煤制天然气装置生产废水处理及回收利用总结.pdf
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1、 收稿日期 作者简介张福亭(),男,山东单县人,工程师,主要从事煤化工生产技术管理工作。煤制天然气装置生产废水处理及回收利用总结张福亭,张明,陈浩,周文龙(伊犁新天煤化工有限责任公司,新疆 伊宁 )摘要某 煤制天然气装置采用鲁奇碎煤加压气化、耐硫部分变换、林德低温甲醇洗、戴维甲烷化工艺等,配套有热电装置、空分装置、煤气水分离系统、酚回收系统,其污水处理设有生化污水处理、生化污水回用、含盐污水回用、多效蒸发等系统。近年来,为响应国家号召,实现清洁生产和生产废水的减排与回收利用,该煤制天然气装置生产废水遵循“高水高用,低水低用,清污分流,梯级使用”的原则,据废水水质采用不同的回收利用改造方式,提升
2、了生产过程中水的重复利用率:除少量的废水在处理过程中产生杂盐及损耗外,大部分废水转化为回用水作为循环水补水,少部分废水作为净水站补水,实现了生产废水的最大化回收利用,杜绝了废水排放,减少了水资源浪费。关键词煤制天然气装置;生产废水回收利用;脱盐水站超滤清洗水 浓盐水;空冷塔洗涤水;洗氨塔洗涤水;“双地沟”改造;全厂冷凝液收集管网;不合格冷凝液 中图分类号 文献标志码 文章编号 ()引言国内某公司 煤制天然气装置气化系统采用鲁奇碎煤加压气化工艺、变换系统采用钴钼系耐硫部分变换工艺、净化系统采用林德低温甲醇洗工艺(配套设置混合制冷系统)、甲烷化系统采用戴维甲烷化工艺,热电装置采用粉煤锅炉,空分装置
3、采用杭州杭氧空气深冷分离工艺。气化系统废水预处理配套设置了煤气水分离系统、酚回收系统;污水处理设有生化污水处理、生化污水回用、含盐污水回用、多效蒸发等系统实现中水回用,处理后所得回用水主要作为循环水补水,少量作为净水站补水,厂区设有循环水站 座,分别为空分、热电、气化、净化循环水站。我国水资源不足,水资源是制约社会经济发展的重要因素。近年来,国内煤化工产业蓬勃发展,煤化工项目大多建在了水资源匮乏的新疆、内蒙古、陕西等北方地区,节水减排工作尤为重要。为响应国家号召,实现清洁生产和生产废水的减排与回收利用,该煤制天然气装置生产废水遵循“高水高用,低水低用,清污分流,梯级使用”的原则,据废水水质采用
4、不同的回收利用改造方式,提升了生产过程中水的重复利用率,提高了水资源的使用效率,实现了合理用水、节约用水。以下对有关情况作一介绍。煤制天然气项目生产废水来源 气化废水该煤制天然气装置气化系统选用碎煤加压气化工艺,原料煤与氧气、水蒸气在气化炉内进行反应生成粗煤气,在高温高压下,煤中含有的水分以及未参与反应的水蒸气经后续系统的洗涤、冷凝、分离形成含尘煤气水、含焦油煤气水、含油煤气水,这些煤气水被送至煤气水分离系统处理。在煤气水分离系统内,根据不同组分密度的不同,将煤气水中的重芳烃、多元烃分离出来,并利用压力降低溶解度减小的原理,经减压闪蒸解吸出煤气水中溶解的 、等气体,处理后的煤气水中总酚约 、总
5、氨约 、约 、约 ,其中一部分煤气水作为洗涤水再次返回气化系统洗涤粗煤气(循环利用),一部分作为原料酚水送至酚回收系统。在酚回收系统,原料酚水经脱酸、脱氨、萃取等工序进一步脱除 、等,分离出大部分的粗酚,产出 、氨氮 、总酚 的稀酚水送污水处理系统,正第 期 年 月中氮肥 常生产中稀酚水送出量约 。脱盐水制取过程中产生的废水该煤制天然气装置脱盐水制取工艺主要由三部分组成:生产水精制采用“超滤 反渗透 脱碳塔 混床”工艺;工艺冷凝液精制采用“板式(列管式)换热器 大流量过滤器 前置阳床 混床”工艺;透平冷凝液精制采用“板式换热器 大流量过滤器 混床”工艺。其中,超滤是一种膜分离技术,以膜两侧的压
