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褐煤氣化煤氣廢水預(yù)處理裝置的改進(jìn)

文檔作者：耿慶文袁亞民蓋恒軍文檔來(lái)源： 1．云南煤化工集團(tuán)有限公司 2．云南解化化工分公司 3．青島科技大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月14日
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第4期(總第161期)
2012年8月
煤化工
Coal Chemical Indus
No．4(Total No．161)
Aug．2012
褐煤氣化煤氣廢水預(yù)處理裝置的改進(jìn)
耿慶文1，袁亞民 ，蓋恒軍
(1．云南煤化工集團(tuán)有限公司，云南昆明650231；
2．云南解化化工分公司，云南紅河661600；3．青島科技大學(xué)，山東青島266042)
摘要針對(duì)煤氣化廢水預(yù)處理脫酸脫氨段存在的處理能力不足、效率低下等問(wèn)題，提出了改進(jìn)的方案。
通過(guò)提高塔設(shè)計(jì)壓力和優(yōu)化工藝流程，出水中殘留的NH。質(zhì)量濃度保持在200 mg／L以下，殘留的H2S質(zhì)量濃度
低于50 mg／L，完全滿(mǎn)足了生化段的工藝要求，大大提高了生化段的實(shí)際處理能力。改造后，年副產(chǎn)液氨1．8萬(wàn)
t左右，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
關(guān)鍵詞煤氣化廢水，預(yù)處理裝置，脫酸，脫氨
文章編號(hào)：1005—9598(2012)一04—0053—03 中圖分類(lèi)號(hào)：TO09 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
云南解化化工分公司(簡(jiǎn)稱(chēng)解化公司)以小龍譚
褐煤為原料，采用魯奇氣化和碎煤熔渣氣化工藝生產(chǎn)
化肥、甲醇、二甲醚等產(chǎn)品。這兩種氣化工藝具有能耗
低、氧耗少、冷煤氣效率高、煤種適用廣等優(yōu)點(diǎn)，但在
生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高污染廢水，含有酚、氨、
c0。、脂肪酸、油類(lèi)等污染物。解化公司原采用中油萃
取脫酚，再進(jìn)行常壓脫酸脫氨的預(yù)處理工藝，降低污
染物負(fù)荷后，再進(jìn)行生化處理，但由于水質(zhì)水量的變
化，原有的煤氣水預(yù)處理裝置已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝
的要求，大大限制了生化裝置的處理能力，并影響其
正常運(yùn)行，不能滿(mǎn)足環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的要求。對(duì)解
化公司原有煤氣水預(yù)處理常壓脫酸脫氨段的加壓工
藝的裝置改造于2009年底開(kāi)工建設(shè)，由賽鼎工程有
限公司(原化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院)設(shè)計(jì)，2010年6月
建成并開(kāi)始化工投料試車(chē)。通過(guò)裝置的改造，提高了
廢水中氨與酸性氣體的脫除率，滿(mǎn)足了生化工藝的要
求，副產(chǎn)的粗氨氣經(jīng)精制可以加工成液氨而得以回收
利用。該裝置的改造，可為加壓熔渣氣化技術(shù)推廣使
用奠定一定的基礎(chǔ)，為相關(guān)企業(yè)的污水治理提供參考。
1 原酚回收裝置脫酸脫氨段工藝流程
原設(shè)計(jì)采取圖1所示流程對(duì)廢水進(jìn)行汽提脫酸
和脫氨，脫酸塔和脫氨塔都采取微正壓操作，從中油
預(yù)洗來(lái)的酚水分成兩路，一路經(jīng)換熱器與循環(huán)水換熱
冷卻至37℃～40℃ ，作為脫酸塔填料上段冷進(jìn)料，以
控制塔頂溫度；另一路經(jīng)兩次換熱至80℃左右，作為
脫酸塔的熱進(jìn)料。塔頂出來(lái)的酸性氣經(jīng)冷卻器冷卻到
40℃～60℃進(jìn)入分液罐，分離出凝液，酸性氣體靠自
壓送至廢氣焚燒爐焚燒排放。脫酸塔底用蒸汽加熱控
制溫度，控制塔底廢水中co2質(zhì)量濃度小于2．0 g／L
后送脫氨塔。
圖1 改進(jìn)前魯奇廢水脫酸和脫氨工藝流程示意圖
脫酸塔來(lái)廢水進(jìn)入脫氨塔。脫氨塔塔底再沸器用
低壓蒸汽加熱，控制塔底溫度100℃ ，保證煤氣水中
氨質(zhì)量濃度小于800 mg／L，進(jìn)入后續(xù)裝置。
脫酸塔和脫氨塔主要操作參數(shù)見(jiàn)下頁(yè)表1。
收稿日期：2012—04—09
作者簡(jiǎn)介：耿慶文(1970一)，男，山東淄博，工程師，1992年畢業(yè)于云南化工專(zhuān)科學(xué)?；すに噷?zhuān)業(yè)，從事節(jié)能環(huán)保技術(shù)管
理工作，E-mai l：gqw123@126．com。
一54一 煤化工 2012年第4期
表1 脫酸塔和脫氨塔主要操作參數(shù)
進(jìn)料溫度／℃ 塔內(nèi)溫度／℃
l
坩 什 上部 中部塔頂塔底
脫酸塔3 m填料，9塊篩板35～40 80 65 98
脫氨塔 3O塊斜孑L塔板 6O 85 99 100
進(jìn)入系統(tǒng)的廢水中酸性氣體和氨質(zhì)量濃度：N
