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在造气炉出口通过循环水冷却喷淋系统降低煤气

添加时间:2019/06/02

  北极星水处理网讯:近年来,可实现石油和天然气资源补充和部分替代的新型煤化工得到较快发展。煤制油、煤制烯烃、煤制天然气和煤制乙二醇等被国家发改委确定为重点示范发展方向。据不完全统计,目前拟建和在建的煤制天然气项目产能规模达到了800亿m3/a。然而新型煤化工项目总体水资源消耗量很大,高浓度废水排放量高,与项目建设地(多位于内蒙、新疆等地)缺水且脆弱的生态环境之间的矛盾日益突出,这就使得煤化工项目在建设过程中必须重点考虑水资源的循环利用,进而也使得煤化工行业废水处理及回用的技术需求十分迫切。

  根据煤化工行业工艺路线的不同,煤化工行业废水主要包括焦化废水煤气化废水和煤制油废水等。

  其中污染物含量最高的主要包括3类废水:煤干馏煤气冷却过程中产生的剩余氨水、煤气净化过程中产生的煤气终冷废水、粗苯分离水以及焦油、粗苯等精制过程中产生的污水。其中剩余氨水的污染量占总污染量的一半以上,也是氨氮的主要来源。

  剩余氨水中酚、氨的质量浓度一般为数千mg/L,且含有高浓度的氰化物、硫化物和焦油类物质;焦炉煤气的冷却和净化过程所产生的终冷废水中挥发酚、氰、洗油浓度较高;焦油、粗苯精制过程废水含有较高浓度焦油、苯、氰化物等污染物质。焦油包括重油、轻油和乳化油,含有酚类物质,蒽、萘等多环芳香化合物,吡啶等含氮杂环化合物等有机物质。

  煤气化工艺中,在造气炉出口通过循环水冷却喷淋系统降低煤气温度,同时把煤气中携带的能溶于水或者微溶于水的有机杂质、未分解的气化剂(水蒸气)和焦油冷凝下来,并将煤气中的灰分洗涤下来,从而产生大量的煤制气废水。煤气净化过程中的脱硫、除氨和提取精苯、萘和粗吡啶步骤也会产生小部分成分复杂的废水。

  煤气化工艺的不同,随之产生的污染物数量和种类也不同。例如,鲁奇气化工艺对环境的污染负荷远大于德士古气化工艺,以褐煤和烟煤为原料产生的污染物的污染程度远高于以无烟煤和焦炭为原料产生的污染物。表1为国内主流的3种气化工艺产生废水的基本水质情况

  煤液化废水主要包括高浓度废水和低浓度废水。低浓度废水主要由各装置排出的低浓度含油废水及生活污水组成。高浓度废水主要包括煤液化、加氢精制、加氢裂化和硫磺回收等工艺环节排出的含硫、含酚污水。主要污染物为COD、氨氮、油类、硫化物、挥发酚、多环芳烃、苯系物及其衍生物等,废水成分复杂、毒性大、色度高、可生化性差,是一种处理难度很大的煤化工废水。

  对于煤化工废水脱酚处理环节,工业上普遍采用溶剂萃取法,萃取剂主要是二异丙基醚、甲基异丁基酮等。含酚废水进入萃取塔上部,萃取剂由循环油泵打入萃取塔底部,两者在萃取塔中逆流接触,废水中的酚转移至溶剂油中。溶剂油由萃取塔顶溢流进入碱洗塔与碱接触生成酚盐,后进入中间油槽循环使用。萃取法的优点是工艺流程较为简单、成熟,操作方便,废水中含酚量的变化对萃取效果影响较小,脱酚率高(对酚、氰的去除率可分别达到80%、50%),且能回收大量的酚盐。缺点是脱酚率往往受到废水碱度的影响,且萃取剂有少量溶于水中需在进一步处理中得到去除。

  氨回收方法中应用较多的是蒸汽汽提法。蒸汽气提法对于去除易挥发性物质,尤其是氨非常有效,但缺点是耗能太大,高温高压条件下设备腐蚀严重。

  去除煤化工废水中的悬浮物质、油类物质,常用的方法包括隔油法/沉淀法、气浮法和混凝沉淀法。气浮法除油效果好、排渣方便,且能起到预曝气的作用,但是需要一定的能耗,且存在释放器容易堵塞的问题。蔡昌卫在对焦化废水进行预处理的工程实践中发现,若能在气浮装置前增设一过滤器,则气浮法的处理效果极为稳定,水中含油量能够达到生化装置对进水水质的要求。

  由于煤化工废水中含有高浓度的酚类、多环芳烃、含氮杂环化合物等难降解、生物毒性有机物(部分以溶解态存在于废水中),因此需要通过采用高级氧化、铁炭微电解、超声波氧化、Fenton氧化[等技术进行预处理有效地破坏难降解有机物的分子结构,提高废水可生化性。

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