淺析煤氣化廢水處理新流程的模擬和優化

陳晨（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內蒙古赤峰025350）

淺析煤氣化廢水處理新流程的模擬和優化

陳晨（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內蒙古赤峰025350）

煤炭作為全球主要能源資源，同時是我國的蘊含數量最多的化石能源，在社會發展和經濟建設中發揮了重要的作用。隨著近年來可持續發展觀念的深入，我國政府提出科學發展觀的前提下，將節能減排成為當前煤工業化加工的主要發展戰略。由于煤加工后存在大量的廢料如高容度的酚氨，大量工業污水等嚴重污染環境。本論文對降低工業生產的成本，提高煤的利用率，以及對酚氨、醚的回收進行改革，提高酚的萃取率進行了深入的研究，并在一定程度上找到了解決方案。

節能減排；化工原料；污染環境；模擬優化

近年來，國家政府出臺政策，實行以煤化工企業為基礎，節能減排，走向多元化發展，但煤化工有許多影響因素，如生產周期長，前期投資較多，生產技術水平高等。同時關于煤化工產品生產后的廢料的處理也是當今研究的課題。如何提高資源的回收利用，降低環境的污染等。

1　煤氣化廢水處理一般流程

煤化工主要運作方式為煤氣化，這是一個熱化學過程，即在高溫條件下煤通過化學反應將沸點低的可燃物質轉化為氣體燃料一氧化碳，氫氣，甲烷等。并在氣化爐爐口處放置循環的冷水將氣體冷卻并將剩下的雜質廢料進行洗滌，得到純凈的氣體燃料。但此過程中產生大量的污水，含有高濃度的酚和氨，影響后續生化段的處理效果。

對于煤氣化污水的處理，常用的處理方式分為五步驟：

1.1通過沉降法或氣浮法將污水中的游離油，懸濁液，乳狀油和分離開來。

1.2采用脫酸塔汽提污水中的酸性氣體如C02、HZS等，側線回收富氨氣并進一步壓縮得到可回收的氨氣。

1.3運用苯、輕油、重苯、醋酸乙酷等有機溶液作為萃取劑，將污染液中的酚萃取到萃取劑中，再通過精餾使酚和萃取劑分離，使萃取劑可以循環利用。

1.4對污水進行生化處理，一般用活性污泥法和生物過濾法創造出適合微生物生活的環境，增加微生物的繁殖量，是污水得到氧化分解。

1.5將活性炭撒入污水中，吸附污水中的有機物，進一步降低污水中酚的含量，得到干凈的循環利用。

2　煤氣化廢水處理新流程的模擬

煤氣水中主要成分是氨、硫化氫、二氧化碳、苯酚、酚及同系物等物質，研究新的流程技術目的，就是要將這些物質從廢水中脫除掉。一般來說，煤氣水中的氨含量最高，通常達到6000mg/L左右，因此污水整體呈現出堿性特征。在進行二氧化碳和硫化氫等處理之后，pH值過高，不利于酚的萃取，萃取的條件要在pH＜8條件下進行。

新流程技術所提出的方式，是采用酸性氣提塔將二氧化碳、硫化氫和氨同時脫除，并在脫除的氨量對比的硫化氫量更大，這樣可以保證進入萃取過程的pH值低于污水，呈現出中性或者弱酸性，有利于接下來的處理工序。

3　煤氣化廢水處理新流程的優化

3.1粗煤氣水預處理

預處理指的是水進入離子交換裝置或膜法或拖延裝置前處理的過程，包括凝聚、澄清、殺菌等處理技術。

預處理系統首先建立生水池，生水泵，去除水中的重金屬如鐵，錳等。然后安裝雙濾料過濾器，細砂過濾器，反洗水泵，反洗水池降低水中的鈣鎂硬度和重碳酸鹽根，以及配套的生物藥物，并在管道中加入次氯酸鈉去除水中的有機物。采用活性炭將水中的細小顆粒以及膠體物完全吸附。

3.2酚的萃取

優化酚的萃取，通常是找到比原有萃取劑溶解度高的有機物代替原有萃取劑，以提高萃取的效率。例如二異丙醚的溶解度就比一般萃取劑要高。

但有機物的萃取有諸多影響因素。例如溫度和PH值。每一個化學反應都有相應的平衡常數。根據該反應為吸熱反應還是放熱反應，來判斷溫度升高或降低對萃取的影響。二異丙醚萃取酚屬于放熱反應過程，所以降低溫度更有利于酚的萃取。我們知道通常酸性條件下，有利于萃取反應。因此需要向污水中注入一定濃度的鹽酸，增加萃取率。

3.3醚的回收純度

對于醚的分離與回收，通常有三種方式，即分餾塔分離法，催化蒸餾塔分離法以及泠凝回收技術法。但運用循環冷卻方式時，水的溫度會隨著運行的時間不斷增高，致使冷卻的回收的效率降低。解決這一問題的方法即在冷卻裝置的下一步安置二次冷卻裝置，確保醚可以充分冷卻，提高回收的效率。

4　結語

本論文通過對現有煤氣化廢水處理流程的探究，提出新的流程方式。通過對煤氣化廢水處理新流程的模擬與運行，發現新流程的回收效率有了大大的提高。較大比例的減少了污水中的有害物質以及酚氨，醚等有害氣體向空氣中的排放量。改善了工作人員在煤氣化廢水處理的工作環境，為工作人員的身體健康提供了有力的保障。雖然本論文提出的煤氣化廢水處理新流程的優勢明顯，但是與原有流程相比，新流程的消耗費用顯著提高。這就意味著諸多中小企業無法承擔高額的費用，此方案不能進行大規模的生產運行。所以需要進一步的研究探索，尋求更加經濟的方式以滿足各類企業，提高化工企業的利潤，改善我們的生存環境。

［1］雷勇.甲基叔丁基醚萃取煤氣化含酚廢水體系液液相平衡和流程模擬研究［D］.廣州：華南理工大學，2014.

［2］周偉.煤氣化廢水處理新流程的模擬和優化［D］.廣州：華南理工大學，2013.

［3］作者.煤氣化過程高濃度酚氨污水化工處理流程開發、模擬與工業實施［D］.廣州：華南理工大學，2011.

［4］馮大春，魯紅，余振江.煤氣化污水單塔加壓處理脫酸脫氨的研究［J］.化學工程，2010，38（9）：86-90.

陳晨（1987-），女，滿族，遼寧錦州人，畢業于沈陽化工大學化學工程與工藝專業，助理工程師，現主要從事煤氣化廢水中酚氨等物質的提取工作。