Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 2 (1044949), страница 111
Текст из файла (страница 111)
В сточных водах производств нитропродуктов, например, нитробензола, содержится 1,5 — 2,2 % нитропродуктов и 0,25 — 0,5 % свободной азотной кислоты. Нитропродукты экстрагируют бензолом. В процессе экстракции азотная кислота нитрует бензол и ее концентрация в сточ- ных водах снижается до 0,01 — 0,03 %.
Экстракцию осуществляют в двухступенчатой установке (см. рис. 2.54). Сточные воды подают на верх экстракционной колонны первой ступени; в нижгпою часть колонны из напорной емкости подают промежуточный экстракт; смесь поступает в сепаратор первой ступени, где после отстаивания отделяют конечный бензольный экстракт, который принимают в сборник, а частично очищенную сточную воду — в емкость, откуда ее подают на верх ко- лонны второй ступени.
В нижнюю часть колонны поступает из напорной емкости свежий бензол. . Смесь сточных вод и бензола направляется в сепаратор второй ступени. После отстаивания очищенные сточные воды сбрасывают из установки, а промежуточный экст- ракт бензола передают в сборник. Из сборника бензольный экстракт идет на разгонку в ректификационную колонку. Полученный после ректи- фикации бснзол возвращают в сборник для повторного использования, а выделенные нитропродукты (ку- бовый остаток) утилизируют. Для экстракции фенолов из сточных вод в качестве экстрагентов применяются простые и сложные эфиры. 5б7 Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки Рис.2.54.
Экстракционная установка извлечения нитропродуктов из сточных вод бензолом: 1 — емкость для исходного бензола; 2 — бензол после ректификации; 3- бенэол со склааа: 4— эгнепреграантсль; 5 — напорная емкость; б — экстрактор; 7 — исходные сточные воды; 8— сборник сточных вод после первой стадии экстракции; 9 — конечный экстракт на ректификаиию; 10 — сборник конечного экстракта; 11 — сепаратор первой ступени; 12 — сборник очищенных сточных вод; 13 — очищенныс сточные воды; 14 — сборник промежуточного экстракта 568 Лучшими из экстрагентов для извлечения фенола являются этилацетат и н-амилацетат, а для пирокатехина (двухатомного фенола)— этилацетат.
Трудно поддающиеся очистные фенолсодержащие сточные воды, например, подсмольные воды полукоксования бурых углей, наиболее полно очищаются путем экстракции фенсольваном (бутилацетагом) либо трикрезилфосфатом. Фенсольван — смесь сложных алифатических эфиров; трудно растворима в воде, но имеет высокую растворяющую способность по отношению к фенолам.
Коэффициент распределения для 2%-го раствора фенола (карболовой кислоты) составляет 49, Плотность фенсольвана 0,88 кг/м' Он выкипает в интервале температур 100 — 130 'С . После регенерации экстракционная способность фенсольвана полнос- тыо восстанавливается. Экстракция фенолов из сточных вод различными эфирами осуществляется по однотипной схеме. Фенслсодержащие сточные воды охлаждают до оптимальной температуры обработки 20 — 25 С, продувают углекислым газом (дымовыми газами) для перевода фенолятов в свободные фенолы, а затем подают на экстракцию. Степень извлечения фенолов достигает 92 — 97 %.
Остаточное содержание фенолов в очищенных сточных водах составляет до 800 мг/л. В большинстве случаев этого бывает достаточно для дальнейшего использования сточных вод. При необходимости производят глубокую очистку от остаточных фенолов путем их окисления. На рис. 2.55 приведена принципиальная технологическая схема дефеноляции сточных вод фенсольваном. Часть кП, Основное оборудование для очистки сточных вод Рис, 2.55. Экстракционная установка по извлечению фенолов из сточных вод фенсольвановс А — фснолсодсржашис сточные воды; Б — дымовыс газы;  — отдувочные газы; à — фепольпый экстракт; Д вЂ” дефснолированная вода; Š— острый пар; Ж вЂ” сырые фснолы; 1 — колонна продувки фенольных вод углекислотой; 2 — холодильник; 3 — отстойник-дскантатор; 4— ступенчатая экстракпия; э — рсктификаниоппая колонна; 6 — сборник фенсольвана; 7 — рсгснсрапионная колонна; 8 — конденсаторы; р — промежуточная емкость Исходные сточные воды через холодильник подают в колонну для продувки дымовыми газами до рН = 6 - б,5, затем сточные воды поступают в трехступенчатый противоточ~ый экстрактор.
Из первой ступени экстракт подают в ректификационную колонну, где отгоняют фенсольван. Пары фенсольвана конденсируют и направляют в сборник, а сырые фенолы подают на утилизацию. Обесфеноленные сточные воды, выходящие из последней ступени экстрактора, содержат некоторое количество фенсольвана. Цля регенерации фенсольвана сточные воды продувают острым паром в регенера-ционной колонне, парогазовую смесь конденсируют, а загем разделяют в декантаторе. Регенерированный фенсольван сливают в общий сборник.
