煤制甲醇节水技术分析 煤制甲醇节水技术分析

煤制甲醇节水技术分析

  • 期刊名字:化学工程
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  • 论文作者:曲顺利,张勇,朱艳艳
  • 作者单位:山东省化工规划设计院
  • 更新时间:2020-03-17
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论文简介

第38卷第10期化学工程Vol.38 No. 102010年10月CHEMICAL ENGINEERING( CHINA)Oect.2010煤制甲醇节水技术分析曲顺利,张勇, 朱艳艳(山东省化工规划设计院,山东济南250013)摘要:分析研究了国内煤制甲醇节水技术现状,目前采取的节水措施主要集中在重复利用工业用水(循环水和蒸汽冷凝液回收)、改善煤气化装置(干法除尘、提高蒸汽分解率等)、废水处理技术(废水阶梯利用、提高循环水浓缩倍数等)以及设备防漏快速堵漏修复技术等方面,但是与国外相比仍有很大差距,尚有很大节水潜力,因此亟需从技术和工程方面创新,采取切实可行的措施,推进工业节水进程。关键词:煤制甲醇;节水技术;节能减排中图分类号:TQ 09文献标识码:A文章编号: 105-954(2010) 10-0065-04Analysis of fresh water-saving technology in coal to methanolQU Shun-li, ZHANG Yong, ZHU Yan-yan( Shandong Chemical Planning & Design Institute , Jinan 250013 , Shandong Province , China)Abstract:The status of fresh water-saving in coal to methanol and related corporation in China was studied andanalyzed. Nowadays the main methods of water-saving is focused on repeat usage of industrial water ( includingcirculating water and process condensate recovery), the improvement of technical equipment ( dry dedustingsystem, steam dissociation rate enhancement and so on ),the technology of wastewater treatment ( stepwiseutilization of wastewater, increase of circulating water condensive multiple),equipment leak-proof technology andrapid blocking repair technology. However, there is a great potential of saving fresh water compared with othercountries. So technical and engineering innovations and feasible measurements are needed to advance the freshwater-saving proces.Key words:coal to methanol; technology of fresh water-saving; energy saving and emission reduction我国目前正逐步进人能源重化工时代,化学工国 、加拿大和墨西哥3国化工单位产值耗水量为业作为基础产业的地位将更加突出。