萃取工藝設(shè)計(jì)在處理工業(yè)含溴廢水信溴回收中的應(yīng)用

.z......資料...萃取工藝在處理工業(yè)含溴廢水及溴回收中的應(yīng)用[摘要]燕山威立雅公司含溴廢水處理及回收工程是溴化丁基橡膠的配套工程，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為13.5m3/h[關(guān)鍵詞]萃取；含溴廢水；工業(yè)回收溴近年來，國(guó)外市場(chǎng)溴化丁基橡膠的總消費(fèi)量一直呈穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，國(guó)市場(chǎng)所需的鹵化丁基橡膠全部依賴進(jìn)口，價(jià)格居高不下，極大限制了下游工業(yè)的開展。目前，燕山石油化工股份〔以下稱燕山石化〕丁基橡膠的產(chǎn)能已到達(dá)4.5萬t/a，裝置生產(chǎn)穩(wěn)定。為繼續(xù)做強(qiáng)做大丁基橡膠產(chǎn)品，同時(shí)填補(bǔ)國(guó)市場(chǎng)上鹵化丁基橡膠的空白，燕山石化引進(jìn)國(guó)外鹵化丁基橡膠技術(shù)，新建了一套3萬t/a溴化丁基橡膠生產(chǎn)裝置，已于2010年建成投產(chǎn)。溴化丁基橡膠裝置產(chǎn)生的工藝廢水中含有大量的溴離子，須經(jīng)含溴廢水處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)前方可排放，同時(shí),還需要盡可能對(duì)廢水中高含量的溴進(jìn)展回收。針對(duì)此種含溴廢水的特性，由于目前國(guó)尚無成熟的處理技術(shù)，燕山威立雅水務(wù)**公司〔以下稱燕山威立雅〕結(jié)合自身在水處理領(lǐng)域的經(jīng)歷，提出了萃取/反萃取的技術(shù)方案，提取出廢水中的溴離子，生成溴化鈉溶液。該技術(shù)方案已得到威立雅法國(guó)技術(shù)部的中試驗(yàn)證。通過預(yù)處理、萃取、反萃取等工藝從廢水中回收95%以上的溴，使進(jìn)入常規(guī)水處理的剩余液中的溴濃度低于400mg/L。處理后含溴廢水經(jīng)過西區(qū)水處理裝置處理后符合排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。1工藝說明1.1技術(shù)來源及中試效果說明燕山威立雅含溴廢水處理工藝采用含溴廢水預(yù)處理及溴回收工藝，其中預(yù)處理包括隔膠、均質(zhì)、格柵、多介質(zhì)過濾、熱交換器，使TSS的含量小于10mg/L，到達(dá)液液萃取的要求；溴回收包括萃取和反萃取，從經(jīng)過預(yù)處理的污水中萃取出溴化物或氫溴酸，再用堿性溶液〔碳酸鈉〕反萃取出溴離子，最后得到NaBr溶液。整體回收效率在95%以上，且Br-濃度到達(dá)141.5g/L，溴化鈉溶液濃度182g/L[2]。本工藝采用等比例的直徑為500mm塔進(jìn)展了模擬中試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中液液萃取系統(tǒng)是由兩個(gè)逆流塔組成，在無水分蒸發(fā)的情況下，萃取-反萃取操作能夠在僅使用適當(dāng)?shù)臒徂D(zhuǎn)換條件下使溴濃縮17-40倍。溴回收裝置產(chǎn)生一股污水〔剩余液〕，其水質(zhì)符合西區(qū)污水處理場(chǎng)的要求。溴/氯比例約在21.7的入口水相〔重相〕以泵和噴射來傳送到萃取塔萃取桶的上部〔如果必要冷卻后溫度在20-40°C1.2水質(zhì)參數(shù)表1-1原水水質(zhì)序號(hào)參數(shù)單位數(shù)值1溫度℃802CODmg/L500～10003TSSmg/L15004PHmg/L8～105NaBrmg/L108006CaBr2mg/L3607NaClmg/L3008CaCl2mg/L1509Na2SO4mg/L1000010Na2SO3mg/L1000011己烷mg/L100～200表1-2預(yù)處理單元出水水質(zhì)序號(hào)參數(shù)單位數(shù)值1溫度℃20～402Br-mg/L86743Cl-mg/L3954SO42-+SO32-mg/L30420表1-3萃取出水水質(zhì)序號(hào)參數(shù)單位數(shù)值1溫度℃20～402Br-mg/L≤803Cl-mg/L3104SO42-+SO32-mg/L≤293801.3總工藝流程原水經(jīng)預(yù)處理單元去除亞硫酸鹽和懸浮物后，進(jìn)入溴萃取、反萃取單元，首先利用有機(jī)溶劑萃取出原水中95%的溴離子，除溴后的出水排放至西區(qū)污水場(chǎng)處理；在反萃取工藝中，含溴有機(jī)溶劑被Na2CO3溶液剝離出溴離子，再生后的有機(jī)溶劑重新回到萃取局部循環(huán)使用?？