摻配煉油廠浮渣、污泥制備水煤漿的實(shí)驗(yàn)研究

李紅玉，關(guān)志鵬 ，賴作通，方劉偉 ，王占新

（1.中石化北京化工研究院，北京 100000；2.中石化茂名分公司，廣東 茂名 525000;3.宜興市星光寶億化工有限公司，江蘇 宜興 214200）

煉油廠的含油浮渣污水及全廠污水處理裝置產(chǎn)生的廢液和污泥處理十分困難，給煉油廠環(huán)保工作帶來(lái)巨大壓力。目前，處理浮渣、污泥的主要方法有物理法、化學(xué)法和生物處理法等[1-2]，但是由于這些方法處理速度慢、能耗高、成本高以及會(huì)帶來(lái)二次污染等問(wèn)題，制約了其發(fā)展。由于國(guó)家環(huán)保法律法規(guī)要求的更加嚴(yán)格，危廢品的處理價(jià)格也在不斷攀升，尋求一種新的處理浮渣廢液的技術(shù)成為企業(yè)急需解決的問(wèn)題。

與常規(guī)有機(jī)廢棄物處理技術(shù)相比，將污水處理產(chǎn)生的浮渣、污泥等送至氣化磨煤?jiǎn)卧?，與原料煤（焦）經(jīng)磨煤機(jī)一同研磨后，用作氣化原料，再進(jìn)入氣化爐，在純氧、高溫（≥1 200℃）、高壓條件下氣化，不僅可以有效減少污染物的排放，而且其在煤氣化過(guò)程中具有催化效果，可以提高碳轉(zhuǎn)化率，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[3-4]，是一種環(huán)保節(jié)約的新技術(shù)、一種新穎盈利模式和資源與生態(tài)和諧的新理念。

中石化茂名分公司（簡(jiǎn)稱茂石化）某氣化裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)能為每小時(shí)生產(chǎn)合成氣60萬(wàn)m3，采用美國(guó)GE公司“非催化部分氧化法”水煤漿氣化技術(shù)，由中石化寧波工程公司設(shè)計(jì)，于2014年1月23日一次投料成功。

為研究摻配浮渣、污泥制備水煤漿的可行性，宜興市星光寶億化工有限公司（簡(jiǎn)稱星光寶億）利用茂石化提供的浮渣、污泥以及煤樣進(jìn)行了摻配制漿實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)選用茂石化提供的1#浮渣、2#浮渣和凈化污泥、脫水污泥4種危廢產(chǎn)品以及茂石化現(xiàn)用的神優(yōu)煤為原料，考察在同一添加劑用量，不同浮渣和污泥的摻入量情況下，所制備的污泥煤漿的濃度、黏度、流動(dòng)性及穩(wěn)定性，探究制備高濃度、低黏度、流動(dòng)性及穩(wěn)定性好的污泥煤漿的條件。

按照 GB/T 212—2008、GB/T 2566—1998及 GB/T 219—2008測(cè)定煤樣的水分、灰分、揮發(fā)分、可磨性指數(shù)與灰熔融性溫度，測(cè)定結(jié)果列于表1。浮渣中含有大量的細(xì)菌、微生物、有毒有機(jī)物、重金屬（Hg、Pb）等有毒有害物質(zhì)，其工藝分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

由表1可以看出，神優(yōu)煤的內(nèi)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，為2.77%，灰分為8.26%，揮發(fā)分為28.15%，可磨性指數(shù)為62，屬于低變質(zhì)程度煤，成漿性較差。

表2 浮渣工藝分析數(shù)據(jù)

由表2可知，浮渣中石油類、硫化物等易揮發(fā)性物質(zhì)含量較高，會(huì)影響生產(chǎn)區(qū)域的環(huán)境；其COD含量、硬度以及氨氮含量也較高，摻配比例不宜過(guò)高，以免對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 原料的制備

將原煤破碎至3 mm以下，置于105℃的烘箱內(nèi)烘4 h，利用實(shí)驗(yàn)室小型球磨機(jī)，磨制一定的時(shí)間，制得煤粉。將茂石化提供的浮渣、污泥同樣置于105℃的烘箱內(nèi)烘4 h。

1.2.2 水煤漿的制備

采用干磨濕配制漿法制水煤漿，按不同比例，稱取一定質(zhì)量的神優(yōu)煤粉與浮渣、污泥混合，添加劑采用星光寶億生產(chǎn)的水煤漿添加劑（干劑添加量：1.5‰），加入一定量的水，混合后經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?，制得樣品，目測(cè)使煤漿具有一定流動(dòng)性（經(jīng)驗(yàn)值）。

