新型藥劑在廢堿液焚燒系統(tǒng)的工業(yè)應用

李獻禹，杜君鴻，吳國祥，李玉林，朱德漢

（神華新疆化工有限公司，新疆烏魯木齊 831400）

甲醇制烯烴過程中產(chǎn)生的黃油主要由于產(chǎn)品氣中的二烯烴等不飽和烴，在堿洗過程中冷凝或溶解在堿液中，在痕量氧的作用下，有可能誘發(fā)成自由基，為交聯(lián)聚合物的形成創(chuàng)造條件，乙醛、丙酮等氧化物在氫氧化鈉溶液存在下發(fā)生醇醛縮合反應，隨濃度增加最終形成黃油[1]。黃油的存在會增大溶液的黏度、影響溶液的流動性，在壓力不足的情況下會堵塞后續(xù)處理系統(tǒng)如過濾器、噴嘴以及槍頭，進而影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。焚燒法是廢物減量化的有效手段，焚燒法處理廢堿液較為徹底，但是在實際運行過程中，廢堿液中的黃油會堵塞輸送管道和噴頭，使爐壁和噴頭的腐蝕也較為嚴重，對焚燒爐的連續(xù)運行造成影響[2]。

1 工藝介紹

1.1 廢堿液焚燒工藝的介紹

某煤制烯烴行業(yè)廢堿液焚燒系統(tǒng)（以下簡稱本項目）主要用來處理 MTO 裝置產(chǎn)生的廢堿液。廢水經(jīng)過焚燒、急冷、除塵系統(tǒng)處理后，其煙氣符合 GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》、GB18484—2001《危險廢物焚燒污染控制標準》要求，達標排放，產(chǎn)生的 Na2CO3鹽水則送至回用水車間進一步處理，整個系統(tǒng)工藝流程簡單、實用、合理、可靠。

1.2 新型藥劑在廢堿液焚燒裝置的工業(yè)化應用

本項目廢堿液焚燒系統(tǒng)自初始運行到現(xiàn)在已有4a 之久，運行過程中遇到的問題主要包括：廢堿液進料泵入口過濾器堵塞、焚燒爐噴嘴堵塞、爐膛壓力升高等，綜合來看，大部分是由于廢堿液中含有部分黃油而導致。黃油的存在嚴重影響廢堿液焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

基于廢堿液中黃油析出的機理，研究出一種新型藥劑即WJ-1，該藥劑的作用機理是提高醛酮復合物表面活性，阻止其凝聚和聚結(jié)，從而降低堿液黏度，分散黃油或聚合物于堿液當中，減少其在設(shè)備表面的黏附，最終優(yōu)化和提升廢堿液的流動性。

WJ-1藥劑工業(yè)化應用分為兩個階段進行，分為加藥階段和不加藥階段，主要通過監(jiān)測廢堿液進料泵的運行情況、焚燒爐的運行以及三廢的排放等方面來反映藥劑的運行效果（見表1）。

表1 廢堿液進料泵的運行數(shù)據(jù)

（1）廢堿液進料泵的運行情況

根據(jù)運行經(jīng)驗，當廢堿液中黃油成分較多時，極易堵塞廢堿液進料泵，廢堿液進料泵入口過濾器的堵塞、廢堿液進料泵出口壓力波動較大以及廢堿液進料管線流量波動較大。因此廢堿液進料泵的運行狀況通過進料泵出口壓力、來水管線流量3623-FI-007來表征。

由表1可知，在投加WJ-1和未投加藥劑期間，均未出現(xiàn)清理過濾器的現(xiàn)象，說明這段時間烯烴分離裝置排放的廢堿液中所含黃油較少，對下游裝置的運行影響較小。通過對比來水母管流量和泵出口壓力可知，運行期間沒有較大的波動。但從同樣的廢堿液流量所對應的不同工況下（投加WJ-1即工況1和未投加藥劑即工況2）廢堿液進料泵的出口壓力可以看出：工況1進料量在1.4～1.5m3/h，泵出口壓力在1.19～1.28MPa，工況2進料量在1.4～1.5m3/h，泵出口壓力在1.28～1.42MPa；工況1 進料量在1.5～1.55m3/h，泵出口壓力在1.31～1.4MPa（運行第一天除外），工況2進料量在1.5～1.55m3/h，泵出口壓力在1.35～1.44MPa；工況1進料量在1.55～1.6m3/h，泵出口壓力在1.42～1.45MPa，工況2進料量在1.58時，泵出口壓力在1.56MPa。初步分析原因可能是投加WJ-1使得廢堿液的黏度降低、流動性增強，減少了在廢堿液進料泵上的黏附，使得輸送過程中阻力降低，表現(xiàn)為泵出口壓力相對較低。

