煤氣化污水化工處理的加堿汽提過程研究

吳蓬興

（常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學校，江蘇常州 213025）

1 概述

當今時代背景下，煤氣化工企業(yè)作為我國的一項重要工業(yè)企業(yè)，該企業(yè)的發(fā)展受到了來自世界的關(guān)注。其中，煤氣化工藝作為一種在人類社會中廣為應用的一項煤氣化技術(shù)，在實際運行過程中會產(chǎn)生大量的高污染性的煤氣化廢水，而煤氣化廢水的成分往往相對復雜。由于煤氣化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中形成的煤氣化廢水中含有一些有害物質(zhì)，進而在生化、過濾、反滲透等環(huán)節(jié)中不能采取常規(guī)的廢水處理技術(shù)，需要先將煤氣化廢水中存在的一些有害物質(zhì)進行分離、回收處理，通過此種方案一方面可以從廢水中回收到一些有用物質(zhì)，進而在工廠內(nèi)部形成一定經(jīng)濟效益，另一方面，可以利用分離、回收工作將煤氣化廢水中所含物質(zhì)能夠達到一般污水處理方法的進水水質(zhì)要求，簡化污水處理工作。為此，結(jié)合以往的經(jīng)驗，做了新的研究。本文主要是以煤氣化工廠的煤氣化廢水化工分離工藝為研究基礎(chǔ)，在實際研究過程中主要以應用流程模擬技術(shù)為主要研究技術(shù)，對煤氣化工業(yè)廢水的處理過程進行了一個系統(tǒng)化的研究。

2 原煤氣化工污水處理工藝

基于煤炭的多方面使用特性，使得其頗受各行各業(yè)的重視，但需要意識到的是煤炭一方面給企業(yè)帶來了豐厚的利潤，一方面給人類社會賴以生存的自然環(huán)境帶來了巨大的負擔。在過去，人類社會對環(huán)境保護這一概念的認知處于一個淺薄狀態(tài)，進而人們只能看到煤炭開采給人類社會的利益，并沒有意識到因煤化工廠排放污水而給生態(tài)環(huán)境帶來的破壞。為改變這一不利發(fā)展現(xiàn)狀，對原煤氣化污水處理工藝進行了一個系統(tǒng)化的分析。為此，利用一個簡單的結(jié)構(gòu)圖對原煤氣化污水分離工藝進行了一個敘述。其中，煤氣化廢水在進入脫酸塔之前主要分為冷、熱兩股水流，分別選擇從上部和中部進入脫酸塔，之后會汽提出二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，直至冷卻到50℃就可以進入轉(zhuǎn)盤萃取塔采用二異丙酚萃取脫酚。隨后萃取相泵入異丙醚回用。此外，萃余相進入水塔，將從頂部采出溶解和夾帶的二乙丙醚供給冷凝后回用。綜上，該污水分離工藝主要由以下幾個部分組成：汽提脫酸、萃取脫酚、脫氧和溶劑回收。在實際執(zhí)行該分離工藝時，因為經(jīng)驗不足還存在著很多問題。這些問題將會降低污水分離工藝的實際工作效益，進而不利于化工廠的污水排放工作，使之在實際運行中還存在一定的漏洞。原煤氣化污水處理工藝存在的問題：①該工藝在運行過程中脫酸塔對酸性氣體二氧化碳和硫化酸的脫除率十分低下。②水塔的加堿量較大，不符合經(jīng)濟化管理的理念。③脫酸塔塔釜出水的pH超出預期的數(shù)值，進而降低了煤氣化污水分離工藝的萃取塔的萃取效率，影響工作進度。④經(jīng)該污水分離工藝處理后的廢水酚含量和COD值仍舊超標，且超標后一般的生化工段無法處理該問題，將造成酚的大量浪費等。以上這些將嚴重影響煤氣化污水化工處理工作的實際效率，甚至在實際運行過程中很容易出現(xiàn)塔設備液泛和側(cè)采帶液等問題。

