煤气化污水化工处理的加碱汽提过程研究

康海涛(哈尔滨石油学院， 黑龙江 哈尔滨 150100)

煤气化污水化工处理的加碱汽提过程研究

康海涛(哈尔滨石油学院， 黑龙江 哈尔滨 150100)

本文对原煤气化污水处理工艺进行了论述，指出了这一工艺的缺陷；针对新工艺设计和工业应用，分别从热力学模型及单塔模拟分析与工业应用两个方面加以探究，对应用中注意的问题进行了详细分析。

煤气化污水；污水处理；加碱汽提

1 原煤气化污水处理工艺

在原煤气化污水分离工艺流程当中，煤气化废水以冷、热2股的形式分别自上部及中上部流入脱酸塔，待汽提出二氧化碳、硫化氢等酸性气体后再将其冷却至50℃左右，然后转入转盘萃取塔在二异丙醚的作用下萃取脱酚。萃取相泵入酚塔对溶剂加以回收，精馏分离粗酚、二异丙醚以及二异丙醚则需要回用。萃余相进入水塔，从顶端位置采出溶解及夹带的二异丙醚，待其冷凝后回用；从侧线部位采出氨水汽，经过釜液处理后的废水则进入下一环节的生化处理工序。这一分离工艺主要分为汽提脱酸、萃取脱酚、脱氨和溶剂回收4个阶段[1]。在处理过程中，该分离工艺并不能做到十全十美，而是存在着一些不足，主要包括以下几个方面：第一，脱酸塔对于酸性气体，即二氧化碳和硫化氢的脱除率较低；第二，脱酸塔塔釜出水的pH值偏高，不利于萃取塔的萃取效率的提高，甚至会降低；第三，水塔的加碱量过大，加碱量以达到3t/d，因此无形中加大了生产成本方面的负担；第四，等到处理完毕之后，会出现废水酚含量和COD值超标的现象。一般来说，酚质量的浓度大约为800～400mg/L，而COD质量的浓度约为6000mg/L，这样的浓度已远远超出后续生化工段处理能力的上限，同时也会造成酚的浪费；第五，碳铵结晶的使用会引起塔及换热器等设备的严重结垢和堵塞问题，对设备的正常使用造成不利影响，降低了工作效率；第六，在运行过程当中，有时还会发生塔设备出现液泛或侧采带液等问题。

2 新工艺设计和工业应用

2.1 热力学模型

煤气化废水体系的建立，是以热力学模型为重要的技术基础，重点考虑的问题应在于其水质的复杂性。水质的组成成分与石油或石化工业的含硫污水有较大区别，其中含有大量的酚、氨、二氧化碳、脂肪酸等物质，而硫化氢的含量则相对少得多，同时还有一些以漂浮物形式存在的细煤灰和油等物质存在其中。酚、氨、二氧化碳、硫化氢、脂肪酸等都属于极性物质，尤其氨、二氧化碳和硫化氢在水溶液中是以带有挥发性的弱电解质形式存在的[2]。挥发性的弱电介质是以离子和分子为基本构成。在常规的温度及压力环境下，离子形式的挥发性电解质无法存在，气相中只能存在分子形式的挥发性电解质。计算气液平衡时，需要应用溶液的相平衡、液相的化学平衡方程以及质量平衡。如果对煤气化废水进行水质方面的全方位分析，并将其与含硫氨污水进行对照，从热力学的角度出发，需注意以下几点：

首先，由于酸性气体以二氧化碳为主，而硫化氢的含量较低。氨类物质多以离子的形式存在，因而通过汽提的方式易于进行脱除。

其次，废水中大量存在酚类物质，且多具有挥发性。如果脱氨工序提前，汽提塔内的pH值就会下降至7以下，因此，挥发酚能够以分子形式存在，可忽视酚的离解平衡。

最后，脂肪酸类物质中乙酸含量超标，进一步降低了整个体系的pH值，给固定氨转化为离子脱除带来困难。

2.2 单塔模拟分析和工业应用

在单塔模拟分析系统中，引入了ASPENPLUS来分析单塔脱酸脱氨工艺。可以发现，该工艺是由石油工业污水化工分离工艺引入，但在废水体系及处理标准上存在较大差异，需要另外设置合适的工艺参数。其中煤气化废水中硫化氢的含量较少，而三级分凝系统此时的核心功能并非是在于处理含硫氨污水中的固硫作用，而是对氨提浓过程的同时进行脂肪酸及酚类物质的脱除作用[3]。由于煤气化废水中大量存在脂肪酸类成分，使得塔釜液的pH偏低，不仅使氨类的脱除过程带来困难，同时也会破坏塔釜出水的水质，进而给后续萃取工艺带来负面影响。而如果采用化学的手段来处理，就比较容易达到塔釜出水指标。而在实际工业领域，还需添加质量分数为25%～30%的氢氧化钠溶液。

3 结语

本文通过对煤气化污水化工处理的加碱汽提过程进行研究分析，指出应对现有的煤气化污水化工处理进行改进，从而避免产生问题。本文对原煤气化污水处理工艺进行了简要的概述，指出了这一处理方法的不足之处，同时又对新工艺设计和工业应用展开探讨，提出应将新工艺和新设计积极应用于工业实践。这一过程运用了石油石化工业领域处理含硫氨污水的汽提装置，但在设计理念方面有一定差异。

[1]盖恒军，江燕斌，钱宇，章莉娟，杨楚芬.煤气化废水处理过程瓶颈及改进措施分析[J].化学工程，2012，15(08)：165-166.

[2]钱宇，周志远，陈赟，余振江.煤气化废水酚氨分离回收系统的流程改造和工业实施[J].化工学报，2011，27(07)：108-109.

[3]任小花，崔兆杰.煤气化高浓度含酚废水萃取/反萃取脱酚技术研究[J].山东大学学报(工学版)，2010，10(01)：71-73.