煤气化系统黑水絮凝问题研究

第5期中氮肥 No.52014年9月 M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressSep.2014煤气化系统黑水絮凝问题研究康红欣,王肇君,王堃,丛晓东(中海油天津化工研究设计院,天津300131)摘要]针对某化工公司煤气化黑灰水系统的特点,通过絮凝试验进行了有机絮凝剂的选型,并且进行了有机高分子絮凝剂与灰水阻垢分散剂的配伍试验,确定了适合现场煤气化黑灰水的有机絮凝剂型号及用量。关键词]煤气化;黑灰水;絮凝;絮凝剂;阻垢分散中图分类号]TQ546【文献标志码]B【文章编1004-9932(201405-0062-03 Study on Coal Gasification System Black Water Flocculation Problem KANG Hongxin, WANG Zhaojun, WANG Kun, CONG Xiaodong (CNOOC Tianjin Chemical Research and Design Institute, Tianjin 300131, China) Abstract: Aiming at the characteristics of coal gasification black and grey water system of certain chemical company, the model and quantity of organic flocculent appropriate to coal gasification black and grey water has been determined by means of flocculation test and compatibility test of organic polymer flocculent and grey wa- ter scale inhibitor and dispersant. Key Words: coal gasification; black and grey water; flocculation; flocculent; scale inhibition and dispersion0引言1煤气化系统黑水絮凝剂的选择依据某化工公司的煤气化系统自开车以来一直使煤气化系统黑灰水的一般特点是高温、高用阴离子高分子黑水絮凝剂TA2和灰水阻垢分压、高硬、高碱、高悬浮物。黑水中固体悬浮物散剂TS-230进行其系统的黑灰水处理,取得了较多,且以无机悬浮物居多,絮凝处理后的灰水良好的应用效果。由于煤源紧张,该公司煤气化添加阻垢分散剂后还将在高温高压的环境下运系统于2010年7月4日将原料煤改用了神华煤。行,因此黑水絮凝剂必须具有以下特点。由于神华煤的灰分较高,成分也不同于以前的煤(1)具有良好的絮凝效果。黑水中含有大种,导致煤气化黑水中固体悬浮物的种类、粒径量的固体悬浮物,因此,要求絮凝剂必须能有效和含量都产生了较大变化,使得原用的黑水絮凝地絮凝黑水中的固体悬浮物,减小灰水系统的处剂TS-A2的絮凝沉降效果变差,絮凝沉降后的灰理难度。水浊度上升,加大了后续灰水阻垢分散的处理难(2)与灰水系统的阻垢分散剂具有良好的度,进而影响了煤气化系统的连续、稳定运行。配伍效果配伍效果不好,黑水絮凝不好,会使针对这一问题,我们对该公司煤气化系统黑灰水灰水中悬浮物过多,一方面悬浮物会吸附阻垢分絮凝剂的选择进行了新的试验研究,筛选出了适散剂,降低药剂的效果,另一方面悬浮物会成为合目前现场煤气化系统黑灰水的有机絮凝剂型号碳酸钙析出的晶核,增大碳酸钙垢产生的可能及用量。性;配伍效果不好,絮凝剂过量,一方面会造成浪费,另一方面部分絮凝剂残留在灰水中,对分【收稿日期】2014-01-23散剂的分散起反作用,影响阻垢分散剂的分散效作者简介]康红欣(1981-),女河北新乐人,工程师,硕士果因此,黑水絮凝剂与灰水系统的阻垢分散剂学位,主要从事工业水处理工作。必须具有良好的配伍效果。第5期康红欣等:煤气化系统黑水絮凝问题研究63(3)操作方便,成本较低。水浊度升高很多,给后续灰水的阻垢分散处理增2原黑水絮凝剂处理情况加了非常大的难度,目前煤气化系统现场黑水处理所用的絮凝剂TS-A2对于新的煤种已经不再适2010年7月,更换煤种前后原黑水絮凝剂用,须进行新的絮凝试验,以重新选择适合新TS-A2处理黑水后的灰水浊度见表1煤种气化黑水处理的絮凝剂。表12010年7月灰水浊度数据NTU日期灰水浊度日期灰水浊度3絮凝剂的选择试验07-012307-109407-023.1絮凝试验1707-1111007-031907-121573.1.1试验方法07-042607-13132取现场黑水样,搅拌下加入絮凝剂,再持续07-056007-14152搅拌约1min后静置,目视观察絮凝效果,同时07-069807-1513707-078507-16132取上清液测定其浊度。07-089607-17973.1.2试验条件及药剂种类07-098507-18115仪器浊度仪,烧杯等;注:7月4日更换煤种。絮凝温度75℃;由表1数据可以看出,7月4日现场更换煤药剂阴离子有机絮凝剂TS-A2、TS-A4,种之前,灰水浊度一直在20NTU左右,非常稳阳离子有机絮凝剂ts-cl、ts-c3、ts-c5、ts定,而7月4日更换煤种之后,灰水浊度迅速上6、SC9,无机絮凝剂聚铝、聚铁、聚铝铁升到50NTU以上,最高达到157NTU。可见,3.1.3试验结果更换煤种后,絮凝剂TS-A2的絮凝效果变差,灰不同絮凝剂的絮凝试验结果见表2。