化学工业是用.38 m/万元,仅为我国的1/2。单位产值用水量加大,水大户,约占全国耗水总量的5.3%" ,煤化工耗水不仅浪费了宝贵的水资源,更大问题是将直接加大废量比石油化工要高得多,万元产值综合耗水量约水的排放量,1 t新鲜水将产生0.2- -0.5 t的废水[2)。.100 t。从我国化学工业的布局结构看,现代石油和由于人们对环境的关注8益加强和环境保护法化学工业主要分布在发达地区,由于近年来经济的规日益严格地执行,节约用水将成为化工企业改善高速发展,结构性缺水日益严重,在华北地区,新鲜环境影响,提高经济效益的重要手段。这对于节能水价格最高已达5元/t以上,也就是说1 t甲醇仅新减排 ,将我国建设成为资源节约型、环境友好型社会鲜水费用就达到100 元左右。特别是近年来由于我具有深远的意义[36]。国能源化工需求不断增长,国际原油价格居高不下,本文综述了目前国内煤气化制甲醇及相关行业我国西部地区以丰富的煤炭资源为依托,迎来了煤所采取的节水措施,以期为同行提供有价值的参考。化工发展的新时代。但由于我国煤炭资源与水资源的逆向分布,水资源已成为西部各省发展煤化工产1国内甲醇及相关行 业采取的节水措施业的主要制约因素。1.1甲 醇企业生产及节水技术现状目前,化工行业用水状况与国际先进水平相比1.1.1工业 用水重复利用技术还存在很大差距,尚有很大节水潜力。据报道,美新能凤凰新能源有限公司造气采用粉煤加压气作者简介:曲顺利(1976- -) ,男,高级工程师,从事煤化工、液化天然气储运的设计工作.E mil:ynjulin@ 163. com。66●化学工程2010 年第38卷第10期化技术,合成气精制采用低温甲醇洗技术,采用循环甲醇合成界区机泵冷却水全部回收,并人循环水系水系统及蒸汽冷凝水回收再利用技术节水。统做循环水补水。鲁南化肥厂主体废水处理工艺采1.1.2 节水工艺装置用缺氧/好氧生化处理法(A/0) +反渗透法,主要.1.1.2.1煤气化装置除尘针对鲁化排放的工业废水和生活污水进行处理。污枣庄埃新斯新气体有限公司气化装置采用流化水处理流程大致如下:污水进入污水处理厂后先经床气化工艺。该工艺采用干法除尘,煤气进人布袋除过格栅过滤除去固体物质,然后汇入调节池进行水尘器除尘后,进- -步采用循环水直流喷淋除尘降温,质调节,调节池内设水下搅拌机,使各路进水与三级虽然比传统直流喷淋除尘产生的造气污水减少很多,处理的滤池反冲洗水和脱水机的压滤液混合均匀,但增加了布袋除尘器等设备的投资没有从根本上杜再由提升泵输送到初沉池,污水在初沉池内经过初绝造气污水的产生,仍然需要造气污水处理装置进行步沉淀,除去水中悬浮物,使固体悬浮物降低。初沉污水处理。若能优化工艺,完全取消循环水直流喷淋池出水汇合好氧池回流消化液和二沉池回流污泥进装置,则造气污水处理装置即可以取消,从而可以节人缺氧池,缺氧池出水进人耗氧池,耗氧池通过罗茨省大量投资和用地,而且更有利于环境保护。风机往污水中鼓入空气补充溶解氧,通过给水中各1.1.2.2造气装置提高蒸汽分解率种类型的微生物创造适宜的生存条件,利用它们的山东舜天化工集团公司使用一台造气炉进行实新陈代谢作用来除去水中各种污染物,从而达到净验,将原水夹套改造为热壁夹套,其做法保留原来水化出水的作用;耗氧池出水进人二沉池去除水中悬夹套的形状,在炉内壁高温区砌一层耐高温、抗热浮状态活性污泥,二沉池底部污泥部分进人污泥浓震、表面光滑的高级隔热瓷砖,瓷砖外为水夹套。此缩池。二级生化处理出水通过提升泵输送进人三级法可以在间歇制气、温度变化的过程中,充分发挥瓷深度处理系统,首先进人上流式污泥床(USB)反硝.