碎煤加压气化工艺废水处理流程优化与实施

第１２期陈丽等：碎煤加压气化工艺废水处理流程优化与实施

生产与实践

碎煤加压气化工艺废水处理流程优化与实施

陈丽，王秋生

（河南煤气集团有限责任公司，河南义马４７２３００）

摘要：分析了碎煤加压气化工艺废水处理流程中存在的问题，以河南某气化厂为例，详述了对现有流程进行的优化及技术改造实施。通过流程改造，提高了废水中酚与氨的脱除率，降低了萃取剂的消耗，工业装置运行效果良好。在运行过程中，发现装置改造后存在的问题，可为同类装置的设计、改造及操作优化提供参考。关键词：碎煤加压固定床气化；废水处理；流程；改造中图分类号：ＴＱ０５０．２

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００３—３４６７（２０１３）１９一００４３一０３

Ｏ前言

近年来，鲁奇加压煤气化技术广泛应用于国内的煤制气、煤制氨、煤制油等煤化工装置中，该工艺过程会产生大量的高污染废水，国内外普遍采用化工分离预处理与生化处理相结合的方式来处理该类废水。河南某气化厂煤气化废水预处理包括汽提、萃取、精馏等单元过程，以去除酸性气体，回收酚、氨等。但由于该水质有机物污染负荷高、水质复杂以及在流程和分离设备设计上存在的缺陷，使得废水处理装置出水指标未能达到原设计指标。本着降低ｐＨ值能提高异丙醚对废水中酚的萃取率的原则，对原流程中进行了技术改造，取得了很好的效果。

１煤气化废水处理流程

流程示意见图ｌ。经除油、脱尘后的煤气化废水分冷、热两股，分别从上部和中上部进入脱酸塔，汽提出ｃＯ：、Ｈ：ｓ等酸性气体后的废水冷却至约４５ｃＣ，进入萃取塔，采用二异丙基醚萃取脱酚。萃取相泵人酚塔中，精馏分离粗酚与二异丙基醚，二异丙基醚回用。萃余相自萃取塔底部泵入水塔并加入适量烧碱。水塔有两个作用，其一是从顶部采出溶解于废水中的二异丙醚，冷凝后循环使用；其二是从侧线采出含氨气体，经冷凝、吸收后制成稀氨水，送往后续工段。水塔釜液回收部分余热后，进人生化段进

行生化处理。

萃取相

图ｌ酚氨回收装置流程示意图

收稿日期：２０１３一１０—２５

作者简介：陈丽（１９７３～），女，高级工程师，从事煤化工管理工作，电话：（０３９８）５６２５５１６。

河南化工

ＨＥＮＡＮＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵｓＴＲＹ

２０１３年第３０卷

实际运行和实验研究发现，控制废水ｐＨ值在７．５

２原废水处理流程存在的问题及原因分析

２．１存在的问题

以下时，可有效提高二异丙基醚对酚的萃取效率。按原流程分析，如将酸性气体在萃取前全部脱除，废水中含氨显弱碱性，进萃取塔废水的ｐＨ值可达到９．０～１１，势必影响萃取效果，导致萃取后废水中酚

浓度＞ｌ

２００

煤气化废水经上述流程处理后，废水中总酚质

量浓度为１

０００～ｌ５００

ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ约６

０００

ｍ∥Ｌ、

总氨３００～５００ｍｇ／Ｌ，远高于设计值，加大了后续生

ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ值＞６

０００

ｍｇ／Ｌ，远高于原

５００

化工段废水处理的难度。根据对实际运行情况的分析，该流程主要存在如下问题：原设计流程废水先经汽提脱酸气，而后经萃取脱酚，最后经蒸氨后送生化处理，其脱酸塔采用常压汽提效果不好；脱酸后的煤气水ｐＨ值偏高，使萃取脱酚效果变差，送往后续生化处理工段废水的酚含量超标，而且造成酚的浪费；由于铵盐结晶等原因，导致设备结垢与堵塞严重，影响了设备效率和正常运行；水塔侧线溶剂夹带量大，异丙醚消耗高于设计指标。