表2不同絮凝剂的絮凝试验结果药剂用量/mg·L-絮凝效果上清液浊度/NTU TS-A21絮团较大,沉降速度一般,上清液乳白,效果一般46.83 TS-A4絮团较大,沉降速度一般,上清液乳白,效果一般38.61 TS-CI絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好21.35 TS-C3 TS-C5111111上里絮团较大,沉降速度一般,上清液乳白,效果一般51.6絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好20.65 TS-C6絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好20.80 TS-C9絮团较大,沉降速度一般,上清液乳白,效果一般36.95聚铝11100絮团小,沉降速度慢,上清液较清澈,效果一般6.71聚铁100絮团小,沉降速度慢,上清液浑浊,效果较差超量程聚铝铁1005.44 TS-A22絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好33.2 TS-A42絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好25.32 TS-CI2絮团较大沉降速度较快,上清液清澈,效果较好11.75 TS-C32絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好37.32 TS-C52絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好12.37 TS-C62絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好13.7 TS-C92絮团较大,沉降速度较快,上清液清澈,效果较好26.35从不同絮凝剂的絮凝试验现象和数据,可以团小,沉降速度很慢,要达到较低的浊度需要较得到如下结论。长的沉降时间,而且会在絮凝后的灰水中带入一(1)单独使用无机絮凝剂,黑水中的微小定量的铝离子,加大了后续灰水阻垢分散处理及颗粒被吸附,上清液浊度较低,但絮凝形成的絮日常水质分析检测的难度,实际生产中有很大的64中氮肥第5期局限性。3.2.3试验结论(2)单独使用高分子有机絮凝剂,阳离子根据阳离子黑水絮凝剂T-l、TS-C5、TS-有机絮凝剂TS-C1、TS-C5、TS-C6表现良好,絮C6与灰水阻垢分散剂TS-230的配伍试验结果,凝速度较快,形成的絮团较大,上清液的浊度较可以得出以下结论。低,适合该公司的黑水絮凝要求。(1)灰水中残留絮凝剂对阻垢分散剂的阻(3)高分子有机絮凝剂加药量2mg/L的絮垢分散性能有一定影响,絮凝剂的残留量越大,凝效果比加药量1mg/L的要好,但是究竟选择对阻垢分散剂阻垢分散性能的影响也越大。在相何种加药浓度,还要考虑高分子有机絮凝剂和灰同的絮凝剂残留浓度下,絮凝剂TS-c1和TS-C5水阻垢分散剂的配伍性能。对阻垢分散剂阻垢分散性能的影响要小于絮凝剂3.2絮凝剂与灰水阻垢分散剂的配伍试验 TS-C6.根据各絮凝剂的絮凝试验结果,选择阳离子(2)通过加大灰水阻垢分散剂的用量可抵絮凝剂TS-1、T-C5和T-c6作为黑水絮凝剂,消一部分残留絮凝剂对阻垢分散剂阻垢分散性能进行与灰水阻垢分散剂TS-230的配伍试验。的影响。在上述试验中,絮凝剂TS-c和TS-C53.2.1絮凝剂残留浓度对灰水阻垢分散剂阻垢的表现要明显好于絮凝剂T-c6,TC1的表现分散性能的影响又稍好于Ts-C5测定上述3种阳离子絮凝剂不同残留浓度下阻垢分散剂TS-230的阻垢分散性能(水中的4结语Ca2+保有率),并与未加絮凝剂的空白样进行对该化工公司煤气化系统黑水中固体悬浮物主比,结果见表3。测定条件:Ca2+质量浓度240要是煤灰、夹带煤粉、尘粒等,在更换煤种后,mg/L,HCo3质量浓度732mg/L,pH=9,温系统黑水中固体悬浮物种类、粒径及含量发生变度80℃,保温时间10h化,原有的阴离子高分子絮凝剂TS-A2已不能适表3絮凝剂残留浓度对阻垢分散剂阻垢分散性能的影响应现场持续、稳定生产运行的需要,必须更换黑a2+保有率/%水絮凝剂。针对煤种变化,通过絮凝试验及絮凝絮凝剂残留絮凝剂絮凝剂絮凝剂剂与阻垢分散剂的配伍试验,认为采用阳离子高浓度/mg·L-空白TS-ITS-CStS-C6分子絮凝剂TS-C、加药浓度为1mg/L更加适097.7合于该煤气化系统黑水的絮凝处理。现场应用该0.294.193.282.8加药方案后,效果较好,黑水絮凝后浊度降低到0.589.388.679.320NTU以下0.886.284.474.63.2.2絮凝剂残留对灰水阻垢分散剂用量的[参考文献]影响1]黎军德士古水煤浆气化工艺概况[J]安徽化工,选择絮凝处理后水中絮凝剂的残留浓度为2001(1):46-490.2mg/L,测定不同阻垢分散剂浓度下阻垢分散[2]伟锋,于广锁,龚欣,等多喷嘴对置式煤气化技术J].氮肥技术,200829(6):1-5剂的阻垢分散性能,结果见表4。测定条件:[3】孙永才刘伟航天炉粉煤加压气化技术浅析[]中Ca2+质量浓度240mg/L,HCO3质量浓度732氮肥,2010(3):18-20mg/L,pH=9,温度80℃,保温时间10h【4]曹翼卫灰熔聚煤气化过程]山西化工1993(3)表4絮凝剂残留对阻垢分散剂用量的影响17-22阻垢分散剂Ca2+保有率/%[5]郑书忠工业水处理技术及化学品[M].北京:化学工业TS230浓度/10-6絮凝剂絮凝剂絮凝剂出版社,2010:366-367 TS-CI TS-CS TS-C66]郑淳之水处理剂和工业循环冷却水系统分析方法[M]北京:化学工业出版社2000:296-2975093.892.583.47]全国化学标准化技术委员会水处理剂分会循环冷却水水7596.294.585.2质及水处理剂标准应用指南[M].北京:化学工业出版10097.396.387.9社,2003:136-137