砖导热性差的特点,使靠近夹套内壁环形区域的温化池,在厌氧条件下通过向来水补充碳源,水中的微度提上来,既减少炉内热损失,提高蒸汽分解率,发生物进- -步去除二级出水中带来的氮元素;USB反气量也得到提高,同时减少渣含碳量,减少了煤气中硝化池出水进人生物接触氧化池,去除外加碳源所二氧化碳含量和造气污水量。但是增加了每台热壁增加的COD,生物接触氧化池脱落的生物膜随出水夹套的投资成本,而且虽然减少了夹套产蒸汽量,但进人反应池与外加絮凝剂混合,水中的悬浮物通过仍采用水夹套,还要副产蒸汽。絮凝作用,形成大颗粒状物,进人沉淀池后通过重力山东鲁西化工股份有限公司二厂造气炉采用新沉淀作用使大部分固体悬浮物被除去,沉淀池出水技术一熔盐夹套替代水 夹套,从而提高蒸汽分解再通过由级配石英砂组成的滤池进一步降低出水的率,减少副产夹套蒸汽。该厂造气炉炉壁采用熔盐浊度和悬浮物指标。污水经过滤处理后送人反渗透冷却装置:煤气发生炉、煤气发生炉炉壁安装循环装置进一步处理, 反渗透产淡水送人工艺装置做循管,循环管人口与熔盐进入管道连接,熔盐进人管道环水补水,浓水外排。目前兖矿鲁南化肥厂污水处与工作泵连接,工作泵置人熔盐池内,循环管的出口理站运行良好,其经济效益及环境效益显著。与出口管道一端连接,出口管道另 -端与熔盐池连1.1.4 综合节水技术接并相通,出口管道上安装换热器。熔盐池内安装循环水处理工艺有敞开式和闭路式2种。2台通过管道与循环管连接的工作泵。敞开式(无压回水) :各用水单位换热后的热水1.1.3废水处理节水技术经回水沟流人热水池,由热水泵送往冷却塔,经填料鲁南化肥厂针对排放水质的不同,实施清污分分布器后降温流人冷水池加药处理,再经冷水泵加流,尽可能实现废水的资源化利用,另外针对全厂性压后,,送往各用水单位循环使用。其中质量分数.最终排水采用物化+生化+过滤+反渗透组合工艺5%左右的水由热水泵出口到过滤器经过滤后直接进行处理。鲁南化肥厂目前在废水梯级利用等方面到冷水池,经冷水泵加压后,送往各用水单位[”。做了以下工作:①综合利用甲醇废水,送往气化磨制闭路式(有压回水):用水单位换热器换热后的煤浆,做到废水资源化处理,减少了污染和治理耗热水经回水管,至冷却塔由填料分布器后降温流入能;②含有H2S、NH,-N的变换冷凝液经热力除氧后冷水池,适量补水加药处理,水质稳定后由离心泵加送气化系统洗涤煤气,节约了煤气洗涤用水,杜绝了压送至各用水单位,循环使用,其中-部分水经机械净化界区废水的排放;③气化界区、甲醇净化界区、过滤器过滤后送到冷水池8。曲顺利等煤制甲醇节水技 术分析●67造气污水水处理工艺,冷却洗涤后的热水经回水1.1.5.2污水源头治理沟流人平流沉淀池,由热水泵送往冷却塔,经填料分对于脱硫造气污水治理,采取3项技术措施:布器后降温流人冷水池,经冷水泵加压后循环使用。①深度净化水质。 徐州水处理厂特为处理造气水设临沂红日阿康、久泰能源有限公司应用的主要计了“微涡流塔板澄清器" ,它是一一个集高速混合、节水措施:①工艺上提高造气的蒸汽分解率、精馏在微涡流动力下的分步絮凝、高效固液分离诸功能废水处理回用、提高除盐水的回收率、提高循环水的于-身的高效、新型造气污水净化专用设备。②强浓缩倍数严控锅炉工艺指标减少排污量、提高各凉化水质冷却。冷却水温高不利生产,降低水温是生水塔收水率等;②管理上主要是控制跑冒滴漏、各产要求,由于橫流式内部填料表面积大,二侧进风冷用水点加装水表定量控制。却效果好,造价也低。填料又是二侧多层叠放地面山东明水大化集团明泉化肥厂应用的主要节水布置,中间内置走道,便于在生产中可随时进人用压措施:①提高循环水的浓缩倍数、减少置换次数、减力水冲洗填料,因此采用横流式冷却塔降温。③水少一次水用量、提高蒸汽利用率;②管理上成立专质调整,脱硫造气污水长期运行,必然会带来各种物门的节水小组,对岗位跑冒滴漏进行专项检查。