浅析煤气化废水处理新流程的模拟和优化

2022-11-30

近年来, 国家政府出台政策, 实行以煤化工企业为基础, 节能减排, 走向多元化发展, 但煤化工有许多影响因素, 如生产周期长, 前期投资较多, 生产技术水平高等。同时关于煤化工产品生产后的废料的处理也是当今研究的课题。如何提高资源的回收利用, 降低环境的污染等。

1 煤气化废水处理一般流程

煤化工主要运作方式为煤气化, 这是一个热化学过程, 即在高温条件下煤通过化学反应将沸点低的可燃物质转化为气体燃料一氧化碳, 氢气, 甲烷等。并在气化炉炉口处放置循环的冷水将气体冷却并将剩下的杂质废料进行洗涤, 得到纯净的气体燃料。但此过程中产生大量的污水, 含有高浓度的酚和氨, 影响后续生化段的处理效果。

对于煤气化污水的处理, 常用的处理方式分为五步骤:

1.1 通过沉降法或气浮法将污水中的游离油, 悬浊液, 乳状油和分离开来。

1.2 采用脱酸塔汽提污水中的酸性气体如C02、HZS等, 侧线回收富氨气并进一步压缩得到可回收的氨气。

1.3 运用苯、轻油、重苯、醋酸乙酷等有机溶液作为萃取剂, 将污染液中的酚萃取到萃取剂中, 再通过精馏使酚和萃取剂分离, 使萃取剂可以循环利用。

1.4 对污水进行生化处理, 一般用活性污泥法和生物过滤法创造出适合微生物生活的环境, 增加微生物的繁殖量, 是污水得到氧化分解。

1.5 将活性炭撒入污水中, 吸附污水中的有机物, 进一步降低污水中酚的含量, 得到干净的循环利用。

2 煤气化废水处理新流程的模拟

煤气水中主要成分是氨、硫化氢、二氧化碳、苯酚、酚及同系物等物质, 研究新的流程技术目的, 就是要将这些物质从废水中脱除掉。一般来说, 煤气水中的氨含量最高, 通常达到6000mg/L左右, 因此污水整体呈现出碱性特征。在进行二氧化碳和硫化氢等处理之后, p H值过高, 不利于酚的萃取, 萃取的条件要在p H<8条件下进行。

新流程技术所提出的方式, 是采用酸性气提塔将二氧化碳、硫化氢和氨同时脱除, 并在脱除的氨量对比的硫化氢量更大, 这样可以保证进入萃取过程的p H值低于污水, 呈现出中性或者弱酸性, 有利于接下来的处理工序。

3 煤气化废水处理新流程的优化

3.1 粗煤气水预处理

预处理指的是水进入离子交换装置或膜法或拖延装置前处理的过程, 包括凝聚、澄清、杀菌等处理技术。

预处理系统首先建立生水池, 生水泵, 去除水中的重金属如铁, 锰等。然后安装双滤料过滤器, 细砂过滤器, 反洗水泵, 反洗水池降低水中的钙镁硬度和重碳酸盐根, 以及配套的生物药物, 并在管道中加入次氯酸钠去除水中的有机物。采用活性炭将水中的细小颗粒以及胶体物完全吸附。

3.2 酚的萃取

优化酚的萃取, 通常是找到比原有萃取剂溶解度高的有机物代替原有萃取剂, 以提高萃取的效率。例如二异丙醚的溶解度就比一般萃取剂要高。

但有机物的萃取有诸多影响因素。例如温度和PH值。每一个化学反应都有相应的平衡常数。根据该反应为吸热反应还是放热反应, 来判断温度升高或降低对萃取的影响。二异丙醚萃取酚属于放热反应过程, 所以降低温度更有利于酚的萃取。我们知道通常酸性条件下, 有利于萃取反应。因此需要向污水中注入一定浓度的盐酸, 增加萃取率。

3.3 醚的回收纯度

对于醚的分离与回收, 通常有三种方式, 即分馏塔分离法, 催化蒸馏塔分离法以及泠凝回收技术法。但运用循环冷却方式时, 水的温度会随着运行的时间不断增高, 致使冷却的回收的效率降低。解决这一问题的方法即在冷却装置的下一步安置二次冷却装置, 确保醚可以充分冷却, 提高回收的效率。

4 结语

本论文通过对现有煤气化废水处理流程的探究, 提出新的流程方式。通过对煤气化废水处理新流程的模拟与运行, 发现新流程的回收效率有了大大的提高。较大比例的减少了污水中的有害物质以及酚氨, 醚等有害气体向空气中的排放量。改善了工作人员在煤气化废水处理的工作环境, 为工作人员的身体健康提供了有力的保障。虽然本论文提出的煤气化废水处理新流程的优势明显, 但是与原有流程相比, 新流程的消耗费用显著提高。这就意味着诸多中小企业无法承担高额的费用, 此方案不能进行大规模的生产运行。所以需要进一步的研究探索, 寻求更加经济的方式以满足各类企业, 提高化工企业的利润, 改善我们的生存环境。

摘要：煤炭作为全球主要能源资源, 同时是我国的蕴含数量最多的化石能源, 在社会发展和经济建设中发挥了重要的作用。随着近年来可持续发展观念的深入, 我国政府提出科学发展观的前提下, 将节能减排成为当前煤工业化加工的主要发展战略。由于煤加工后存在大量的废料如高容度的酚氨, 大量工业污水等严重污染环境。本论文对降低工业生产的成本, 提高煤的利用率, 以及对酚氨、醚的回收进行改革, 提高酚的萃取率进行了深入的研究, 并在一定程度上找到了解决方案。

关键词：节能减排,化工原料,污染环境,模拟优化