改善焦化蒸氨廢水水質(zhì)技術(shù)攻關(guān)

胡新亮

（山東鋼鐵股份有限公司濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南 250000）

技改節(jié)能

改善焦化蒸氨廢水水質(zhì)技術(shù)攻關(guān)

胡新亮

（山東鋼鐵股份有限公司濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南 250000）

焦化蒸氨系統(tǒng)生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，如何改善蒸氨廢水水質(zhì)，保障生脫工序穩(wěn)定運(yùn)行，減輕環(huán)保壓力一直是生產(chǎn)難題。通過采取更換設(shè)備、改變加堿方式、清理塔盤、強(qiáng)化工藝管理等措施，使設(shè)備運(yùn)行效率明顯提升，處理后的廢水質(zhì)量明顯改善。

焦化廢水；蒸氨系統(tǒng)；環(huán)保

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.015

焦化污水來源于煉焦煤帶入的水分、化合水、粗苯分離水、苯精制廢水、焦油精制廢水、煤氣水封水、蒸汽冷凝水、刷車污水等。其中，煉焦煤帶入水和煉焦化合水統(tǒng)稱為剩余氨水，剩余氨水中含有氨、硫化物、氰化物、酚、煤焦油等多種化合物，剩余氨水經(jīng)過除油和脫酚后進(jìn)入蒸餾工序蒸出大部分氨，蒸餾后的廢水送生化進(jìn)行處理。

化工廠自主研發(fā)負(fù)壓蒸氨工藝，使塔內(nèi)維持負(fù)壓來降低溶液中組分的沸點(diǎn)，從而大幅降低蒸餾溫度，減少能耗。設(shè)計(jì)初期使用部分導(dǎo)熱油作為替代蒸氨的補(bǔ)充熱源，并逐漸減少導(dǎo)熱油的用量，降低煤氣消耗。

1 負(fù)壓蒸氨工藝

剩余氨水進(jìn)入剩余氨水槽，外來濃堿液進(jìn)入堿液槽，用剩余氨水泵將剩余氨水從剩余氨水槽中抽出，送至一、二級剩余氨水換熱器，先與廢水進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入剩余氨水預(yù)熱器再與導(dǎo)熱油換熱，最后進(jìn)入蒸氨塔26層板。

堿液由堿液泵送至剩余氨水槽，根據(jù)廢水的pH值和氨氮含量調(diào)節(jié)堿液流量。塔底熱廢水用廢水泵抽出，分為5路：一路打至一、二級剩余氨水換熱器，與剩余氨水換熱，送至供排水車間；一路打至真空循環(huán)液槽；一路送往終冷進(jìn)行噴灑；一路送熄焦；一路打入再沸器，用導(dǎo)熱油加熱產(chǎn)生的蒸汽返回蒸氨塔內(nèi)。

蒸氨塔頂氨氣進(jìn)入塔頂全凝器，用中溫水冷卻后，冷凝液進(jìn)氨水冷卻器，用低溫水冷卻后冷卻氨水進(jìn)入回流槽。回流槽頂?shù)牟荒谡婵諊娚淦鳟a(chǎn)生的吸力作用下，經(jīng)不凝汽冷卻器冷卻后再經(jīng)噴射泵進(jìn)入噴射循環(huán)水槽，不凝汽中的部分氨氣溶于噴射用循環(huán)水中，剩余尾氣經(jīng)尾氣管進(jìn)入脫硫前負(fù)壓煤氣管道中。成品氨水用氨水回流泵抽出，分兩路，一路打至塔頂打回流，另一路間歇送入脫硫崗位進(jìn)入脫硫塔。真空循環(huán)水含氨達(dá)到一定濃度后，經(jīng)循環(huán)水冷卻泵送剩余氨水槽或成品氨水槽，之后再補(bǔ)充蒸氨廢水。為降低噴射用循環(huán)水溫度，提高真空度，用泵抽取部分噴射用循環(huán)水送冷卻器冷卻后回循環(huán)水槽。負(fù)壓蒸氨工藝流程見圖1。