质的富集,破坏了原来的平衡,又产生新的动态平1.1.5水处理厂 对甲醇企业污水处理方法及工艺衡,因造气循环水中有蒸汽冷凝水不断补充,水质较徐州水处理研究所针对甲醇生产的污水零排放好,一般不会产生结垢,即使需要处理也可以采用加目标要求造气污水循环系统(脱硫水循环系统)、甲药方法解决。醇废液回用、蒸汽冷凝液回收、终端废水生化处理及对于循环水系统节水唯一手 段-提高浓缩倍回用、循环水提浓减排等,均采取了不同的节水措数,实施增浓减排技术。为此,水处理厂采用了以下施,并提出了“先抓源头,治好末端,中水回用”处理措施,不仅使循环水实现零排放,而且运行费用也较方案。低。①补水采用浅除盐水,浅除盐水处理成本相对1.1.5.1脱盐水站 .较低,水质远远满足循环水闭路要求;②增加高效旁对于循环水及锅炉补水,采用图1所示处理工滤器,水处理所开发了一种稀土双均粒填料,是- -种艺。换代产品,均匀呈球型填料增加了截污力,表面进行C次水和-[双家用困-CO.3-水初[朝]稀土处理,使其带正电荷,可吸引杂质(杂质带负除湖一遮困团困→尔]-本箱一树明闲电)。这种截污、吸附双功能的新型填料,截污力高于石英砂,反洗水减少,可满足增浓后对净水的要水期一[菜-→锅切求,保证循环水在高倍运行下水质清洁;③增设旁滤送循环水补水反洗水澄清回用装置,旁滤器反洗水利用本循环系图1循环水及锅炉补水处理工艺统的水,此水只是悬浮物高,含盐量并不高。旁滤反Fig.1 Treatment process of circulating and boiler feed water洗水及脱盐水站反洗水通过集水池收集起来,经澄清器处理后,清水返回系统,循环水才做到真正的闭该工艺具有以下特点:①2种水处理工艺(浅除路循环。泥水送至造气污水凉晒池凉干实现循环水盐水供循环用,脱盐水供锅炉)共建- -处,省钱,好零排放;④增设加药装置。为保证循环水水质的相管理;②分质供水,处理费用低;③工艺省水,废水易对均匀稳定,利用加药装置连续加药。消耗,可实现零排放。对于含油污水处理,水处理所新研究的“一元净再生废水处理流程,采用图2所示处理工艺。油器”,将压缩、变换、脱碳各处油水分离器内经分离阳再牛污水水池+[泵]过滤器→后,利用气体将含油污水压人集油罐(设地面、戴防雨帽) ,利用罐内油污水静压,将油污水自流人一元净油一浓水池+增湿闸口级特种膜处理一亡级特种膜处理h闲器内。先进人粗粒化反应室,使呈分散的微小油滴经中反应后形成大油滴,再进人分离室,浮油和大油滴利圆西生污水+水池-[泵了过德图间用上浮力从水中浮出,进入贮油层,达到一定厚度定一级待种膜处用一二级特种膜处理厂 道期从油层中排出部分浮油人油桶,进一步处理 回收或图2再生废水处理工艺外售。下降油污水再和专用除油净(药剂)反应,将水Fig.2 Treatment proces of reproduced wastewater包油( 0/W)形乳化油进行破乳分离。浮油经斜板分●68●化学工程2010年第38卷第10期离而上浮除去,溶解油则吸附在药剂形成的絮状体吸低,泥饼外运时可避免污水四处流淌的现象发生,操附物质上,在重力作用下,下沉于器底,定期排出。处作环境相对干净,节省了污泥浓缩池及泥饼压滤厂理后合格水排人循环水代替补充水用。房,故占地面积较小,但该工艺不宜用在低浊度废水1.1.5.3末端处理处理中,以避免真空抽滤设备闲置率较高。另外,该序列间歇式活性污泥法(A/SBR)短程硝化工工艺流程- -次性相对投资较大。艺与传统工艺相比,具有3个突破点:①可降低投资1.2.2.3综合污水及处理费用,突破技术保障;②总氮脱除率高,出水济南钢铁集团在锅炉房节水及综合污水处理水质好,突破技术保障;③抗负荷冲击性好,突破技设施及除盐水反渗透系统及装置方面具有先进的术保障。技术及经验。该公司采用世界先进水平的污水处.