利用NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)黏度儀測(cè)定水煤漿的黏度，將煤漿倒入量筒中靜置24 h后，測(cè)量煤漿析水率。

2 結(jié)果與討論

2.1 摻混浮渣對(duì)煤樣成漿性能的影響

在神優(yōu)煤中加入不同比例的1#和2#濃縮浮渣，所制煤漿的成漿性數(shù)據(jù)列于表3。

表3 神優(yōu)煤摻混1#、2#濃縮浮渣的水煤漿性能指標(biāo)

由表3可知，在1.5‰的水煤漿添加劑添加量下，摻入8%1#濃縮浮渣，可以制備出流動(dòng)性較好，黏度為1 232 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.25%的水煤漿，在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性，可看出底部有少量軟沉淀，析水率為0.5%；實(shí)驗(yàn)摻入8%2#濃縮浮渣時(shí)，可以制備出流動(dòng)性較好，黏度為1 241 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.26%的水煤漿，在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性，可看出底部有少量軟沉淀，析水率為0.5%。當(dāng)浮渣的摻配比例繼續(xù)增加，所制得相同濃度的水煤漿黏度較高，流動(dòng)性差，不符合工業(yè)要求。

2.2 摻混污泥對(duì)煤樣成漿性能的影響

在神優(yōu)煤中加入不同比例的凈化浮渣污泥和脫水浮渣污泥，所制煤漿的成漿性數(shù)據(jù)列于表4。

表4 神優(yōu)煤加入凈化和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)

由表4可知，隨著凈化污泥和脫水污泥加入比例的增加，制得相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水煤漿黏度逐漸增高，流動(dòng)性逐漸變差。實(shí)驗(yàn)摻入5%凈化污泥，在1.5‰的添加劑添加量下，可以制備出流動(dòng)性較好，黏度為1 123 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.16%的水煤漿，在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性，可看出底部有少量軟沉淀，析水率為0.4%；實(shí)驗(yàn)摻入3%脫水污泥，在1.5‰的添加劑添加量下，可以制備出流動(dòng)性較好，黏度為1 238 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.19%的水煤漿，在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性，可看出底部有少量軟沉淀，析水率為0.2%。

2.3 混合浮渣和污泥對(duì)煤樣成漿性能的影響

將1#浮渣和脫水污泥按一定比例混合后，加入到神優(yōu)煤中，制備水煤漿，其成漿性數(shù)據(jù)列于表5。

表5 神優(yōu)煤加入1#浮渣和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)

由表5可知，摻入4%1#浮渣和1%脫水污泥的神優(yōu)煤在1.5‰的添加劑添加量下，可以制備出流動(dòng)性較好，黏度為1 219 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.20%的水煤漿，在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性，析水率為0.2%。其余配比制備的水煤漿黏度偏大，流動(dòng)性較差，不符合工業(yè)要求。

將2#浮渣和脫水污泥按一定比例混合后，加入到神優(yōu)煤中，制備水煤漿，其成漿性數(shù)據(jù)列于表6。

表6 神優(yōu)煤加入2#浮渣和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)

由表6可知，摻入4%2#浮渣和1%脫水污泥的神優(yōu)煤在1.5‰的添加劑添加量下，可以制備出流動(dòng)性較好，黏度為1 256 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.13%的水煤漿，在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性，析水率為0.2%。其余配比制備的水煤漿黏度偏大，流動(dòng)性較差，不符合工業(yè)要求。

將凈化污泥和脫水污泥按一定比例混合后，加入到神優(yōu)煤中，制備水煤漿，其成漿性數(shù)據(jù)列于表7。

由表7可知，摻入3%凈化污泥和1%脫水污泥的神優(yōu)煤在1.5‰的添加劑添加量下，可以制備出流動(dòng)性較好，黏度為1 232 mPa·s，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到61.19%的水煤漿，在放置24 h后觀察水煤漿的穩(wěn)定性，析水率為0.2%。其余配比制備的水煤漿黏度偏大，流動(dòng)性較差，不符合工業(yè)要求。

表7 神優(yōu)煤加入凈化污泥和脫水污泥的水煤漿性能指標(biāo)

3 結(jié) 論

神優(yōu)煤摻配一定比例的煉油廠浮渣、污泥，可以制備出煤漿濃度、黏度、流動(dòng)性及穩(wěn)定性均符合工業(yè)要求的水煤漿。隨著浮渣、污泥摻配比例的增加，水煤漿的黏度逐漸增大，原因是浮渣、污泥中含有較多的油類物質(zhì)和硫化物。

浮渣的摻配量控制在8%以下、凈化污泥的摻配量控制在5%以下、脫水污泥的摻配量控制在3%以下制備的水煤漿性能較好。