Ректификация и эвапорация
Для очистки сточных вод от многих органических соединений можно использовать простую и азеотропную ректификацию. Простую ректификацию проводят в ректификационных колоннах тарельчатого или насадочного типа. Сточная вода в жидкой фазе подается на верх- нюю тарелку (или насадку) такой колонны, с которой отводятся пары, являющиеся конечным продуктом (органические примеси воды - бен- зол, хлорбензол, бутилацетат и др.). Сточная вода с нижней тарелки колонны поступает в парциальный кипятильник, в котором за счет по- дачи тепла подвергается частичному выкипанию, образуя поток паров, возвращающихся в колонну в качестве парового орошения. Остальная часть очищенной воды отводится в качестве конечного продукта.
При азеотропной ректификации применяется разделяющий ком- понент, который образует с одним из компонентов сточной воды азео- троп (желательно гетерогенный) с минимальной температурой кипе- ния. В результате отгоняется более летучая азеотропная смесь, а в ку- бовом остатке содержится практически чистый второй компонент (во- да). Разделяющий азеотропный агент подается в колонну азеотропной ректификаци сверху, откуда и удаляется азеотропная смесь, направ-
ляемая на расслаивание в сепаратор, из которого азеотропный агент вновь подается в колонну ректификации. Извлеченный компонент по- сле расслаивания в сепараторе поступает в отгонную колонну для очи- стки от растворенного в нем азеотропного агента.
Пароциркуляционный метод (эвапорация или отгонка с водяным паром) заключается в ректификации сточных вод в отгонной (отпар- ной) колонне с использование циркулирующего водяного пара и по- следующей отмывке абсорбцией (регенерации) циркулирующего пара с помощью щелочи или других реагентов.
Пароциркуляционный метод применяется в основном для отгонки из сточных вод органических веществ, являющихся слабыми электро- литами, при таких значениях рН, когда они находятся в молекулярном состоянии. Таким путем можно удалить крезолы, нафтолы, карбоновые кислоты. Но основное применение метод нашел в коксохимической промышленности для извлечения фенолов, степень обесфеноливания при этом составляет 85-92 %.
В основе эвапорационного метода очистки лежит закономерность распределения малых концентраций веществ между жидкой и паровой фазами, согласно коэффициенту распределения К:
К = Сп/Св ,
где Сп, Св - концентрации примеси соответственно в паре и воде.
Эвапорация может проводиться как в периодических, так и не- прерывно действующих дистилляционных колоннах. Такая колонна делится на две части - эвапорационную, где происходит очистка сточ- ных вод, и поглотительную, где идет регенерация пара. При движении через колонну, заполненную насадкой, навстречу острому пару сточная жидкость нагревается до 100 оС; находящиеся в ней летучие примеси частично переходят в паровую фазу и таким образом удаляются из рас- твора. Далее пар проходит через какой-либо нагретый также до темпе- ратуры 100 оС поглотитель, в котором из пара удаляются захвачен- ные им примеси (регенерация пара), освобожденный из них водяной пар снова направляется на очистку сточных вод. Процесс проходит только в кинетических условиях.
Схема пароциркуляционной установки для обесфеноливания сточных вод приведена на рис.14.21.
Рис. 14.21. Схема обесфеноливания сточных вод коксохимического производства пароциркуляционным методом
1 - сборник; 2 - насос для подачи сточной воды; 3 - вентилятор для рециркуляции пара; 4 - поглотительная часть колонны; 5 - эвапорационная часть колонны; 6 - насосы для циркуляции растворов фенолятов натрия; 7 - подогреватель раствора фенолята натрия; 8 - подогреватель щелочного раствора до 102-103 оС; 9 - насос для подачи щелочи; 10 - сборник фенолятов; 11 - сборник щелочи
Сточная вода подается в верхнюю часть обесфеноливающей ко- лонны с деревянной хордовой насадкой. Верхняя и нижняя части этой колонны разделены глухой тарелкой, оборудованной патрубком для прохода пара, циркулирующего с помощью вентилятора. Обесфено- ленная вода отводится с глухой тарелки, а циркулирующий пар венти- лятором подается в нижнюю поглотительную часть колонны с метал- лической спиральной насадкой. Верхний ярус насадки поглотительной части колонны периодически орошается 8-10 % раствором едкого на- тра, нижний ярус - циркулирующим раствором фенолята натрия. Обесфеноленный пар проходит слой насадки и вновь поступает в эва- порационную часть колонны через патрубок. Циркуляция раствора фе- нолятов натрия позволяет повысить их концентрацию на 20-25 %. Часть раствора фенолятов натрия собирается в сборник, откуда на- правляется на склад. Применяемая трехступенчатая схема орошения с
двумя ступенями рециркуляции и периодическим орошением верхней ступени свежим раствором щелочи позволяет повысить степень извле- чения фенолов из циркулирующего пара.