甲醇裝置工藝廢水差異化分級回收改造

張 君

(河南能源鶴壁煤化工有限公司，河南鶴壁 458000)

河南能源鶴壁煤化工有限公司(簡稱鶴壁煤化工)年產600 kt甲醇裝置采用了殼牌干粉煤氣化、低水汽比寬溫耐硫變換、德國魯奇低溫甲醇洗、丹麥托普索低壓甲醇合成和濕法制硫酸(WSA硫回收)等工藝技術，污水處理采用了序列間歇式活性污泥法(SBR)工藝，動力煙氣脫硫采用氨法工藝，尾氣超低排放。由于受煤質等影響，主裝置產生的工藝廢水中氨氮含量較高，造成污水處理受限，影響裝置長周期、滿負荷運行。

1 裝置污水來源

鶴壁煤化工污水共有8路來源：煤氣化廢水、CO變換裝置工藝冷凝液、低溫甲醇洗(即凈化)洗氨塔洗滌液、凈化循環甲醇精餾廢水、甲醇精餾廢水、生活污水、地面沖洗水，以及廠區前5 min雨水。公司污水處理站采用SBR污水處理工藝，整個系統主要由物化處理、生化處理、污泥處理和廢氣處理等組成，污水站處理能力為120 m3/h，SBR污水處理要求進水氨氮質量濃度小于180 mg/L，而目前裝置各路廢水總體積流量達到127.5 m3/h以上。

污水處理流程見圖1。

圖1 污水處理流程

2 裝置污水特點

變換裝置工藝條件的變化造成污水總量超限。變換裝置的主要目的是將來自煤氣化裝置的粗煤氣中過高含量的CO變換成CO2和H2，以滿足后系統工藝的需要。變換反應是CO和水蒸氣在變換爐中催化劑作用下發生的，一般低水汽比工藝要求水汽比控制在0.29～0.41，但隨著催化劑活性壽命的衰減，為了提高轉化率，系統水汽比會逐漸加大，過量的水全部都會被冷凝成為廢水。該變換裝置由中國五環工程有限公司設計，設計廢水體積流量為11 m3/h，但在滿負荷工況、催化劑中后期時實際廢水體積流量達到了40 m3/h，其中1#變換氣分離器分離液體積流量約為23.5 m3/h，2#變換氣分離器分離液體積流量約為16.5 m3/h。

受煤質和生產工藝影響，鶴壁煤化工各路污水具有以下特點：煤氣化裝置廢水中氰離子、氟離子含量較高，CO變換裝置工藝冷凝液中化學需氧量(COD)和氨氮質量濃度均高，凈化洗氨塔洗滌液中氨氮質量濃度較高，凈化循環甲醇精餾廢水中COD高，甲醇精餾廢水中COD高，其他幾路污水穩定。表1為滿負荷運行期間主裝置工藝廢水數據。

表1 滿負荷運行期間主裝置工藝廢水分析數據

由表1可以看出：(1)裝置現有污水總量和總氨氮質量濃度均已超過設計值；(2)2#變換氣分離器分離液和凈化洗氨塔洗滌液是高氨氮質量濃度污水的主要來源，且污水總體積流量達到了18.5 m3/h。為此，對高氨氮質量濃度廢水進行回收處理，從而減少裝置廢水總量，降低總氨氮質量濃度。

3 技術改造方案

常規處理高氨氮質量濃度廢水的方法為空氣吹脫法和蒸汽汽提法，即將載體氣體(或水蒸氣)通入水中，使氣液相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過氣液界面，向氣相轉移，從而達到脫除氨氮的目的[1-3]。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而高濃度廢水則要用蒸汽汽提。無論是吹脫法還是汽提法都需要塔類設備，而且產生的氣體需要進行環保處理，產生的廢水繼續回污水裝置二次處理，裝置消耗大、故障率高。

鶴壁煤化工有3臺燃煤鍋爐，正常狀態為2開1備，單套脫硫系統設計最大煙氣處理體積流量為285 430 m3/h(標態)，煙氣脫硫裝置采用氨法工藝，副產硫酸銨，尾氣達到了超低排放[4]。由于煙氣溫度較高，系統一直要補水(20 m3/h)，故將2#變換氣分離器分離液和凈化洗氨塔洗滌液引至送至煙氣脫硫裝置作為煙氣補水。圖2為變換裝置高氨氮質量濃度污水改造示意圖，在裝置運行期間，A閥和C閥保持常開，B閥關閉。在污水裝置需要氮源或脫硫裝置異常時，A閥和B閥保持常開，C閥關閉，凈化洗氨塔高氨氮質量濃度廢水改造同理。

圖2 變換裝置高氨氮污水改造示意圖

4 結語

通過此次技改，鶴壁煤化工污水處理站污水總體積流量減少至109 m3/h，總氨氮質量濃度控制在120 mg/L以內，符合設計要求，達到了預期效果。

鶴壁煤化工甲醇裝置工藝廢水差異化階梯回收改造項目科學布局，合理優化，一方面降低了污水處理難度，直接減排污水，降低了因污水處理造成裝置停車或減負荷的風險；另一方面可使煙氣脫硫裝置節約潔凈補水18.5 m3/h，同時節省了其他設備的投入，經濟效益非常可觀。