酚氨煤气化污水化工流程处理新技术XXXX0202[兼容模式]

煤气化废水高浓酚氨回收处理技术陈赟博士华南理工大学2013年02月02日2技术联系人陈赟博士副研究员，硕士生导师[e-mail]3一、华南理工大学化工分离技术基础简介二、煤气化废水背景和技术现状三、精馏脱氨、溶剂萃取脱酚和回收的技术要点四、煤气化污水化工处理新流程的工业实施主要内容4华南理工大学类别个数学院24博士点80硕士点196本科专业74重点学科27博士后科研流动站15教育部直属重点大学，“211”、“985”高校一、华南理工大学化工分离技术基础简介5华南理工大学简介类别在册学生数研究生15465本科生25063留学生1251合计（人）41860学生基本情况（2010）类别人数教职工总计4461教师2317中科院院士3工程院院士4双聘院士26国家教学名师3长江学者14国家杰出青年基金获得者17博士生导师424硕士生导师914教职工情况SouthChinaUniversityofTechnology6化工学院过程系统工程研究中心承担国家、省部以及工业企业科研和技术开发项目。1、化工过程技术开发及流程模拟、优化、控制2、化工和能源过程系统的建模、模拟和系统分析3、化工过程运行安全与故障诊断技术4、化学产品工程7中煤集团黑龙江煤炭化工公司（集团）哈尔滨煤化工有限公司（原哈尔滨煤气化厂）8造气和回收分厂哈尔滨煤化工公司生产现场－依兰县达连河镇9气流床气化：要求所用煤的灰熔点和含灰量低。流化床气化：煤种适用范围广、污染小；但碳转化率低。固定床气化：可用劣质煤、氧耗量低、操作温度低；但粗煤气中含酚类、焦油等较多。二、煤气化废水背景和技术现状10三种煤气化工艺的废水水质废水中杂质/(mg/L)固定床（鲁奇炉）流化床（温克勒炉）气流床（德士古炉）酚1500～650020﹤10氨3500～900090001300～2700焦油﹤50010～20无甲酸化合物无无100～1200氢化物1～40510～30COD3500～23000200～300200～760二、煤气化废水背景和技术现状由于鲁奇炉或BGL炉气化产生的氢含量高，煤制天然气首选该类炉型。11煤制油、煤液化、煤气化、煤制氢、煤制天然气等煤化工过程酸性气体：硫化氢、二氧化碳等H2S,CO2氨（游离氨、固定氨）NH3,NH4+苯酚、多元酚（邻、间、对等）C6H5OH其他有机污染物，如油类、脂肪酸等鲁奇炉、BGL、页岩油干馏、煤焦油深加工过程产生的废水二、煤气化废水背景和技术现状12液态产品分离工艺煤气化污水酚氨回收生化处理达标排放煤焦油、污泥CO2、H2S、NH3、粗酚二、煤气化废水背景和技术现状13煤气化过程洗气废水。水质成份主要有酚、氨、二氧化碳、脂肪酸等污染物质。哈尔滨气化厂原水指标如下：主要污染物含量范围,mg/L实测值,mg/L单元酚3000-40003340多元酚1500-25001800总氨6700-102008500二氧化碳3000-80004500硫化氢50-20080脂肪酸2000-40003200油类500-1000550二、煤气化废水背景和技术现状14原有煤气化废水化工处理流程简图煤气化污水酚氨回收老流程：废水脱酸后，再萃取脱酚，水塔中回收二异丙醚及氨，酚塔回收二异丙醚和粗酚二、煤气化废水背景和技术现状1.脱酸塔对酸性气体(CO2和硫化氢)脱除率低，致使污水中CO2含量约2000mg·L-1；2.碳铵结晶严重；3.酚氨回收处理后的污水总酚含量介于1100~1300mg·L-1;4.转盘萃取塔萃取效率低；5.处理后的污水COD高达5000~6000，需要一倍水量稀释污水进生化处理。6.工艺原理问题：原料水pH值9-10.5，脱酸后进入萃取塔的废水pH值进一步提高，而溶剂萃取pH值通常希望低于8；二异丙醚对多元酚萃取分配系数非常低。原有酚氨回收流程状况：二、煤气化废水背景和技术现状16废水在装备中很快就发生堵塞。需要定期清洗。17冲洗塔板182004.5酚塔出水取样口水质19将脱氨前移至萃取之前的流程双塔单塔脱酸脱氨中，单塔能耗130~180kg蒸汽/吨水，双塔300~400kg蒸汽/吨水。20三、华南理工大学提出的新流程新流程特点：单塔加碱侧线抽出同时脱酸脱氨+MIBK溶剂萃取21单塔脱酸脱氨技术要点：将脱氨前提至萃取前，脱酸脱氨后为萃取脱酚营造优良的pH环境；单塔工艺较好地完成了脱酸脱氨的任务，比双塔更为节能。塔顶酸性气中，氨含量得到控制，避免塔顶管线出现碳铵结晶等问题；塔釜液中酸性气体和氨的含量较低，因而氨的收率较高；随着粗氨气进入到三级分凝系统的部分挥发酚，会随着三级分凝液循环回流至汽提塔。三、单塔加压汽提侧线脱氨专利技术22DIPE与MIBK对各种酚的萃取分配系数对比酚类物质分配系数二异丙醚甲基异丁基甲酮沸点68.3116水中溶解度，g/100g1.90.87苯酚36.5100邻苯二酚4.918.7间苯二酚2.117.9对苯二酚1.039.9连苯三酚—3.0偏苯三酚0.185.0对苯三酚—3.9三、脱酚萃取溶剂的选择和回收23•脱氨塔前提，与脱酸塔组成酸水汽提单塔同时脱酸脱氨•使用新型萃取溶剂，对单元酚、多元酚萃取分配系数都高•出水COD6000→2000，总酚1100→250，CO21500→痕量四、煤气化污水化工处理新流程的工业实施24主体装置建设安装中2425部分装置26第一期工程建成投产272008年8月，酚氨回收化工处理整体流程正式开工建设。28项目组技术人员在现场2930312008年废水蓄积池2010.08废水蓄积池32工厂废水经处理后，达标排入松花江。