煤氣化是煤深加工轉(zhuǎn)化的有效途徑之一，如煤制甲醇、煤制油和合成二甲醚。在這個(gè)過程中，會(huì)排出大量的污水，其中含有大量的苯酚、二氧化碳、硫化氫、氨和各種有機(jī)物。如果污水直接排放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染。因此，需要脫酸、氨和酚處理。目前在實(shí)際去除過程中，很難達(dá)到良好的去除效果，廢水的排放質(zhì)量也難以保證。采用單塔加壓汽提工藝可有效解決這一問題。

1.煤氣化廢水系統(tǒng)的特點(diǎn)

通過對(duì)煤氣化排放的龍污水成分的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)酚和氨的濃度往往較高，污水的pH值在9以上。苯酚是一種劇毒物質(zhì)。如果水中的苯酚含量超過一定濃度，有機(jī)生物就很難存活。因?yàn)檫@些物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的危害，所以需要進(jìn)一步污水處理對(duì)其進(jìn)行處理，以有效去除其中的酚和氨，從而進(jìn)入下一個(gè)生化處理階段。

傳統(tǒng)的煤氣化水處理工藝中，常采用脫酸塔脫除酸性氣體，然后用二異丙醚萃取脫酚，再用蒸氨法脫除氨，用萃取劑回收?；厥掌渲械乃嵝猿煞?、氨和酚后，進(jìn)行生化處理。雖然這種處理工藝已經(jīng)在實(shí)踐中應(yīng)用多年，但仍然存在一些不完善的地方。在脫酸塔中脫除大量酸后，溶液的pH值會(huì)集中在9-10.5之間，大大影響苯酚的脫除效果。如果污水pH值超過12，苯酚基本無法去除，對(duì)后續(xù)生化處理影響很大。因此，在提取苯酚之前，必須有效地去除酸性氣體和氨，以保持污水的pH值在合適的范圍內(nèi)，滿足生化處理對(duì)苯酚的要求。

為了有效解決這一問題，設(shè)計(jì)了單塔抽氨設(shè)備，可以同時(shí)去除污水中的氨和酸性成分，是一種理想的處理工藝。該工藝已成功應(yīng)用于石油煉制和化工生產(chǎn)中。單一煤氣化水系統(tǒng)的廢水成分不同于石化行業(yè)的廢水成分:

1)煤氣化污水成分比較復(fù)雜。煤氣化水的主要成分是CO2，其中的硫化氫含量往往較低，常溫下CO2在水中的溶解度較低，更容易通過汽提除去酸性氣體。此外，石化廢水中氨的成分往往比較復(fù)雜，其中除了游離氨外，還有大量的離子氨。

2)煤氣化污水中酚類物質(zhì)的濃度更多，成分更復(fù)雜。

3)煤氣化廢水中含有一定量的脂肪酸和油脂。其中脂肪酸濃度較高，有許多不能完全沉降分離的微塵。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，當(dāng)各種有機(jī)物和粉塵混合時(shí)，容易發(fā)生乳化反應(yīng)，造成設(shè)備嚴(yán)重結(jié)垢，堵塞塔盤和管道，從而大大影響汽、液傳質(zhì)效率，降低污水處理能力。

2.單塔汽提側(cè)線脫氨工藝原理

該工藝主要是利用汽提塔上下部分的溫差和酸性氣體及氨在水中的溶解度，從而有效地達(dá)到分離的目的。在0.5MPa的壓力下，60°時(shí)CO2的揮發(fā)性大于氨水，氨水在溶液中的溶解度大于CO2。因此，在進(jìn)入汽提塔的酸性氣體的精餾段，大量的水蒸汽和氨將被轉(zhuǎn)移到液相中，隨液體向下流動(dòng)。大多數(shù)酸性氣體，如CO2，將被汽提至塔頂除去。如果有效控制塔體溫度，在塔中部會(huì)形成液相和氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的富氨蒸氣，從塔的中間側(cè)線抽出，通過三級(jí)冷凝進(jìn)一步濃縮。在有效去除污水中的酸性氣體和氨后，可以有效降低污水的pH值，有利于后續(xù)萃取過程的順利進(jìn)行。

在實(shí)際過程中，富氨的提取位置和提取量的選擇非常重要，是汽提塔優(yōu)化過程中的一個(gè)重要量，它將直接影響汽提塔的實(shí)際運(yùn)行效果。為此，我將把重點(diǎn)放在這個(gè)量的選取上。