圖1　負(fù)壓蒸氨工藝流程

2　剩余氨水的組成

焦化企業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，該廢水中含有多種有毒物質(zhì)，如揮發(fā)酚、氰化氫、氰化物、硫氰化物、揮發(fā)氨、固定氨、硫化物、吡啶、油類及機(jī)械雜質(zhì)等，成分復(fù)雜，剩余氨水的組成見表1。

表1　剩余氨水的組成

3　現(xiàn)狀調(diào)查及分析

3.1蒸氨工藝調(diào)查

蒸氨系統(tǒng)的良好控制，提高蒸氨效率，更好地保障生脫工序穩(wěn)定運(yùn)行，減輕環(huán)保壓力，減少蒸氨成本，一直是困擾蒸氨生產(chǎn)的難題。

攻關(guān)組對蒸氨工藝進(jìn)行仔細(xì)梳理，現(xiàn)場調(diào)查工藝管道，取回相應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過長時(shí)間改變操作、分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)及查閱相關(guān)資料，找出了導(dǎo)致負(fù)壓蒸氨工藝加堿時(shí)廢水質(zhì)量控制效果不好的影響因素。

負(fù)壓蒸氨時(shí)，進(jìn)塔剩余氨水溫度只有60℃，而塔底溫度為80～85℃，相對于常壓蒸氨溫度降低，而化學(xué)反應(yīng)需要一定的熱量和時(shí)間，在此相對較低的溫度下進(jìn)行蒸餾，也沒有給剩余氨水和堿液延長混合反應(yīng)的時(shí)間，導(dǎo)致廢水質(zhì)量不合格。為了保證廢水質(zhì)量合格，必須使堿液和剩余氨水充分反應(yīng)，改進(jìn)蒸氨工藝。

3.2蒸氨設(shè)備調(diào)查

3.2.1蒸氨塔盤堵塞嚴(yán)重

受蒸氨廢水質(zhì)量波動(dòng)影響，負(fù)壓蒸氨塔塔阻力過大，超過20 kPa，嚴(yán)重影響蒸氨塔運(yùn)行效率，蒸氨塔運(yùn)行參數(shù)見表2。判斷為蒸氨塔堵塞嚴(yán)重，計(jì)劃停產(chǎn)檢修，蒸氨塔堵塞情況見圖2。

表2　蒸氨塔運(yùn)行參數(shù)

圖2　蒸氨塔堵塞情況

3.2.2負(fù)壓蒸氨廢水管道泄漏

負(fù)壓蒸餾操作會(huì)產(chǎn)生真空腐蝕，造成管道泄漏。管道每周泄漏1次，需要進(jìn)行修補(bǔ)，導(dǎo)致空氣進(jìn)入負(fù)壓蒸氨系統(tǒng)，影響真空度，致使蒸氨塔頂吸力不足，需要增加煤氣量，提高蒸餾溫度，造成能源嚴(yán)重的浪費(fèi)。

3.3系統(tǒng)來水質(zhì)量調(diào)查

系統(tǒng)來水質(zhì)量不穩(wěn)定。負(fù)壓蒸氨工藝仍采用常壓蒸氨加堿工藝，其運(yùn)行時(shí)廢水質(zhì)量控制效果見表3，廢水質(zhì)量波動(dòng)嚴(yán)重，影響環(huán)保質(zhì)量。

表3　負(fù)壓蒸氨廢水質(zhì)量表

3.4蒸氨加堿工藝因素分析

為了保證廢水質(zhì)量合格，必須使堿液和剩余氨水充分反應(yīng)，有2種方法：①提高反應(yīng)溫度；②增加反應(yīng)時(shí)間。出于節(jié)能考慮，采取增加反應(yīng)時(shí)間的方法。

在蒸氨過程中，加堿的位置直接影響到固定銨鹽的分解和剩余氨水中氨以及氰化氫、氰離子的蒸餾。圖3為加堿位置在第17塊板，加堿量為350 kg/h時(shí)，氰離子的塔內(nèi)分布。在加料板之后，氰離子不再變化。呈現(xiàn)直線的趨勢，原因是蒸氨塔在加入堿液后，液相中的固定銨鹽獲得了很好地分解。但是廢水中氰化銨和氰化氫很快會(huì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氰化鈉，同時(shí)氨水pH值的升高也增加了氰化氫在液相中的電離。