Потери фенсольвана составляют 200 г/мз очищенных сточных вод. Сток через промежуточный сборник сбрасывают. Результаты по очистке сточных вод от фенолов экстракцией приведены в табл. 2.29. Экстракционные аппараты классифицируют по разным признакам. По принципу взаимодействия контактирующих фаз экстракционные аппараты можно разделить на два больших класса: работающие с непрерывным или со ступенчатым контактом фаз, В первом случае состав фаз изменяется непрерывно по пути их контактирования — по высоте (кононны) или диаметру (центробежные аппараты) экстрактора. Здесь имеется лишь одна граница раздела фаз — на выходе дисперсной фазы.
Во втором случае составы фаз изменяются скачкообразно (прерывисто) при переходе из ступени в ступень. При этом на каждой ступени происходит смешение (эмульгирование) и разделение (расслаивание) фаз, т.е. в каждой ступени имеется своя граница раздела фаз. 569 Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки Таблица 2.29 Результаты очистки сточных вод фенсольваном Сточные воды сланцевой и омышленности Показатели газогенераторных становок полукоксования 6 ых лей 4,4 — 4,6 11,8 3,2 — 3,3 1,2 — 1,3 0,64 — 0,77 1 7 0,36 — 0„45 5 6,8 1,3 0,04 — 0,07 0,32 — 0,38 0,12 — 0,25 0,52 0,15 1,15 93,5 94,6 1.7 92,5 — 96 57 — 40 1.
10 97 83 1;7 570 Содержание фенолов в исходных сточных водах, кто В том числе: летучих нелетучих Содержание фенолов в очищенных сточных водах, кг/м~ В том числе: летучих нелетучих Степень извлечения фенолов, Ъ: летучих нелетучнх Объемное соопкхление < енсольван: вода» Важнейшим признаком классификации экстракторов является отсутствие или наличие подвода энергии извне.
В экстракторах, работающих без подвода механической энергии извне, диспергирование одной из фаз ограничено, как правило, величиной внутренней потенциальной энергии, обусловленной разностью плотностей фаз, Иногда диспергирование производится также за счет кинетической энергии потока дисперсной фазы с помощью специальных устройств (барботеры, форсунки), т.е. подвод энергии имеется только на входе. Достоинствами подобных экстракторов являются простота, низкие капитальные и эксплуатационные затраты и высокая производительность.
Но для таких аппаратов характерна небольшая величина поверхности межфазного контакта и, как следствие, невысокая эффективность массообмена. Они обычно применяются в тех случаях, когда для разделения (экстракции) не требуется особо развитой поверхности контакта. В экстракторах с подводом механической энергии извне степень диспергирования и, следовательно, поверхность межфазного контакта существенно повышаются за счет сравнительно небольших затрат механической энергии. Эта энергия обычно сообщается смеси жидкостей или посредством вращающихся либо вибрирующих (колеблющихся) мешалок различных конструкций, или наложением пульсаций (пульсационное перемешивание), или же с помощью центробежных сил (центробежные экстракторы).
В последнем варианте поле центробежных сил используется одновременно также для движения и (или) разделения фаз. Колонные экстракторы, в которых противоточное движение и сепарация фаз осуществляются под воздсйствием сил тяжести, часто называют гравитационными, Часть НП. Основное оборудовалие для очистки сточиых вод Аппараты с подводом механической энергии извне называют интенсифицированными экстракторами. 2.4.1. Экстранционные колонны оеэ подвода внешней энергии Простейшим типом экстракторов являются распылительные колонны (рис.
2.56, а). В полую вертикальную цилиндрическую колонну 2, заполненную сплошной фазой, с помощью диспергирующего устройства 1 распределяется (здесь — снизу) в виде капель дисперсная фаза. С другого конца (здесь — сверху) в колонну вводится сплошная фаза. В качестве диспсргаторов обычно используют сопла и перфорированные распределители. Противоточное движение фаз обеспечивается силой тяжести, Рис.2.56. Зкстракцнонные колонны без подвода внешней энергии; а — распылительная колонна, б — насадочная колонна; 1 — диспсргатор; 2 — рабочая зона; У, 5 — концевые отстойники; 4 — повсрхность (гранина) раздела фаз; б — опорные решетки; 7 — слои насадки; 8 — бсзнасадочныс промскутки; 9 — распределитель сплошной фазы; ( — тяжелая фаза; 11 — легкая фаза т.е. различием плотностей фаз.
Образовавшиеся в диспергаторе капли проходят по колонне через сплошную фазу и коалесцируют в отстойной зоне 3 на поверхности раздела фаз 4; за пределами этой зоны находится сплошной слой дисперсной (здесь — легкой) фазы. В зависимости от того, какая фаза (тяжелая — ТФ или легкая — ЛФ) диспергирустся, граница (поверхность) раздела фаз располагается в нижней или верхней части колонны.
Наряду с отстойной зоной, где находится граница раздела фаз, экстракционная колонна обычно имеет также вторую сепарациопную зону 5 (иногда также называемую отстойной) на выходе сплошной фазы — для предотвращения захвата ею капель дисперсной фазы. В распылительной колонне поток дисперсной фазы движется преимущественно по центральной части поперечного сечения, что приводит к возникновению градиента плотности эмульсии по сечению и, как следствие, к образованию циркуляционного контура, охватывающего весь рабочий объем экстрактора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