偣に嚵鞒虉D見圖1-1。圖1-1圖1-1預(yù)處理工藝流程預(yù)處理單元由三局部組成：隔膠池和均質(zhì)池、格柵、多介質(zhì)過濾器和熱交換器。預(yù)處理工藝流程示意圖見圖1-2。隔膠池隔膠池均質(zhì)池格柵多介質(zhì)過濾器熱交換器圖1-2預(yù)處理工藝流程示意圖萃取/反萃取工藝流程溴萃取和反萃取單元是決定該項(xiàng)技術(shù)處理效率的最關(guān)鍵因素，溴萃取將廢水中的溴離子提取至有機(jī)相中，到達(dá)提純溴離子的作用，萃余液中仍含有少量的溴離子，與西區(qū)污水處理廠接收的其他污水混合后一起進(jìn)入西區(qū)污水廠的生化系統(tǒng)進(jìn)展處理，溴萃取工藝采用的萃取劑是用十二烷稀釋的二級(jí)胺溶液〔體積百分比為15%〕；溴的反萃取是用碳酸鈉溶液將溴離子再?gòu)挠袡C(jī)相中剝離出來進(jìn)入水相，再生的萃取劑〔二級(jí)胺〕回到萃取單元循環(huán)使用。萃取/反萃取單元流程示意圖見圖1-3。圖1-3萃取/反萃取單元流程示意圖1.4萃取/反萃取單元所用試劑試劑名稱性質(zhì)溶劑〔萃取〕阿拉明336100%相轉(zhuǎn)換劑異構(gòu)十三醇100%承載液〔稀釋〕正十二烷烷烴溶劑硫酸H2SO495%堿性溶劑Na2CO3Asliquid40%表1-4萃取/反萃取所用試劑及參數(shù)2萃取/反萃取運(yùn)行參數(shù)及關(guān)鍵控制點(diǎn)2.1萃取過程主要水質(zhì)參數(shù)控制工藝參數(shù)表2-1預(yù)處理后主要水質(zhì)參數(shù)參數(shù)單位最小值平均最大值pH810溫度[℃]<30(±2)TSS[g/l]0.15流量[m3/h]13.514.85質(zhì)量流量[kg/h]13932Br-[g/l]8.675表2-2萃取塔主要水質(zhì)參數(shù)條件參數(shù)單位最小值平均最大值pH2.53.03.5溫度[℃]2535123045流量[m3/h]13.514.85溶劑流量[m3/h]6.07.59.0關(guān)鍵控制點(diǎn)溫度：一定條件下，萃取反響過程中，溶質(zhì)在水和溶劑中的分配系數(shù)只與溫度有關(guān)，因此萃取過程的溫度控制至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，此工藝條件下萃取溫度控制在30℃-45℃較為適宜，反萃取溫度在50PH值：在一定溫度下，根據(jù)萃取類型不同，另外一個(gè)影響因素為PH值，根據(jù)溴離子萃取酸度曲線顯示，最正確PH值圍為2.5-3.5。相比：中試實(shí)驗(yàn)確定，有機(jī)相和水相的最正確比例約為0.55。溶劑再生：反萃取后的溶劑需要再生循環(huán)使用。該工藝是兩步渦流接觸+硫酸移注相,從而用于酸化有機(jī)相。這一過程通過參加硫酸〔30%〕用來酸化有機(jī)相，中和溶劑中的堿量，增加叔胺溶液的活性，是溶劑再生循環(huán)的一個(gè)重要的過程[4]。脈沖空氣〔壓縮空氣〕：萃取塔類型選用逆流脈沖塔，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入脈沖管時(shí)，將管液體壓下，液體的移動(dòng)使得塔液體上升。當(dāng)空氣從脈沖管中排出時(shí)，整個(gè)過程則剛好相反,塔液體不斷的上升和下降，通過碟片和部圓環(huán)，產(chǎn)生紊流，從而產(chǎn)生液滴，實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)在兩液相之間的轉(zhuǎn)移。合理控制脈沖空氣壓力及頻率是保證萃取效率的一個(gè)重要因素。3總結(jié)與展望該工程采用萃取/反萃取處理工藝，威立雅專家設(shè)計(jì)并運(yùn)行的這套中試實(shí)驗(yàn)裝置標(biāo)明，液液萃取工藝作為一種眾所周知但不常見的水處理技術(shù)，是用于去除并回收溴的最適合的方法，同時(shí)該方法對(duì)于開展平安、節(jié)能、清潔并應(yīng)用于工業(yè)回收溴的新型工藝是一個(gè)好時(shí)機(jī)。在液液萃取之后，如果溴化鈉溶液濃度到達(dá)或超過預(yù)期，可以考慮增加濃縮結(jié)晶單元，將堿性溴化鈉出水溶液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。此步驟主要是提供飽和溶液或鹽結(jié)晶，如果能夠到達(dá)結(jié)晶點(diǎn)并且溴化鈉晶體的純度到達(dá)更高程度，可以被應(yīng)用于未來工程--液態(tài)溴回收[5]。[參考文獻(xiàn)][1]王朋，邵擁軍，等.溶劑萃取過程新進(jìn)展[J].工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，23〔2〕.[2]旭