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煤化工废水副产酚氨产品精制工艺的研究

摘要

煤化工生产过程中往往会产生大量的酚氨废水，废水中酚和氨的浓度分别高

达4000-25000mg/L和3000-12000mg/L。将酚、氨分别回收为副产品并降低废水

的生物毒性，是该类废水实现达标处理的必备环节，同时具有较好的经济意义。

但由于该废水组成非常复杂，因而利用当前工艺分离出的氨、酚副产品中往往带

有各类杂质，影响了销售和使用。因此，必须对当前的副产品精制工艺进行开发

和改进，助力于煤化工产业的可持续发展。

在本文中，首先进行了煤化工废水副产氨梯级净化工艺的开发。先实验分析

了副产氨水的杂质组成，并根据硫化氢、酚类、吡啶类、吡咯类、脂肪酸等杂质

的性质，采取经验规则和量子化学计算，确定了杂质脱除手段，并集成后建立了

氨水洗涤-氨精馏与氨水洗涤-低温净化的氨梯级净化工艺。利用AspenPlusV11

软件对氨的汽提、分凝和净化全流程进行了模拟，并以杂质含量和能耗最小化为

目标，优化后确定了工艺参数为：三级分凝装置第二级分冷温度为79℃、第三级

分凝温度为41℃；氨水洗涤塔外加氨水流量为450kg/h、气液比为0.47（质量）；

氨精馏塔总理论板数为21块板、进料位置为13块板、回流比值为1.1（质量）；

低温净化罐温度为-1.5℃。经过梯级净化，液氨和氨水中的无机物、有机物、油类

分别降到5mg/L、35mg/L、10mg/L以下，杂质总含量低于50mg/L，满足实际

工业需求。

此外，为了解决粗酚中近沸体系的分离难题，本文以间甲酚和对甲酚体系为

例，提出了一种共沸耦合变压精馏分离技术，并进行了热集成优化。具体地，先

采用气液平衡模型分析和量子化学计算相结合的手段筛选出喹啉作为夹带剂，并

进一步揭示了夹带剂和待分离体系在分子尺度上的分离机理。借助于AspenPlus

V11流程模拟，开发了热集成共沸耦合变压精馏分离流程，优化后的工艺可节省

31.31%的TAC，减少39.50%的总能耗和气体排放，提高26.01%的热力学效率，

在甲酚异构体分离方面具有一定的应用前景。

关键词：煤化工废水；氨精制；间甲酚；对甲酚；量子化学计算

RESEARCHONTHEREFINING

PROCESSOFPHENOL-AMMONIABY-

PRODUCTSFROMCOALCHEMICAL

WASTEWATER

ABSTRACT

Intheprocessofcoalchemicalproduction,alargeamountofphenolammonia

wastewaterisoftenproduced,andtheconcentrationofphenolandammoniain

wastewaterisashighas4000-25000mg/Land3000-12000mg/L,respectively.The

efficientseparationandrecoveryofphenolandammoniaasvaluableby-products,along

withthemitigationofbiologicaltoxicityinwastewater,areindispensableforachieving

compliancewithwastewatertreatmentstandardsandholdsignificanteconomicvalue.

However,becausethecompositionofthewastewaterisverycomplex,theammoniaand

phenolby-productsseparatedbythecurrentprocessoftencontainvariousimpurities,

whichaffectsthesaleanduse.