【摘 要】
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现代煤化工产业的规模在逐年扩大,但还存在一些制约因素,其中水资源和水处理问题一直阻碍着煤化工的发展。煤化工每年不仅在生产上消耗大量新鲜水,而且还会产生近10亿吨的废水。废水具有差异性源于不同煤种以及煤化工生产过程,固定床煤气化废水是一类含高浓酚氨的废水。现有的煤化工废水处理流程除对氨的回收净化有所不足外,还常因为在酚氨回收工段出水中酚的含量过高从而影响后续生化处理。本论文以内蒙古某厂的煤气化废水为
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目（No.21736004）; 国家重点研发计划（No.2016YFB0600501）
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现代煤化工产业的规模在逐年扩大,但还存在一些制约因素,其中水资源和水处理问题一直阻碍着煤化工的发展。煤化工每年不仅在生产上消耗大量新鲜水,而且还会产生近10亿吨的废水。废水具有差异性源于不同煤种以及煤化工生产过程,固定床煤气化废水是一类含高浓酚氨的废水。现有的煤化工废水处理流程除对氨的回收净化有所不足外,还常因为在酚氨回收工段出水中酚的含量过高从而影响后续生化处理。本论文以内蒙古某厂的煤气化废水为代表,对其进行水质分析。水质结果表明其COD高达约27000 mg/L,总酚浓度约12000 mg/L,其中单元酚约8800 mg/L,总氨约8200 mg/L,游离氨约7900 mg/L,硫化氢约8000 mg/L。现有的酚氨回收流程中经三级分凝后的氨气还含有少量的硫化氢,使得粗氨气在工厂无法回收利用。萃取剂二异丙醚（DIPE）对酚的回收效率较低,难以满足生化工段的要求,从而影响后续的出水水质。针对上述情况,本文分析目前脱氨工艺的流程,设计煤气化废水中氨回收工艺,核算氨回收工艺中的主要设备,并利用Aspen Plus软件模拟得到物流表数据,减少富氨气中杂质,提高氨的纯度,为工厂挖潜增效。本文在课题组研究的基础上,开发新协同萃取剂,实验结果表明醚键和醇羟基具有协同萃取效果,分析发现60%二异丙醚和40%正戊醇对苯酚的萃取效果最佳,将苯酚的分配系数提高至80,相比于二异丙醚,分配系数提高近2倍。单元酚包含苯酚、对甲基苯酚和2,4-二甲基苯酚等物质,本文用协同萃取剂探索不同比例下三种酚的分配系数。在此基础上,本文选择苯酚作为单元酚代表物质,测定二异丙醚-正戊醇-苯酚-水四元液液相平衡,并利用两个活度系数模型NRTL和UNIQUAC对实验数据进行关联,其相对均方根误差（RMSD）都在2%以内,并且用以上两种活度系数法分别回归所有的实验数据得到两组二元交互参数,为流程模拟提供基础数据。本文最后还对萃取溶剂的回收工艺研究,在达到分离条件的前提下,优化溶剂汽提塔和溶剂回收塔的理论塔板数、最佳进料位置以及塔顶塔釜的采出量。
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