外購中性酚鈉鹽加工粗酚的工藝經(jīng)濟性分析

喬繼軍

（山東濟鋼環(huán)保新材料有限公司，山東 濟南250207）

1 前 言

酚類化合物在焦油中的含量極小，一般只有1%～1.5% 左右，1 個年處理量10 萬t 的焦油蒸餾加工裝置，每月也只能制取中性酚鈉鹽300～400 t左右，再繼續(xù)深加工制取粗酚則只能得到70～80 t的粗酚（含酚＞83%）。因此，很多中小型焦油加工企業(yè)選擇將中性酚鈉鹽直接外賣，供部分配套中性酚鈉鹽深加工裝置的大型焦油加工企業(yè)作為原料。目前中性酚鈉鹽的銷售主要看含酚量的高低定價，1% 的含酚量稱為一個酚點，一般中性酚鈉鹽的含酚量為20%～23%，一個酚點的市場價格為45～50元。

濟鋼焦化廠中性酚鈉鹽深加工能力為1 400 t/月，目前自產(chǎn)中性酚鈉鹽約700 t/月。深加工單元加工量若由700 t/月提高至1 400 t/月，每月可增效益11.97 萬元。因此根據(jù)市場走勢，當粗酚市場價格高于測算成本點時，可外購部分中性酚鈉鹽，利用現(xiàn)有深加工單元進行加工，增加經(jīng)濟效益。

2 工藝介紹

濟鋼化工廠焦油深加工裝置于2005 年建成投產(chǎn)，設(shè)計年加工能力為10萬t，實際運行最大加工能力達到14 萬t。焦油加工裝置配套建設(shè)了酚油、萘油、洗油洗滌裝置，并建有中性酚鈉鹽深加工制取粗酚裝置。年加工量14 萬t 的焦油裝置每月產(chǎn)中性酚鈉鹽440 t。另外，濟鋼化工廠還建有剩余氨水萃取脫酚裝置，處理量為70 t/h，每月可產(chǎn)中性酚鈉鹽260 t 左右。兩處酚鈉鹽產(chǎn)量合計700 t，深加工裝置集中對上述兩路中性酚鈉鹽進行深加工。深加工流程如下。

2.1 中性酚鈉鹽蒸吹分解工序

中性酚鈉鹽用蒸吹泵打入蒸吹塔，在塔內(nèi)與蒸吹釜底上升的蒸汽進行蒸吹，控制塔頂溫度，塔釜的酚鹽通過直接蒸汽和間接蒸汽加熱到105 ℃以上，釜頂吹出部分水份與雜油，經(jīng)冷卻后排入酚水槽；由釜底排出凈酚鹽，經(jīng)冷卻后進入凈酚鈉槽。中性酚鈉鹽蒸吹分解工藝流程如圖1所示。

圖1 中性酚鈉鹽蒸吹分解工藝流程

2.2 二氧化碳分解工序

焦爐煙道廢氣首先經(jīng)過過濾、冷卻，再由羅茨風(fēng)機送至1#分解塔、2#分解塔。凈酚鈉由凈酚鈉泵送入尾氣洗凈塔，從塔頂噴灑下來，與從塔底進入的分解反應(yīng)后的尾氣逆向接觸。由酚鹽中的游離堿回收尾氣中的酚，與此同時也被尾氣中二氧化碳分解一部分。洗凈后的尾氣從塔頂逸出，經(jīng)冷卻后入尾氣系統(tǒng)。

尾氣塔底酚鹽由一次分解泵連續(xù)送入一次分解塔頂部，與從塔底進入的煙道氣逆流接觸進行傳質(zhì)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一次粗酚和碳酸鈉。反應(yīng)液在塔底小槽內(nèi)靜止分離，碳酸鈉流入碳酸鈉槽，反應(yīng)液由二次分解泵打入二次分解塔，在塔的上部和下部與廢氣進行反應(yīng)，生成物在塔底小槽內(nèi)靜置分離，粗酚流入二次分解中間槽，由二次粗酚泵打入硫酸分解器，碳酸鈉流入碳酸鈉廢水槽。二氧化碳分解工藝流程如圖2所示。

2.3 硫酸分解工序

把經(jīng)二氧化碳初步分解粗酚裝入硫酸分解器內(nèi)，靜置分層，底部的碳酸鈉溶液放入成品庫區(qū)的酚水槽。開啟攪拌器，將硫酸高位槽內(nèi)93%的硫酸緩慢加入分解器內(nèi)，反應(yīng)完后，停止加酸，靜止10～12 h，取樣化驗合格后，底部硫酸鈉放入成品庫酚水槽，粗酚放入成品庫粗酚槽外賣。硫酸分解工藝流程如圖3所示。

圖2 二氧化碳分解工藝流程

圖3 硫酸分解工藝流程

2.4 連續(xù)進料工藝

根據(jù)設(shè)計參數(shù)，酚鈉鹽蒸吹系統(tǒng)蒸吹泵的最大流量為2 t/h，蒸吹系統(tǒng)可以連續(xù)進料，連續(xù)蒸吹生產(chǎn)，則蒸吹系統(tǒng)月（30 d）最大處理能力為1 440 t。