約10 000 mg／L、CO2約18 000 mg／L、H2S約600 mg／L。
出脫酸、脫氨裝置設(shè)計(jì)指標(biāo)為：c0。質(zhì)量濃度<2 000
mg／L、NH 質(zhì)量濃度<800 mg／L。
實(shí)際運(yùn)行中，脫酸和脫氨效果很不理想，cO 脫除
率不到90％，殘留的cO 質(zhì)量濃度在2 000 mg／L以上，
殘留氨質(zhì)量濃度超過(guò)800 mg／L，不但造成后續(xù)氨精制
段結(jié)晶堵塞問(wèn)題，使氨精制裝置難以正常生產(chǎn)，還嚴(yán)
重影響生化系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理能力100 mVh的生
化裝置僅能達(dá)標(biāo)處理35 m3／h～40 m3／h含酚廢水。
2 原設(shè)計(jì)中脫酸脫氨工序存在的問(wèn)題
2．1 脫酸時(shí)的溫度和壓力過(guò)低
c0 在廢水中以離子態(tài)和游離態(tài)兩大類(lèi)型存在，
存在以下電離平衡關(guān)系：
CO2+2H20~ HCO；+H30 (1)
HCO3+H20 — C03 +H30 (2)
NH3+HCO3 NH2COO一+H20 (3)
2H20~ H30 +0H一 (4)
在設(shè)計(jì)操作溫度下，在脫酸塔塔釜液相中的c0。
主要以HCO~等各種離子態(tài)存在，游離態(tài)c0。含量極
少，而離子態(tài)的C0 因不具有揮發(fā)性而無(wú)法直接脫除口]。
要提高cO 脫除率，必須促使c0。由離子態(tài)向游離態(tài)
轉(zhuǎn)化，即降低反應(yīng)平衡常數(shù)、促進(jìn)式(1)～式(3)所描
述的反應(yīng)平衡向左偏移。溫度是影響反應(yīng)平衡常數(shù)的
主要因素，根據(jù)平衡常數(shù)與溫度問(wèn)的關(guān)系，適當(dāng)提高
脫酸塔的操作溫度，理論上能提高cO 的脫除率。
2．2 脫酸塔塔板數(shù)不足
脫酸塔的塔板數(shù)只有9塊，經(jīng)計(jì)算分析，塔板數(shù)
嚴(yán)重不足，提高塔板數(shù)可以明顯提升脫酸效率 ]，但
塔板數(shù)提高至30塊時(shí)，脫除效率的提升已經(jīng)不明顯。
2．3 脫氨塔的塔板數(shù)不足，且稀氨水采出濃度過(guò)低
脫氨塔中設(shè)置了30塊斜孔塔板。實(shí)際生產(chǎn)中，該
塔的分離能力不能滿(mǎn)足工藝需要。為了降低廢水中氨
的殘留量，被迫將塔頂采出率提高至30％，而相似的
工業(yè)體系中，設(shè)置一級(jí)回流時(shí)的采出率只有12％～
16％。采出率過(guò)高，一方面造成了能耗過(guò)高，另一方而
降低了塔頂回收稀氨水的濃度和利用價(jià)值。因此，有
必要提高該塔的塔板數(shù)以提高塔的分離能力。
另外，為了降低后續(xù)氨精制的負(fù)荷，考慮采取多
級(jí)分凝技術(shù)以改善粗氨質(zhì)量，這就需要汽提出的氨蒸
汽具有較高的溫度和壓力，因而，脫氨塔的操作壓力
也需適當(dāng)提高。
2．4 脫酸塔塔頂?shù)南礈焖窗l(fā)揮作用
原設(shè)計(jì)中，脫酸塔塔頂?shù)乃嵝詺怏w經(jīng)部分冷凝
后，酸性氣體還需進(jìn)入洗滌塔，由溫度較低的廢水將
酸氣中的氨氣洗滌下來(lái)。但實(shí)際應(yīng)用中，該部分裝置
的管線(xiàn)經(jīng)常由于碳銨結(jié)晶而堵塞，一直未使用。
因此，決定取消洗滌塔，但控制脫酸塔塔頂溫度
不高于6O℃，以減少塔頂酸性氣中的氨含量。
3 改進(jìn)方案
根據(jù)魯奇氣化工藝的低壓蒸汽富余而中壓蒸汽
不足的特點(diǎn)，仍采取了雙塔配置進(jìn)行脫酸脫氨，對(duì)弼
塔的操作壓力的改造，在設(shè)計(jì)中都作了提高調(diào)整，脫
酸塔用低壓蒸汽加熱，以節(jié)約中壓蒸汽消耗，脫氨塔
則使用中壓蒸汽，以滿(mǎn)足塔加壓提溫的工藝要求。改
進(jìn)后的處理流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。改進(jìn)后脫酸塔和脫氨塔
的關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)計(jì)值分別見(jiàn)下頁(yè)表2和表3。
圖2 改進(jìn)后廢水脫酸和脫氨工藝流程示意圖
為了對(duì)脫氨塔塔板數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，研究了在保證氨
殘留量為100 mg／L的前提下，塔板數(shù)與脫氨塔再沸
器熱負(fù)荷的關(guān)系(見(jiàn)下頁(yè)圖3)。從圖3中可以看出，
熱負(fù)荷隨著塔板數(shù)的增加而呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)，因
而，增加塔板數(shù)可以降低能耗。但當(dāng)塔板數(shù)增加至48
塊時(shí)，變化趨勢(shì)已不明顯，故脫氨塔設(shè)置48塊塔板。
4 改造效果
4．1 加壓脫酸脫氨單元正常處理負(fù)荷達(dá)128 m3／h左
右(裝置設(shè)計(jì)能力130 m3／h)，出水中的氨質(zhì)量濃度能
2012年8月 耿慶文等：褐煤氣化煤氣廢水預(yù)處理裝置的改進(jìn) 55一