尽管对源头作了全面处理,但末端还是要上的,理技术,系统工艺与装备属国内领先水平。工程一是处 理少量污水达标回用,二是应付事故排水或包括2部分:污水处理+脱盐水处理。污水处理跑冒滴漏。结果表明,从技术和经济角度上看,无论部分采用高密度沉淀池+V型滤池相结合的国际是投资费用还是运行费用,采用零排放技术是经济先进工艺技术,在去除了污水中的悬浮物的同时,.可行的。还去除了硬度、有机物及部分盐分;除盐水站采用1.2相关企业生产及节水现状的超滤+反渗透全膜法工艺技术,反渗透装置是1.2.1工业用水重复 利用技术系统中最主要的脱盐水装置,在高于溶液渗透压兖矿国泰化工有限公司醋酸扩产项目的配套组的作用下利用反渗透膜的特性除去水中绝大部分成部分,新建循环流化床锅炉及配套工程,一次水用的可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。经超滤预水主要是脱盐水站用水、气力除灰用水、车间化验、处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组.生活用水等。机泵冷却用水由原厂区循环水管网供件,水分子和极少量的小相对分子质量物质通过给。醋酸扩产使用的蒸汽部分冷凝回收循环使用。膜层,经产水管注人反渗透除盐水箱。1.2.2污水处理工艺1.2.2.4酸性废水1.2.2.1造气污水济南裕兴化工公司产生的废水主要是酸性废内蒙古通辽梅花生物科技有限公司合成氨装置水,污水处理站主体工艺采用中和氧化工艺,采用石采用恩德造气炉,简称造气污水含尘量大且悬浮颗灰乳作中和氧化剂,中和氧化出水排至沉淀池,上清粒较细。目前该公司造气污水采用平流式沉淀池+液排至回用水池,底部泥渣排人污泥浓缩池,浓缩后微涡流斜管沉淀塔+冷却塔处理流程:平流式沉淀泥渣混合物泵至板框压滤机压榨脱水,得到泥饼含池底部污泥由吸泥机吸出排入集灰池后,由泵提升水率降低,泥饼外运综合利用,压榨出水与沉淀池出至污泥浓缩池进一步浓缩 ,浓缩池出水排人平流式水排人回用水池,回用水池中部分水可用来化灰、冲沉淀池,浓缩污泥送至污泥脱水厂房进行压榨脱水,洗管道及设备,多余的水达标外排。该法存在的主泥饼综合利用。但是由于恩德炉造气废水含尘量要问题:①化灰工段操作环境比较差,尤其是破碎等大,平流式沉淀池底部积泥较快,吸泥机来不及吸岗位,空气含尘量大;②采用石灰乳作中和剂,管道泥,易造成沉淀池容有效利用率降低,有时会出现造结垢比较严重,疏通频繁;③中和氧化工段操作或管气污水到处流淌,污水处理站内操作环境较差。另理不当,管道腐蚀严重;④污泥脱水工段散落在地上外微涡流斜管沉淀池内部由于锥体夹角的限制,水的泥饼渗出水四处流淌,操作环境差。流很难形成涡流状态,降低了悬浮物的沉降效果。1.2.2.5含 油废水处理1.2.2.2冲渣 灰水处理胜利石油管理局石化总厂‘含油废水处理站主要自贡鸿鹤化工股份有限公司主要排放废水为锅功能是负责处理胜利石化总厂、精细化工区及东营炉除尘、冲渣水。目前,动力公司对含尘废水处理采区化工厂排放的含油污水、生产废水及含油雨水等, .用平流式沉淀池(2格,切换操作)与净水器联合净并最终实现达标排放。主要采用隔油、浮选及A/0化工艺,污泥脱水采用真空抽滤出水,污泥含水率降生化处理工艺,处理出水满足《污水综合排放标准》低。该工艺对含尘浓度高的废水有较好的处理效二级排放标准。该工艺虽能实现污水的达标排放,果,如锅炉冲渣水、水膜除尘废水等高浊度废水,污但随着水资源的日益匮乏,污水排放将造成严重的泥脱水采用真空抽滤方式运行,可将泥饼含水率降水资源浪费。[下转第72页]●72●化学工程2010年第38卷第10期η油品黏度,Pa.s[5] REJANE D C 0, ARNO K, HORACIO A V. 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