Перегонка и ректификация

Перегонка и ректификация являются одними из наиболее распространенных методов выделения из сточных вод растворенных органических жидкостей. Установки перегонки и ректификации сточных вод, как правило, входят в состав технологических схем основных производств, Выделенные из сточной воды примеси обычно используются на этих же производствах.

Для очистки сточных вод применяют простую перегонку, перегонку с водяным паром или инертными носителями, азеотропную перегонку и ректификацию, ректификацию в присутствии перегретого водяного пара. Специфичность процесса очистки сточных вод этими методами обуславливается относительно малыми концентрациями примесей и необходимостью практически полного выделения их из сточных вод.

Простую перегонку проводят в установке периодического или непрерывного действия путем постепенного испарения сточной воды, находящейся в перегонном кубе. Образующиеся нары конденсируются в конденсаторе-холодильнике, и дистиллят поступает в сборник. Применяют ее для очистки сточных вод от примесей, температура кипения которых значительно ниже температуры кипения воды (ацетон, метиловый спирт и т.п.). Для более полного разделения смесей и получения концентрированного дистиллята перегонку проводят с дефлегмацией. Над перегонным кубом устанавливают трубчатый или змеевиковый дефлегматор, в котором пары более высококипящей воды, частично конденсируются, и она в виде флегмы сливается в куб, а пары, обогащенные низкокипящим компонентом, направляются в холодильник-конденсатор.

В тех случаях, когда, органические вещества в смеси с водой образуют нераздельно кипящую (азеотропную) смесь, может 6ыть использована азеотропная отгонка. Чаще всего азеотропы характеризуются минимальной температурой кипения, поэтому их отгонка проходит при температуре, ниже температуры кипения воды при данном давлении. Многие азеотропные смеси при конденсации расслаиваются, при этом сырой органический компонент может быть легко отделен от водного насыщенного раствора.

Отгонка изотропной смеси осуществляется в отгонной насадочной колонне, в нижнюю часть которой подается острая водяной пар. В отстойнике-сепараторе конденсат органического вещества отделяется от конденсата пара. Последний смешивается с исходной водой и вновь направляется на отгонку. Азеотропная отгонка может быть рекомендована для выделения из воды целого ряда органических веществ, образующих с водой азеотропы — бензола, толуола; эфиров уксусной кислоты, четыреххлористого углерода, хлороформа и др.

Для очистки сточных вод довольно часто применяют перегонку в присутствии водяного пара или другого инертного носителя. Отличие ее от простой перегонки заключается во введении острого пара непосредственно в сточную воду, что упрощает конструкции перегонных аппаратов, сникает расход тепла на перегонку. Для отгонки из воды примесей могут быть использованы инертные носители, например, газы; воздух, азот, диоксид углерода, углеводородный газы и др.

Для очистки стопных вод от многих органических соединений можно использовать простую и азеотропную ректификации. Простую ректификацию проводят в ректификационных колоннах тарельчатого или насадочного типа. Сточная вода в жидкой фазе подается на верхней тарелку (или насадку) такой колонны, с которой отводятся пары, являющиеся конечным продуктом (органические примеси воды — бензол, хлорбензол, бутилацетат и др.). Сточная вода с нижней тарелки колонны поступает в парциальный кипятильник, а котором за счет подачи 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 компонент, который образует с одним из компонентов сточной воды азеотроп (желательно гетеро) с минимальной температурой кипения. В результате отгоняется более летучая азеотропная смесь, а в кубовом остатке содержится практически чистый второй компонент (вода). Разделяемый азеотропный агент подается в колонну азеотропной ректификации сверху, откуда и удаляется азеотропная смесь, направляемая на расслаивание в сепаратор, из которого азеотропный агент вновь издается в колонну ректификации, извлеченный компонент после расслаивания в сепараторе направляется в отгонную колонну для очистки от растворенного в нем азеотропного агента.

Пароциркуляционный метод (эвапорация, отгонка с водяным паром) заключается в ректификации сточных вод в отгонной (отпарной) колонне с использованием циркулирующего водяного пара и последующей 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 электролитами, 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 %.

Эвапорация может проводиться как в периодических, так и непрерывно действующих дистилляционных колоннах. Такая колонка делится на две часта — эвапорационную, где происходит очистка сточных вод» и поглотительную, где идет регенерация пара. При движении через колонку, заполненную насадкой, навстречу острому пару сточная жидкость нагревается до 100 °С; находящиеся в ней летучие примеси частично переходят в паровую фазу и таким образом удаляются из раствора. Далее пар проходит через какой-либо нагретый также до температуры -100 °С поглотитель, в котором из пара удаляются захваченные им примеси (регенерация пара), освобожденный из них водяной пар снова направляется на очистку сточных вод. Процесс проходит только в кинетических условиях.