Пути сокращения количества сточных вод и их очистка

На коксохимических предприятиях за рубежом преимущественно пользуются бензолом, хотя он обладает и многими недостатками (летучесть, частичная растворимость в воде), из-за его доступности. В последнее время вследствие токсичности бензола его заменяют гомологами бензола или высшими спиртами.

Как правило, экстрагенты подаются в больших количествах, чем это определяется условиями равновесия, и содержание фенолов в растворителе в 1,5–2 раза меньше максимально возможного. Экстракция–физический процесс, поэтому высокая полнота экстракции фенолов и необходимое насыщение растворителя достигается только при использовании многоступенчатых (5–8 теоретических ступеней) противоточных аппаратов или установок.

Для этой цели применяются аппараты различных типов, включая насадочные колонны, ротационно-дисковые экстракторы, колонны с перфорированными тарелками, инжекционные аппараты, пульсационные колонны с пульсацией жидкости и пульсацией сит.

Общим недостатком этих конструкций является сравнительно малая скорость встречных потоков, определяемая разностью плотностей и составляющая 0,02–0,05 м/с, что приводит к необходимости увеличения диаметра аппарата. По этой же причине в насадочных или тарельчатах аппаратах оказывается невысокой интенсивность массообмена. Пульсационные аппараты и аппараты с мешалками позволяют увеличить интенсивность массообмена, но при этом рост интенсивности ограничивается трудностью разделения образующихся эмульсий вода–растворитель. Это противоречие было разрешено при использовании центробежных противоточных экстракторов.

В центробежном поле интенсивность массообмена возрастает пропорционально фактору разделения, который в 100–500 раз превышает напряженность поля земного тяготения. Соответственно увеличивается и скорость встречного движения и расслоения фаз. Центробежные экстракторы отличаются компактностью. Так, для установки производительностью по воде 30 м3/ч требуются либо центробежные экстракторы с ротором диаметром 1250 мм и длиной 1000 мм, либо экстракционные колонны высотой 20 м и диаметром 2 м. Суммарное количество бензола либо другого растворителя в системе в первом случае составляет 4 м3, а во втором – около 200 м3. Поэтому при применении центробежных экстракторов значительно уменьшается первоначальная стоимость установки и сокращается ее пожароопасность. С помощью экстракторов содержание фенолов снижается от 2520 до 36 мг/дм3, или на 98,6%.

Стоимость центробежных и колонных экстракторов примерно одинакова из-за большей сложности изготовления первых, но расход металла ниже в 5–10 раз. При использовании центробежных экстракторов нужна тщательная предварительная очистка воды от твердых частиц и смолы. Потери растворителя составляют около 0,25 кг/м3 очищенной воды. Расход щелочи близок к теоретическому.

В экстракционных установках перерабатывается вода до поступления ее в аммиачную колонну, что позволяет использовать все растворенные в воде фенолы.

Стоимость извлечения фенолов бензолом из надмольной воды на 10–15% выше, чем при использовании пароциркуляционного метода.

На предприятиях полукоксования и гидрогенизации, где образуются воды с высоким содержанием фенолов (и особенно двухатомных), экстракционное обесфеноливание – единственный возможный процесс, позволяющий экономически рентабельно извлекать фенолы.