表2 改進(jìn)后脫酸塔關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)計(jì)值
冷進(jìn)
／kg
料量
" h-x
冷進(jìn)
／
料溫
~c
度 熱進(jìn)
／kg
料量
" h
熱進(jìn) 度 冷熱進(jìn)料比 塔頂
／~C
溫度 塔釜
／M
壓力
Pa
塔釜
／~
溫度
／ ℃ ? ”～ ? C
20 521 37～40 116 285 116～120 0．176(3：17) 40～60 0．32 137
表3 改進(jìn)后脫氨塔關(guān)鍵工藝參數(shù)設(shè)計(jì)值
塔度頂／'溫c 力塔釜／ 壓a 塔度釜／'溫c 率采出／％ 一級(jí)分凝罐
溫度／~c 壓力／MPa
二級(jí)分凝罐 三級(jí)分凝罐
溫度／'c 壓力／ a 溫度／'c 壓力／ a
140 0．5 161 12～20 120 130 0．45 80 100 0．40 40 60 0．35
58．
1 57．
56．
挺56．
55．
醵
51．
塔板數(shù)
圖3 塔板數(shù)與脫氨塔再沸器熱負(fù)荷的關(guān)系
穩(wěn)定在200 mg／L以下，殘留的c0?；緳z測(cè)不出，殘
留的H s質(zhì)量濃度低于50 mg／L，完全滿(mǎn)足了生化段
的相關(guān)要求，生化裝置的處理負(fù)荷由40 Ill。／h提高至
90 m3／h以上，且實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
4．2 該裝置副產(chǎn)的粗氨氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)98％以上，經(jīng)氨
精制系統(tǒng)處理，可以加工成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99．5％的液氨，
可以作商品銷(xiāo)售或作為鍋爐煙氣脫硫原料使用，每年
可以直接回收利用液氨約1．8萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
參考文獻(xiàn)：
[1] Lee D，Lee J M，Lee S Y，et a1．Dynamic Simula—
tion of the Sour Water Stripping Process and Modi—
fied Structure for Effective Pressure Control
[JJ．Transactions of the Institution of Chemical
Engineers(Part A)，2002，80(3)：167．
[2]蓋恒軍，江燕斌，錢(qián)宇．煤氣化含酚廢水處理瓶頸分
析和技術(shù)改造[J]．化學(xué)工程，2007，35(8)：57-60．
Improvement of the Lignite Coal-gasification W astewater Pretreatment Unit
Geng Qingwen ，Yuan Yamin and Gai Hengjun
(1．Yunnan Coal-Chemistry Group Co．，Ltd．，Kunming Yunnan 650231，China；
2．Yunnan Jiehua Chem Group Co．，Ltd．，Honghe Yunnan 661600，China；
3．Qingdao University of Science and Technology，Qingdao Shandong 266042，China)
Abstract The bottleneck of the coal gasification wastewater pretreatment process was analyzed，and an improved
process for sour gas and ammonia stripping was proposed to evaluate the performance of ammonia and sour gas remova1．
W ith the developed design，the residual concentration of am monia，CO2，and H：S were reduced to less than 200 mg／L，
200 mg／L and 50 mg／L，respectively．This made biochemical treatment easier．From the debottlenecked units，18 000 tons
of liquid ammonia was produced as byproduct，and considerable economic benefits were gained．Successful experience can
be shared from the improvement of the pretreatment process by man y factories with similar units，which pave a sound way
for wider application of the gasification technology．
Key words coal gasification wastewater；pretreatment unit，sour gas removal，ammonia removal

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