因为萃取塔的结构及处理能力一旦确定后，两相接触面积F和酚水在萃取塔中的停留时间T就是常数了。
2.1 传质系数K
中油能萃取废水中的酚，是因为中油相对水来讲它有一个很大的分配系数，也就是说有很好的选择性以及很大的一个传质系数。中油指的是在煤焦油蒸馏过程中截取的170～230 ℃这一阶段的馏分。脱酚岗位向中油循环槽中补充的中油质量监测数据显示，中油质量是波动的，质量好的时候170～230 ℃这一阶段的馏分含量能达到65%，差的时候只有55%左右。使用质量差的中油，再加上萃取过程中由废水带入的煤焦油，致使循环中油的质量大幅下降（有分析结果显示，有时循环中油的质量含量只有30%左右）。循环中油质量的波动，势必造成传质系数的波动，进而导致萃取效率的波动。
2.2 传质推动力P
萃取过程是废水中的酚向油中转移的过程。质量传递的动力是浓度差，试想如果碱洗再生后的中油中还含有一定的酚，浓度差值变小，推动力变小，肯定会影响萃取效率。查脱酚岗位循环中油的监测分析结果可知，循环中油的含酚量是波动的，高的时候达到4%，酚含量这样高的中油用来萃取废水中的酚，显然不会有高的萃取效率，甚至会出现反萃现象。
2.3 试验验证
更多内容详见《中氮肥》2016年第1期