6、力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下,当原液流过膜表面时,超滤膜表面密布的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液,原液中大于膜表面微孔孔径的物质则被截留在膜的进液侧而成为浓缩液,实现对生产水的净化、分离和浓缩,达到降低水中浊度及悬浮物的目的;反渗透膜的工作原理为,相同体积的稀溶液和浓溶液分别置于一容器的两侧,中间用半透膜阻隔,稀溶液中的溶剂穿过半透膜向浓溶液侧流动,浓溶液侧的液面会比稀溶液侧的液面高出一定高度,形成一个压力差(渗透压),达到渗透平衡状态,若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时,浓溶液中的溶剂会向稀溶液侧流动,此时溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反,可达到除去水中离
7、子的目的;混床是利用混合离子交换器中的阳 阴离子交换树脂,水中残余的各种微量阳 阴离子几乎同时被阳离子交换树脂和阴离子交换树脂吸附,同时树脂上的 和 被置换出来,结合成 ;阳床是利用阳离子交换树脂的吸附性,水中残余的各种微量阳离子被树脂上的 置换出来。为保证脱盐水指标正常,在其制取过程中超滤、反渗透、阳床、混床等系统需定期进行反洗、碱洗、酸洗、再生,在此过程中产生的废水与反渗透系统产生的浓盐水统称为生产废水,此生产废水约 ,后续进行了改造,约 生产废水送至净水站,其余则送至含盐污水回用系统。锅炉及废锅排污水锅炉及废锅生产蒸汽的过程中,虽然炉水中溶解物含量极低,但是随着炉水的不断蒸发、浓缩,炉水
8、中的杂质浓度将越来越高,易形成水渣、水垢、泡沫等,如不采取措施及时处理,会影响锅炉及废锅的安全稳定运行,还会影响蒸汽品质,进而影响后续用汽设备的安全稳定运行,因此通常会采用连续排污、定期排污等措施来保证蒸汽品质及锅炉、废锅的安全稳定运行。正常生产中蒸汽中的含盐量、碱度及其他离子含量极低,可忽略不计,锅炉排污一般按照公式 污 汽 给(污给)(式中:锅炉排污率,;污 锅炉排污量,;汽 蒸汽产量,;给 锅炉给水中某物质含量,;污 锅炉排污水中某物质含量,)进行控制;锅炉房设计标准()中规定以脱盐水为补水的锅炉排污量不应超过 。该煤制天然气装置生产中,蒸汽主要源自热电锅炉、气化废锅、甲烷化废锅,其中,
9、热电锅炉蒸发量为 、排污量为 ,气化废锅蒸发量为 、排污量为 (排入气化炉渣池作为补水),甲烷化废锅蒸发量为 、排污量为 。循环水系统排污循环水系统中,循环水上水通过换热器冷却工艺介质,循环水由冷却水变为热水,随后在冷却塔内通过与空气换热及水分蒸发再次变为冷却水,在此过程中循环水存在蒸发损失和风吹损失,水中的离子不断浓缩,为保证循环水系统的正常运行,须不断补充水量,并向系统外排出一定的循环水,使循环水的含盐量维持在一定的范围内;若不考虑循环水运行过程中渗漏和蒸发损失带出的离子,循环水的排污量 ()(式中:排污量,;补 水 量,;风 吹 损 失 量,;循环水中某离子浓度,;补水中某离子浓度,)。
10、该煤制天然气装置生产中,空分循环水站排污为 ,热电循环水站排污为 ,气化循环水站排污为 ,净化循环水站排污为 。低温甲醇洗系统的生产废水该煤制天然气装置低温甲醇洗系统废水主要有三路:变换气中含有的水分被喷淋甲醇喷淋吸收后产生的甲醇水混合物;为回收利用酸性气中的甲醇,减少甲醇损失,在 馏分水洗塔通入洗涤水而产生的甲醇水混合物;为回收利用 产品气与 尾气中的甲醇,减少甲醇损失,尾气洗涤塔通入洗涤水而产生的甲醇水混合物。以上三路甲醇水混合物最终进入甲醇水分离塔精馏分离,分离后的甲醇回主系统第 期张福亭等:煤制天然气装置生产废水处理及回收利用总结循环使用,塔底产生的 废水则送至污水处理系统处理。其他废
11、水该煤制天然气装置的其他废水主要包括蒸汽导淋 冷凝液导淋排水、备煤栈桥冲洗水、事故及应急状态下排放废水、火炬气分离出的废水、生化处理回用系统来的反洗水、装置区地面卫生冲洗水、冬季用于防冻的必要排水、生活污水、初期雨水及溶雪水等。生产废水处理工艺概况 生化污水处理工艺该煤制天然气装置污水处理系统主要处理酚回收稀酚水、低温甲醇洗废水、甲烷化废水、火炬废水、栈桥冲洗水、事故水、厂区地面冲洗水、初期雨水、生活污水以及生化处理回用系统来的反洗水等含有机污染物的废水。污水处理系统由生化预处理段、生化处理段、生物强化深度处理段、污泥脱水及干化处理段组成。生化预处理段生化预处理段的作用主要是去除废水中油类物、
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