（2）焚燒爐運行狀況分析

焚燒爐的運行情況主要通過焚燒爐的溫度、廢堿液進爐壓力以及燃氣供給量、風量等方面反映。根據(jù)運行經(jīng)驗，當廢堿液中黃油較多時，廢堿液入爐噴槍的霧化效果欠佳，廢堿液燃燒不完全導致急冷罐的堵塞，同時若含有過多的黃油極有可能堵塞噴頭，導致噴前壓力升高。因此實驗過程中通過觀察噴前壓力來反映減黏阻聚劑的性能，實驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 焚燒爐的運行數(shù)據(jù)

由表2中的數(shù)據(jù)可知，工況1，廢堿液進爐流量主要集中在1.55～1.6m3/h，廢堿液的噴前壓力在0.52～0.54MPa；工況2，廢堿液進爐流量主要集中在1.5～1.55m3/h，廢堿液的噴前壓力在0.51～0.54MPa；通過數(shù)據(jù)對比分析可知，投加WJ-1的廢堿液在相同進料量的前提下，其噴前壓力較低。分析原因，可能是WJ-1的投加分散了黃油，阻止了廢堿液中黃油聚集，從而使溶液狀態(tài)更加分散，因此表現(xiàn)出更低的噴前壓力。

（3）三廢的排放

廢堿液焚燒裝置三廢排放主要為煙氣，其排放的煙氣滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297—1996）二級和《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484—2001）的最低限制要求，即NOX排放濃度≤150mg/m3，煙塵排放濃度＜50mg/m3，煙塵排放速率＜1kg/h。實驗期間煙氣數(shù)據(jù)見表3。

表3 煙氣成分

由表3可知，實驗期間煙氣排放指標超標。分析如下：煙氣中氮氧化物的來源主要分為3種，即熱力型NOX、燃料型NOX和快速性NOX[4]，結(jié)合實驗期間焚燒爐的運行溫度可知，溫度均控制在900～1 200℃，因此熱力型的氮氧化物貢獻很??；燃料型的氮氧化物指燃料中的氮與空氣生成NOX，廢堿液的主要成分為氫氧化鈉和戊酸鈉，主要的元素為碳、氫、氧和鈉，該原料中不含氮，而WJ-1中含有一定量的氮元素，該氮元素極大程度上貢獻了煙氣中的NOX；熱力型NOX產(chǎn)生量較少可以不予考慮。從來源上分析可知，煙氣中NOX超標主要是由WJ-1貢獻。

通過大量的文獻資料[5-7]可知，當燃料中氮元素較多時，建議調(diào)整助燃風和燃料氣的配比、調(diào)整廢堿液的燃燒溫度等方式進行適時調(diào)節(jié)，以更充分地燃燒原料中的氮，同時調(diào)整吸收液的量，確保煙氣中的NOX被充分洗滌吸收。

2 工業(yè)應用總結(jié)

1）通過廢堿液進料泵以及過濾器的運行狀態(tài)可知，新型藥劑WJ-1加注在廢堿液中，一定程度上能夠降低廢堿液的黏度、增強廢堿液的流動性，進而減少廢堿液在泵及其管線上的黏附降低廢堿液的輸送阻力。

2）通過焚燒爐噴前壓力的數(shù)據(jù)顯示，新型藥劑WJ-1加注在廢堿液中，具有分散黃油、阻止黃油聚集的作用，使廢堿液分散的更加均勻。

3）通過煙氣排放成分分析可知，新型藥劑WJ-1加注在廢堿液中送至焚燒爐燃燒，由于藥劑本身含有一定量的氮元素，有可能導致煙氣中氮氧化物超標，在工業(yè)應用階段應該同步調(diào)整運行工藝參數(shù)，確保煙氣達標排放。