3.側(cè)線及其提取位置的選擇

根據(jù)對(duì)工藝裝置的實(shí)際研究，發(fā)現(xiàn)側(cè)線富氨蒸汽的抽出位置與塔頂氣相抽出的氨和塔底凈化水中的氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定的關(guān)系。隨著側(cè)線采出位置的下移，塔頂氣體中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，有利于氨的脫除。但如果萃取位置下降超過一定值，塔底氨含量會(huì)急劇上升。隨著塔內(nèi)溫度自上而下逐漸升高，側(cè)線位置的選擇應(yīng)考慮塔的實(shí)際分離效果。如果位置適當(dāng)上移，側(cè)線富氨蒸汽帶走的熱量較少，從而降低了塔的熱負(fù)荷。但如果你通過測(cè)試太多，會(huì)對(duì)酸性氣體成分的分布產(chǎn)生很大的影響。一般情況下，如果側(cè)線位置較高，氨中酸性氣體的含量有增加的趨勢(shì)，所以在確定側(cè)線位置時(shí)要綜合考慮很多因素。

4.副業(yè)保護(hù)區(qū)

從側(cè)線回收氨將影響塔下部的汽提強(qiáng)度和蒸汽消耗。隨著提取量的逐漸增加，塔底純化水的氨含量也會(huì)呈下降趨勢(shì)。側(cè)線量超過進(jìn)料量的9%時(shí)，塔底凈化水中氨的質(zhì)量濃度將低于100mg/L，水質(zhì)明顯改善。如果回收率繼續(xù)提高，側(cè)線蒸汽單耗和冷凝液量也會(huì)增加，循環(huán)液中的氨含量也會(huì)增加，不宜過度提高側(cè)線抽出率。正常情況下，側(cè)線取出量會(huì)維持在進(jìn)料總質(zhì)量的9%左右。

5.三級(jí)冷凝系統(tǒng)

三級(jí)分離系統(tǒng)主要用于脫除氨中的酸性氣體和水蒸氣，從而提高氣相中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，必須控制好操作溫度和壓力，這對(duì)于提高三級(jí)分凝系統(tǒng)出口氨氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和降低其中酸性氣體的含量有很大作用，有效降低后續(xù)氨精制系統(tǒng)的負(fù)荷，對(duì)三級(jí)分凝液的循環(huán)計(jì)量液也有很大影響。一般情況下，較低的溫度和較高的溫度會(huì)更有利于氨的濃縮。根據(jù)后續(xù)氨精制工藝的要求，溫度一般會(huì)在40~50℃。三級(jí)分離后，氨水中的酸性氣體和揮發(fā)酚將全部溶解在分離液中，最終返回單塔系統(tǒng)。濃縮后氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)99%以上，為后續(xù)氨精制打下了很好的基礎(chǔ)。

6.實(shí)際工業(yè)運(yùn)行分析

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，這種工藝已經(jīng)取代了原有的工藝流程。加壓塔設(shè)計(jì)處理能力為80t/h，塔徑2.2m，塔高37m。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)研究，最終選定塔頂壓力為0.6MPa，塔底溫度為160℃，塔頂操作溫度為80℃，側(cè)線采出質(zhì)量百分比為9%。工藝進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段后，原工藝處理后廢水中氨和二氧化碳的質(zhì)量濃度分別為450mg/L和1500mg/L。在新的工藝過程中，氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到30毫克/升，二氧化碳的含量已經(jīng)很低。技術(shù)改造后，廢水的pH值明顯降低，可維持在7左右，有利于后續(xù)的萃取過程。

為了確定采礦出口的數(shù)量和位置，使用了相關(guān)的過程模擬軟件。結(jié)果表明，采用三個(gè)開采口后，切換生產(chǎn)側(cè)線位置對(duì)實(shí)際運(yùn)行影響不大。之后的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐很好的證明了這個(gè)結(jié)論，所以可以只設(shè)計(jì)一到兩個(gè)側(cè)線出口。

進(jìn)料板的第28塊用于提取。通過對(duì)側(cè)線抽出的富氨蒸汽的分析，軟件模擬結(jié)果和實(shí)際結(jié)果表明，氨中二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5%和0.9%，而氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為16.9%和15.7%。側(cè)線氨氣的氨含量更高，更有利于氨的濃縮和提純。軟件模擬結(jié)果能很好地反映側(cè)線氨氣的實(shí)際組成。

7.結(jié)論

傳統(tǒng)的煤氣化廢水往往難以得到良好的處理效果。如果采用汽提塔煤氣化廢水處理系統(tǒng)，側(cè)線采出量控制在9%左右，可以獲得較好的處理效果，可以有效去除廢水中的酸性氣體和氨，降低廢水的pH值，對(duì)后續(xù)工藝非常有利。在實(shí)際應(yīng)用過程中，各種參數(shù)的選擇非常重要，尤其是提取量和提取位置的選擇。在實(shí)際選擇過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。如果有條件，可以用工藝生產(chǎn)軟件模擬，尋找最佳數(shù)量，達(dá)到理想的工藝處理效果。(來源:浦城清潔能源化工有限公司)

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