2010.08拍摄33改造前后处理后废水的水质情况比较：萃取剂加碱总氨，mg/LCO2，mg/L萃取前pH总酚，mg/L原水范围6700~102003000~8000-4500~6500原水实测850045009.85140处理后老流程DIPE加（脱氨塔）200~3001500~20009~10.51000~1400新流程DIPE不加800~1000痕量6~8700~800DIPE加100~250痕量6~8700~800MIBK加100~250痕量6~8~30034•将脱氨前提，并实现在一个塔里同时脱酸侧线出氨。酸性气和氨的同时脱除极大地降低了污水的pH值，有利于萃取的进一步进行。•采用我们的专利技术萃取剂。总酚含量由原有流程的1100~1300mg/L降低到250mg/L。MIBK在工业实际运行过程中损耗量大致为DIPE的六分之一，节约了处理成本。•原水COD两三万，总酚六七千，总氨八九千，酸性气四五千，经华南理工酚氨回收后，COD降至两千，总酚两三百，总氨两百左右，酸性气痕量。•酚氨回收效果好（酚80%→95%），酸性气成分在污水中几乎没有（60%→99%），COD低(6000→4000→2000)，完全满足后续生化需求。35日处理量5500吨的装置实施该技术后，酚氨回收工段出水总酚降至300mg·L-1左右，氨氮100-250mg·L-1，CO2痕量，COD脱除90%以上，使得后续生化处理顺利进行。经黑龙江省环境监测中心站检测，最终排放水质挥发酚0.007mg·L-1，氨氮0.042mg·L-1，化学需氧量54.8mg·L-1，达到污水综合排放国家一级标准。36发表论文2013煤气化废水处理中双侧线汽提塔的应用，化学工程，2012.08.31已录用2012煤气化废水处理中双侧线汽提塔加碱脱氨，现代化工，32（11）,88-90.2010ProcessDevelopment,Simulation,andIndustrialImplementationofANewCoal-GasificationWastewaterTreatmentInstallation，Ind.Eng.Chem.Res49,2874-28812009Novelsinglestripperwithside-drawtoremoveammoniaandsourgasforcoal-gasificationwastewatertreatmentandtheindustrialimplementation.Ind.Eng.Chem.Res.48,5816-5823.2009煤气化污水化工处理新流程,化工进展，2009，28（12）：1895-18992009煤气化污水化工处理的加碱汽提过程研究,现代化工,2009，29（8）：67-702008Conceptualdesignandretrofittingofthecoal-gasificationwastewatertreatmentprocess,Chemicalengineeringjournal[J],138:84-94.2007Liquid-LiquidEquilibriafortheQuaternarySystemMethylIsobutylKetone-Water-Phenol-Hydroquinone.FluidPhaseEquilibria[J],258:73-77.2007甲基异丁基酮-水-苯酚三元物系液液相平衡数据的测定与关联.化工学报，58(4)：805-809.2007煤气化废水处理过程瓶颈及改进措施分析.化学工程.35（8）：57-60.2007煤气化废水处理流程建模和全流程模拟.化学工程.35（6）：49-52.2006Liquid-LiquidEquilibriafortheTernarySystemMethylIsobutylKetone+Water+Hydroquinone.JournalofChemicalandEngineeringData[J],51(11):2107-2109.2006Solventextractionprocessdevelopmentandon-sitetrial-plantforphenolremovalfromindustrialcoal-gasificationwastewater.ChemEngJ[J],117(04):179-185.37发明专利2011单塔注碱加压汽提处理煤气化废水的方法及装置.CN101597092B，授权公告日：2011-05-11.2011一种处理含酚煤气化工业废水的方法.CN101597124B，授权公告日：2011-05-11.2011用于煤气化废水脱酚的填料萃取塔及萃取脱酚处理方法.CN200910192476.9，授权公告日：2011-07-062012一种处理含高浓度酚氨煤气化污水的方法.CN101665309B，授权公告日：2011-05-112012一种煤焦油加工废水的分离处理方法，201210145140.9，申请日：2012年05月11日2012一种高浓度酚氨废水的回收处理方法，201210145137.7，申请日：2012年05月11日部分联系的Lurgi/BGL水质及处理量39技术支持与服务•按《石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）内容规定》SHSG-052-2003的要求编制工艺包。•提供工艺说明（工艺原理及特点，主要的工艺操作条件，流程说明等）•提供工艺流程图（PID），带控制点的工艺物料流程图（PFD），设备布置图。•提供物料平衡、原料消耗及公用物料消耗量。•提供设备一览表，主要设备的详细的工艺设备数据表，附设备简图。•提供自控仪表相关的仪表数据表，安全阀数据表，分析化验项目表，界区条件表，卫生、安全、环保说明等。•岗位操作法编写、技术培训等服务。40请各位专家批评指正谢谢！