２．２原因分析

设计萃取后酚含量＜６００ｍ∥Ｌ、ＣＯＤ＜３

ｍ∥Ｌ

的指标，造成生化进水污染物浓度超标，处理负荷加重。③原废水处理流程将脱氨置于萃取塔后，与溶剂回收在同一塔（水塔）内完成，在进塔废水中，加适量Ｎａ０Ｈ，将废水中的固定氨转化为游离氨。塔中部设有气相侧线采出氨、水蒸气，顶部回收废水中的少量溶剂。塔中部侧线经冷却、冷凝后，富氨气体经吸收塔制成氨水，冷凝液返回水塔气相侧线下部塔盘。由于脱酸效率低，铵盐在水塔中分解成Ｃ０：和ＮＨ，，侧线采出后的氨、水蒸气冷凝冷却时，有铵盐结晶产生，堵塞换热器和管道。萃取剂与水有一定互溶，所以水塔侧线采出中夹带少量溶剂，导致其消耗高于原设计值。在设备堵塞等原因导致装置运行不正常时，萃取剂的消耗还会上升。

①脱酸塔设计不合理，酸性气体脱除不彻底，导致铵盐堵塞，影响系统运行。该废水组成非常复杂，体系中存在水、单元酚、多元酚、氨、二氧化碳、少量硫化氢等极性物质，还含有脂肪酸、油类等污染物。该工段进口含酚氨煤气水一般酚含量在４０００～

６０００

ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ约２０

０００

ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值９～１０．５。

３废水处理流程技术改造

通过分析可知，要提高萃取脱酚效率，加强氨、酚回收，减少萃取剂和蒸汽消耗，需对原流程进行优化。改造思路是在萃取之前，对脱酸塔局部塔盘进行改造，增加脱氨塔，提高脱酸、脱氨效果，使进萃取塔废水的ｐＨ值大约由９降至７，提高酚的萃取效率。气化厂废水预处理改造后流程如图２所示。

原设计流程中，脱酸塔采用常压汽提，将废水中酸性气体脱除，设计塔釜温度１０２℃；用塔顶冷进料将酸气中氨吸收后，由后工序回收。装置中的脱酸塔采用板式塔，由于塔盘设计不合理，时常发生液泛，难以达到设计负荷，因此运行时塔釜温度９０℃，不能

将酸陛气体完全脱除。②废水脱酸气后ｐＨ值升高

至９．０以上，致使萃取脱酚效率下降。从废水装置

图２

改造后煤气化废水预处理流程示意图

废水脱酸：从煤气水分离装置送来的酚氨废水，分成两股进入脱酸塔：一股常温条件下直接进入脱

酸塔塔顶；另一股采用脱氨塔底废水经过预热器后，

温度约９０℃，从脱酸塔中部进入；酸性气从塔顶排

第１２期陈丽等：碎煤加压气化工艺废水处理流程优化与实施

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出；脱酸后酚氨废水温度达到约１０２℃，塔底操作压力为２０ｋＰａ，塔顶酸性气在温度７０～７５℃时排出，脱酸塔塔顶操作压力约１０ｋＰａ，操作温度控制在７５℃。脱酸塔塔底再沸器利用脱氨塔顶粗氨气为加热热源。

废水脱氨与氨水制备：自脱酸塔底排出的脱酸后废水，经过脱氨塔底废水预热器预热，温度达到１２５—１３６℃，进入脱氨塔中上部；塔底排出的废水氨含量＜１００ｍｇ／Ｌ、二氧化碳降到痕量、ｐＨ值降至７．ｏ～８．０，经过换热后，温度约５０℃，送到酚萃取单元，粗氨蒸气由脱氨塔顶排出。

温度为１３０～１３７℃的粗氨气采用二次冷凝的方法进行浓缩，其中一次冷凝放出的热量同时作为脱酸塔和水塔的再沸器热源；粗氨气二次冷凝后，温度控制在６０～８０℃，进入二次冷凝分离罐排出浓度较高的氨气，此时氨气进入氨浓缩塔底部，被工艺水吸收后，制备成氨水；脱氨塔塔顶操作压力３００～

３５０

度约４５℃；酚塔底部操作压力约３０ｋＰａ，操作温度为２００—２１０℃，酚塔塔底采用再沸器加热，加热热源为蒸汽。

废水中溶剂的回收：被溶剂萃取酚后的废水从萃取塔送出，经过换热后，温度达到８０～８８℃，进入水塔的上部，经过精馏，从塔顶回收溶剂，塔底得到

ｃ０Ｄ＜４０００

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