通過查找資料，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，全面掌握了加堿對蒸氨系統(tǒng)影響的原理，并應(yīng)用于改進(jìn)中。

圖3　蒸氨塔液相氰離子分布

3.5管道泄漏及塔盤堵塞原因分析

處于液體中的金屬構(gòu)件，由于蒸汽泡在其表面迅速形成和破滅，造成孔洞的破壞，成為汽蝕。在負(fù)壓狀態(tài)下，壓力低于液體的蒸汽壓時(shí)，迅速形成氣泡，如水錘的作用，使金屬表面損傷。裸露的金屬表面受介質(zhì)的進(jìn)一步腐蝕，重新形成保護(hù)膜。這樣的過程不斷重復(fù)進(jìn)行。

負(fù)壓狀態(tài)下，介質(zhì)流速變大，表面鈍化膜被沖壞，腐蝕產(chǎn)物被迅速移走，產(chǎn)生新的鈍化膜，又被迅速移走，周而復(fù)始，嚴(yán)重破壞負(fù)壓管道，造成負(fù)壓管道泄漏嚴(yán)重。

3.6剩余氨水來水質(zhì)量波動(dòng)影響分析

剩余氨水中含有氨、硫化氫、氰化物、酚、煤焦油等多種化合物，其中，揮發(fā)酚1 300～2 500 mg/L，氨2 500～4 000mg/L，硫化物120～250mg/L，氰化物10～50 mg/L，煤焦油600～2 500 mg/L，pH值7 ～10，該污水在蒸氨處理過程中具有很強(qiáng)的腐蝕性和結(jié)垢性。

6#、7#焦?fàn)t系統(tǒng)剩余氨水硬度偏高，造成蒸餾過程中生成鈣鎂離子，產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，夾雜著煤粉，產(chǎn)生的垢附著塔盤。三個(gè)系統(tǒng)的剩余氨水含油相差不大，但從現(xiàn)場取樣看，二系統(tǒng)循環(huán)氨水含油高，主要是因?yàn)槎到y(tǒng)剩余氨水乳化嚴(yán)重，造成實(shí)驗(yàn)誤差。剩余氨水含油多，蒸餾產(chǎn)生瀝青狀物質(zhì)也嚴(yán)重堵塞塔盤，造成塔盤堵塞。剩余氨水造成塔盤堵塞的主要指標(biāo)情況見表4。

表4　剩余氨水造成塔盤堵塞的主要指標(biāo)情況

4　改進(jìn)措施

4.1設(shè)備更換

氨水槽頂部的鋁管短接多次吸癟，將其材質(zhì)更換為襯氟管道。解決真空腐蝕問題，保證管道暢通，無漏點(diǎn)，保證蒸氨塔頂吸力正常。

4.2 清理塔盤

加強(qiáng)溶劑油的采出，清洗蒸氨塔盤堵塞物，減少蒸氨塔的阻力。清洗完畢后，定期利用蒸氨塔檢修機(jī)會(huì)，打開人孔，觀察蒸氨塔堵塞情況，及時(shí)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，清洗塔盤。利用高壓水槍清洗蒸氨塔盤、蒸氨塔，降低了蒸氨塔的阻力。

4.3改變加堿方式

首先對加堿方式進(jìn)行改造，使工藝更加合理，生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。加堿方式的改造使得化學(xué)反應(yīng)速率提高，是廢水達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。通過周密的安排，明確的分工，制訂了詳細(xì)的施工方案和進(jìn)度表，使得工程順利進(jìn)行。

為了延長反應(yīng)時(shí)間，將堿液加入位置提前，即將堿液加入剩余氨水槽中進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，待充分反應(yīng)后再用泵抽送至蒸氨塔進(jìn)行蒸餾。提高了堿液的利用率，可操作性強(qiáng)。改造后的加堿工藝流程見圖4。