二氧化碳分解工序中分解泵的最大流量為2.5 t/h，二氧化碳分解工序可以連續(xù)進料，連續(xù)分解生產(chǎn)，則二氧化碳分解系統(tǒng)月（30 d）最大處理能力為1 800 t。

硫酸分解工序為間歇操作工序，工序操作可以分解如下：二氧化碳分解初步粗酚裝入硫酸分解槽（0.5 h），靜止（8 h），放出分解槽底部碳酸鈉廢液（0.5 h），緩慢攪拌加硫酸（1 h），靜止（12 h），分別放出硫酸鈉和粗酚（1 h）。

一個完整的硫酸分解工序需用時合計23 h，按每月30 d 計算，共可以加工31 槽。每次裝入二氧化碳分解后粗酚為15～16 t，可得粗酚10～11 t。則每月最大粗酚產(chǎn)量為341 t。

3 產(chǎn)能及效益分析

3.1 酚鈉鹽處理能力

根據(jù)化驗數(shù)據(jù)，中性酚鈉鹽含酚量為23%（質(zhì)量百分數(shù)），凈酚鈉鹽含酚量為28%，精酚鈉蒸吹廢水含酚2%，初次分解粗酚含酚量為45%，初次分解碳酸鈉廢水含酚為5%，粗酚含酚量為83%，硫酸分解廢水含酚10%。

酚物質(zhì)的含量是恒定的，假設(shè)系統(tǒng)最大酚鈉鹽加工量為M，根據(jù)物質(zhì)守恒定律可知，蒸吹工序可產(chǎn)生廢水0.20M，產(chǎn)生凈酚鈉鹽0.80M，二氧化碳分解后可產(chǎn)生碳酸鈉廢水0.33M，產(chǎn)生初步分解粗酚0.47M，硫酸分解工序噸粗酚耗硫酸0.05 t，硫酸分解工序產(chǎn)生廢水0.25M，最終產(chǎn)粗酚為0.22M。根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)，蒸吹工序最大處理量為1 400 t，即蒸吹工序制約的最大處理能力為1 400 t。二氧化碳分解工序最大處理量為1 800 t，相當于處理0.8M的凈酚鹽，即二氧化碳分解工序制約的最大酚鈉鹽處理量為2 250 t。硫酸分解工序最大粗酚生產(chǎn)能力為341 t，即0.22M，硫酸分解工序制約的酚鈉鹽最大處理能力為1 550 t。

比較3個工序的理論最大處理量可知，整個酚鈉鹽加工系統(tǒng)最大的處理能力為1 400 t/月。實際生產(chǎn)過程中，酚鈉鹽深加工裝置每月加工中性酚鈉鹽700 t 左右，生產(chǎn)粗酚140 t 左右。從蒸吹工序來看，深加工系統(tǒng)實際發(fā)揮生產(chǎn)能力為50%，從粗酚產(chǎn)量來看，整個系統(tǒng)生產(chǎn)負荷為41%。

由數(shù)據(jù)可知，即使在焦油系統(tǒng)發(fā)揮最大產(chǎn)能和溶劑脫酚都運行正常的情況下，中性酚鈉鹽深加工單元都只發(fā)揮最大50% 的產(chǎn)能，實際生產(chǎn)過程中，蒸吹單元、二氧化碳分解單元維持低負荷連續(xù)運行，造成運行能耗的浪費和運行參數(shù)的波動，硫酸分解單元實行攢料生產(chǎn)，造成設(shè)備頻繁開停，職工操作強度大。

3.2 經(jīng)濟分析

市場上出售的中性酚鈉鹽含酚一般為23%，一個酚點價格按50元計算，則噸酚鈉鹽價格1 150元。另有運費60元/t。酚鈉鹽深加工過程中只需要加入濃硫酸一種輔料，加入量為粗酚產(chǎn)量的0.05倍。價格為600元/t。深加工過程中不需要增開設(shè)備，不增加電耗和設(shè)備檢修費用。蒸吹單元每噸粗酚需要增加蒸汽消耗0.1 t，蒸汽價格150元/t。每加工1 t中性酚鈉鹽產(chǎn)生0.78 t的含酚廢水，送至回收車間冷凝工段集中加工，噸廢水處理費用50元/t。產(chǎn)品粗酚價格為6 500 元/t（客戶自提，不產(chǎn)生運費）。

經(jīng)計算，加工1 t 酚鈉鹽產(chǎn)生效益1 430 元，去掉成本費用1 259 元，即1 t 酚鈉鹽可產(chǎn)生效益171元。則每月最大可增效益11.97 萬元。由此可知，但粗酚價格＞5 723元/t時，采購酚鈉鹽加工粗酚在經(jīng)濟上是可行的。外購中性酚鈉鹽需要做好質(zhì)量控制，確保含酚量達到20%～23%。外購部分中性酚鈉鹽，采用連續(xù)進料生產(chǎn)工藝，利用現(xiàn)有裝置進行加工，在工藝上是可行的。