吳蓬興

（常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇常州 213025）

1 概述

當(dāng)今時(shí)代背景下，煤氣化工企業(yè)作為我國的一項(xiàng)重要工業(yè)企業(yè)，該企業(yè)的發(fā)展受到了來自世界的關(guān)注。其中，煤氣化工藝作為一種在人類社會(huì)中廣為應(yīng)用的一項(xiàng)煤氣化技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的高污染性的煤氣化廢水，而煤氣化廢水的成分往往相對(duì)復(fù)雜。由于煤氣化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中形成的煤氣化廢水中含有一些有害物質(zhì)，進(jìn)而在生化、過濾、反滲透等環(huán)節(jié)中不能采取常規(guī)的廢水處理技術(shù)，需要先將煤氣化廢水中存在的一些有害物質(zhì)進(jìn)行分離、回收處理，通過此種方案一方面可以從廢水中回收到一些有用物質(zhì)，進(jìn)而在工廠內(nèi)部形成一定經(jīng)濟(jì)效益，另一方面，可以利用分離、回收工作將煤氣化廢水中所含物質(zhì)能夠達(dá)到一般污水處理方法的進(jìn)水水質(zhì)要求，簡化污水處理工作。為此，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，做了新的研究。本文主要是以煤氣化工廠的煤氣化廢水化工分離工藝為研究基礎(chǔ)，在實(shí)際研究過程中主要以應(yīng)用流程模擬技術(shù)為主要研究技術(shù)，對(duì)煤氣化工業(yè)廢水的處理過程進(jìn)行了一個(gè)系統(tǒng)化的研究。

2 原煤氣化工污水處理工藝

基于煤炭的多方面使用特性，使得其頗受各行各業(yè)的重視，但需要意識(shí)到的是煤炭一方面給企業(yè)帶來了豐厚的利潤，一方面給人類社會(huì)賴以生存的自然環(huán)境帶來了巨大的負(fù)擔(dān)。在過去，人類社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)這一概念的認(rèn)知處于一個(gè)淺薄狀態(tài)，進(jìn)而人們只能看到煤炭開采給人類社會(huì)的利益，并沒有意識(shí)到因煤化工廠排放污水而給生態(tài)環(huán)境帶來的破壞。為改變這一不利發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)原煤氣化污水處理工藝進(jìn)行了一個(gè)系統(tǒng)化的分析。為此，利用一個(gè)簡單的結(jié)構(gòu)圖對(duì)原煤氣化污水分離工藝進(jìn)行了一個(gè)敘述。其中，煤氣化廢水在進(jìn)入脫酸塔之前主要分為冷、熱兩股水流，分別選擇從上部和中部進(jìn)入脫酸塔，之后會(huì)汽提出二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，直至冷卻到50℃就可以進(jìn)入轉(zhuǎn)盤萃取塔采用二異丙酚萃取脫酚。隨后萃取相泵入異丙醚回用。此外，萃余相進(jìn)入水塔，將從頂部采出溶解和夾帶的二乙丙醚供給冷凝后回用。綜上，該污水分離工藝主要由以下幾個(gè)部分組成：汽提脫酸、萃取脫酚、脫氧和溶劑回收。在實(shí)際執(zhí)行該分離工藝時(shí)，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足還存在著很多問題。這些問題將會(huì)降低污水分離工藝的實(shí)際工作效益，進(jìn)而不利于化工廠的污水排放工作，使之在實(shí)際運(yùn)行中還存在一定的漏洞。原煤氣化污水處理工藝存在的問題：①該工藝在運(yùn)行過程中脫酸塔對(duì)酸性氣體二氧化碳和硫化酸的脫除率十分低下。②水塔的加堿量較大，不符合經(jīng)濟(jì)化管理的理念。③脫酸塔塔釜出水的pH超出預(yù)期的數(shù)值，進(jìn)而降低了煤氣化污水分離工藝的萃取塔的萃取效率，影響工作進(jìn)度。④經(jīng)該污水分離工藝處理后的廢水酚含量和COD值仍舊超標(biāo)，且超標(biāo)后一般的生化工段無法處理該問題，將造成酚的大量浪費(fèi)等。以上這些將嚴(yán)重影響煤氣化污水化工處理工作的實(shí)際效率，甚至在實(shí)際運(yùn)行過程中很容易出現(xiàn)塔設(shè)備液泛和側(cè)采帶液等問題。