圖4　改造后的加堿工藝流程

穩(wěn)定剩余氨水處理量。處理量不同，對堿液的加入量和需要提供的熱量均不同，必須固定該參數(shù)，其他數(shù)據(jù)才能相應(yīng)穩(wěn)定。因此，決定第一步先穩(wěn)定處理量在35 t/h左右（與供排水最大送水量相同），再調(diào)節(jié)其他參數(shù)。

4.4強(qiáng)化工藝管理

嚴(yán)格按照化工廠《基礎(chǔ)管理手冊》，強(qiáng)化工藝檢查，嚴(yán)肅考核。發(fā)現(xiàn)剩余氨水質(zhì)量偏差時(shí)，及時(shí)匯報(bào)車間和分廠調(diào)度，及時(shí)協(xié)調(diào)處理，必要時(shí)切斷來水，保證蒸氨塔不堵塞。實(shí)施車間強(qiáng)化操作規(guī)程，定期進(jìn)行日常操作檢查，定期和崗位職工交流生產(chǎn)中遇到的難題，保障工序穩(wěn)定運(yùn)行。

5　改進(jìn)效果

5.1設(shè)備運(yùn)行效率明顯提升

對堵塞嚴(yán)重的蒸氨塔盤，經(jīng)過高壓清洗后，塔阻力明顯降低，由原來的＞20 kPa，降低至8 kPa，塔盤效率明顯提升。清洗后的塔盤見圖5。

通過設(shè)備的更換，改變負(fù)壓管道材質(zhì)，負(fù)壓管道泄漏周期由原來的一周延長至一年，有效地保證了真空度。

圖5　清洗后的塔盤

5.2塔頂溫度控制穩(wěn)定

通過設(shè)備的更換，負(fù)壓管道不泄漏，泄漏周期由原來的一周延長至一年，有效地保證了真空度；及時(shí)調(diào)節(jié)和改進(jìn)工藝，蒸氨塔穩(wěn)定運(yùn)行，塔頂溫度控制良好。處理后的蒸氨運(yùn)行參數(shù)見表5

表5　處理后的蒸氨運(yùn)行參數(shù)

5.3處理后的廢水質(zhì)量明顯改善

延長反應(yīng)時(shí)間能夠使堿液和剩余氨水充分反應(yīng)，并達(dá)到了預(yù)期的效果；來水質(zhì)量穩(wěn)定，保證了蒸餾效果。系統(tǒng)改進(jìn)后蒸氨廢水水質(zhì)情況見表6。

表6　系統(tǒng)改進(jìn)后蒸氨廢水水質(zhì)情況

6　結(jié)語

改善蒸氨廢水水質(zhì)技術(shù)攻關(guān)小組深入推進(jìn)“實(shí)踐+理論”的管理理念，進(jìn)行閉環(huán)管理，并嚴(yán)格落實(shí)到全年的管理工作中。通過本次攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了蒸氨精益生產(chǎn)，運(yùn)行結(jié)果達(dá)到了目標(biāo)值。目前，蒸氨系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，廢水質(zhì)量穩(wěn)定，蒸氨塔的運(yùn)行效率顯著提高。

修改稿日期：2016-03-21

Research on Im proving the Quality of Distilled Ammonia W aste W ater from Coking Plant

HU Xin-liang
（Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.Jinan Company，Jinan Shandong 250000 China）

Distilled ammonia process of coking plant produces a good deal ofwaste water.It’s always a trouble how to improve the waste water quality，how to keep the distilled ammonia processworking steadily，and how to relieve environment pollution pressure.Aftermeasures of replacing equipment，changing alkali addingmethod，cleaning up tower trays，and strengthening processmanagement，the equipmentworking efficiency becomes obviously better，and the treated water quality gets distinctly fine.

wastewater from coking plant；distilled ammonia system；environment protection

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.04.015

X 703

B

1004-8901（2016）04-0051-04

胡新亮（1967年-），男，山東濟(jì)南人，1991年畢業(yè)于華東冶金學(xué)院煤化工專業(yè)，冶金焦化高級工程師，本科，質(zhì)量、安全、環(huán)境管理體系國家注冊審核員，現(xiàn)主要從事煤化工技術(shù)研究及質(zhì)量、安全、環(huán)境體系管理工作。