3 新工藝設計和工業(yè)應用

3.1 熱力學模型

同石油石化工業(yè)的含硫污水不同，煤氣化廢水的組成成分中，酚、氨、二氧化碳、脂肪酸的含量較高，相對石油化工工業(yè)污水而言煤氣化廢水中硫化氫的含量較少。而在研究煤氣化廢水體系之間的氣液相平衡時，可以看到煤氣化污水的結(jié)構(gòu)組成上同一些油田污水相比具有一定程度的特殊性，在加堿計提過程中對酸性氣體和氨的脫除具有一定程度的影響。為此，基于熱力學模型，對煤氣化廢水的水質(zhì)進行了如下分析：①煤氣化廢水的構(gòu)成中酸性氣體大多數(shù)為二氧化碳，其中含有少量的硫化氫，還有一類以游離形式存在的氨類物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠通過汽提的方式脫除。②煤氣化廢水中的酚含量較高，但多數(shù)為揮發(fā)酚，實際化工處理工藝中會將脫氨工序提前，促使汽提塔內(nèi)的pH降低，進而在實際污水處理工藝中不需要考慮酚的離解平衡。

3.2 單塔模擬分析和工業(yè)應用

以熱力學模型為研究基礎(chǔ)，煤氣化污水化工處理研究部門研發(fā)了以單塔模擬分析的新型廢水處理工藝。研究發(fā)現(xiàn)，此工藝主要有酸水汽提塔和三級分凝兩部分組成。酸水汽提塔真正意義上實現(xiàn)了在一個塔內(nèi)同時脫除二氧化碳和硫化氫等酸性氣體和氨。該工藝的提出是基于石油石化處理含硫氨污水化工分離工藝提出的，由于煤氣化廢水體系中含較少硫化氨，使得在實際工藝處理程序上二者存在著較為明顯的差異。由此在單塔模擬分析過程中，工業(yè)廢水的三級分凝系統(tǒng)的主要作用是對煤氣化污水進行氨提濃處理，以此給煤氣化廢水起到脫除脂肪酸和酚類的作用。如表1所示，對新工藝汽提和三級分凝系統(tǒng)的主要操作參數(shù)設計值進行了分析。數(shù)據(jù)表明只有在煤氣化污水化工處理的加堿汽提過程中采取科學的研究方法，有針對性地加入適量的堿來調(diào)節(jié)塔釜的pH，才能夠真正意義上促進廢水廢水中氨物質(zhì)的轉(zhuǎn)化工序，使得其能夠順序轉(zhuǎn)化為游離氨從中脫出，達到塔釜的出水指標。

表1 新工藝汽提和三級分凝系統(tǒng)主要操作參數(shù)設計值

在單塔模擬分析和工業(yè)應用環(huán)節(jié)中，可以看到煤氣化污水化工處理過程中，要想做好污水處理工藝就必須考慮到很多內(nèi)在因素問題，結(jié)合熱力學模型技術(shù)，可以找到更適應煤氣化化工處理加堿汽提的研究方案，進而解決煤氣化廢水處理工作中存在的相關(guān)問題。

4 結(jié)束語

總之，在煤氣化污水化工處理的加堿汽提過程研究中，就煤氣化廢水處理工作主要考慮到了利用有效措施脫除污水中的酚類物質(zhì)，同時考慮到廢水內(nèi)涵物質(zhì)分離序列的問題，將脫氨工序提前處理，盡可能利用萃取脫酚工藝的pH，以此來提高脫酚效率。以此來達到在同一時間段內(nèi)的同一個塔下同時實現(xiàn)脫酸、脫氨工作，加速煤氣汽化廢水處理效率。這一工藝的形成于煤氣化廢水處理領(lǐng)域而言有著深遠的意義，煤氣化污水化工處理領(lǐng)域的人員也要在日常工作中不斷嘗試新的廢水處理技術(shù)，尋找到適合該行業(yè)污水處理工作的有效措施。