3 新工藝設(shè)計(jì)和工業(yè)應(yīng)用

3.1 熱力學(xué)模型

同石油石化工業(yè)的含硫污水不同，煤氣化廢水的組成成分中，酚、氨、二氧化碳、脂肪酸的含量較高，相對(duì)石油化工工業(yè)污水而言煤氣化廢水中硫化氫的含量較少。而在研究煤氣化廢水體系之間的氣液相平衡時(shí)，可以看到煤氣化污水的結(jié)構(gòu)組成上同一些油田污水相比具有一定程度的特殊性，在加堿計(jì)提過程中對(duì)酸性氣體和氨的脫除具有一定程度的影響。為此，基于熱力學(xué)模型，對(duì)煤氣化廢水的水質(zhì)進(jìn)行了如下分析：①煤氣化廢水的構(gòu)成中酸性氣體大多數(shù)為二氧化碳，其中含有少量的硫化氫，還有一類以游離形式存在的氨類物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠通過汽提的方式脫除。②煤氣化廢水中的酚含量較高，但多數(shù)為揮發(fā)酚，實(shí)際化工處理工藝中會(huì)將脫氨工序提前，促使汽提塔內(nèi)的pH降低，進(jìn)而在實(shí)際污水處理工藝中不需要考慮酚的離解平衡。

3.2 單塔模擬分析和工業(yè)應(yīng)用

以熱力學(xué)模型為研究基礎(chǔ)，煤氣化污水化工處理研究部門研發(fā)了以單塔模擬分析的新型廢水處理工藝。研究發(fā)現(xiàn)，此工藝主要有酸水汽提塔和三級(jí)分凝兩部分組成。酸水汽提塔真正意義上實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)塔內(nèi)同時(shí)脫除二氧化碳和硫化氫等酸性氣體和氨。該工藝的提出是基于石油石化處理含硫氨污水化工分離工藝提出的，由于煤氣化廢水體系中含較少硫化氨，使得在實(shí)際工藝處理程序上二者存在著較為明顯的差異。由此在單塔模擬分析過程中，工業(yè)廢水的三級(jí)分凝系統(tǒng)的主要作用是對(duì)煤氣化污水進(jìn)行氨提濃處理，以此給煤氣化廢水起到脫除脂肪酸和酚類的作用。如表1所示，對(duì)新工藝汽提和三級(jí)分凝系統(tǒng)的主要操作參數(shù)設(shè)計(jì)值進(jìn)行了分析。數(shù)據(jù)表明只有在煤氣化污水化工處理的加堿汽提過程中采取科學(xué)的研究方法，有針對(duì)性地加入適量的堿來調(diào)節(jié)塔釜的pH，才能夠真正意義上促進(jìn)廢水廢水中氨物質(zhì)的轉(zhuǎn)化工序，使得其能夠順序轉(zhuǎn)化為游離氨從中脫出，達(dá)到塔釜的出水指標(biāo)。

表1 新工藝汽提和三級(jí)分凝系統(tǒng)主要操作參數(shù)設(shè)計(jì)值

在單塔模擬分析和工業(yè)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，可以看到煤氣化污水化工處理過程中，要想做好污水處理工藝就必須考慮到很多內(nèi)在因素問題，結(jié)合熱力學(xué)模型技術(shù)，可以找到更適應(yīng)煤氣化化工處理加堿汽提的研究方案，進(jìn)而解決煤氣化廢水處理工作中存在的相關(guān)問題。

4 結(jié)束語

總之，在煤氣化污水化工處理的加堿汽提過程研究中，就煤氣化廢水處理工作主要考慮到了利用有效措施脫除污水中的酚類物質(zhì)，同時(shí)考慮到廢水內(nèi)涵物質(zhì)分離序列的問題，將脫氨工序提前處理，盡可能利用萃取脫酚工藝的pH，以此來提高脫酚效率。以此來達(dá)到在同一時(shí)間段內(nèi)的同一個(gè)塔下同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫酸、脫氨工作，加速煤氣汽化廢水處理效率。這一工藝的形成于煤氣化廢水處理領(lǐng)域而言有著深遠(yuǎn)的意義，煤氣化污水化工處理領(lǐng)域的人員也要在日常工作中不斷嘗試新的廢水處理技術(shù)，尋找到適合該行業(yè)污水處理工作的有效措施。