水煤浆气化黑水处理工艺优化改造及应用.pdf

2023 年第 39 卷第 2 期石油化工安全环保技术PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY59兖矿鲁南化工有限公司成立于 2012 年 5 月，由原兖矿鲁南化肥厂、兖矿国泰化工有限公司和兖矿国泰乙酰化工有限公司整合而成，多年来以不断开发升级的先进煤气化技术为基础，形成了以尿素、甲醇为龙头的碳一化学产业链。为使企业发展更加壮大，根据现有工艺及产品配置情况，公司已开始逐步向精细化工及高端产品方面进行发展，目前的产品主要有甲醇、丁醇、醋酸、醋酸甲酯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、尿素、醋酐、醋酐甲酯、双氧水、流速、环己酮、己内酰胺等产品。目前，气化滤饼为对外销售，销售过程中带来了一系列的问题。1 现 状公司“气头”为水煤浆气化炉，共计 7 台，日投煤量 3 200 t。水煤浆经高压煤浆泵输送，与纯氧（99.9%）一同进入气化炉燃烧，煤浆在炉内发生氧化燃烧反应，最终与所产生粗煤气一同进入水中进行气渣分离，大颗粒渣进入锁斗排出气化炉，细小颗粒气化渣随气化炉水循环的水一同进入澄清槽，澄清槽内黑水泵送至真空带式过滤机，最终形成滤饼和滤液，滤饼汽车外运销售，滤液返回气化水系统循环利用（见图 1）。分离后滤饼含水量一般在 58%左右，在外运过程中存在滴漏现象，污染运输路面，不符合环保要求，因此限制了滤饼的对外销售，导致滤饼只能暂存厂内。滤饼每天产出量约 300 t/d，渣量较大，厂内存放只是临时措施，在当前严峻的环保形势收稿日期：2021-10-28作者简介：常亮，男，2003 年毕业于武汉化工学院应用化学专业，主要从事煤化工/精细化工方面的技术管理工作，高级工程师。电话：[phone]，E-mail：水煤浆气化黑水处理工艺优化改造及应用常亮，张宇（兖矿鲁南化工有限公司，山东 滕州 277527）摘要：针对当前气化滤饼对外销售时带来的环保问题，且对外销售的价格远远低于滤饼再回收利用所产生的经济效益，根据黑水不同处理技术的比选，选择最优的处理工艺，不仅解决了当前滤饼处置带来的一系列问题，而且公司带来了更多的经济效益。关键词：水煤浆气化黑水滤饼回收利用下，公司面临被迫停产的严重后果，因此降低滤饼含水量迫在眉睫。（注：细小颗粒气化渣进入澄清槽，在絮凝剂的作用下澄清槽中进行澄降，澄清槽底部物流称为黑水。）图 1 气化滤饼流程示意气化滤饼中含有 SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等组分，这些组分与煤种、气化的工艺条件以及进料方式等均有一定的关系，气化滤饼在显微镜下观察，结构为多孔结构，具有比表面积大、孔隙发达的特性，在真空所用下仅能将表面水脱出，而含在滤饼晶体内部的积水不易脱出。滤饼相关参数见表 1。经分析，滤饼成分与锅炉灰渣相似，可以同锅炉灰渣一并利用，作为建材、建工、道路及回填工程等掺混原料1。目前公司滤饼由汽车运输石油化工安全环保技术602023 年第 39 卷第 2 期作为建材原料使用，销售价格为 1 元/t。滤饼中仍含有一定的热值，进入锅炉燃烧仍具有一定的利用价值2。2 存在的问题1）由于滤饼中仍然含有结晶水，静置一定的时间后，滤饼内的滤液将析出。在运输过程中，析出的滤液从车厢厢体缝隙中流出，并滴落至地面，造成严重的环境污染问题。2）通过分析，滤饼仍含有大量热值，以目前 1 元/t 的销售价格进行处置，且不是作为能源继续使用，而是作为建材使用，造成了资源的严重浪费。随着当前环保形势的加剧，滤饼的销售不仅不产生效益（销售），反而需要花费一定的费用委托第三方处理，加大了公司经济损失。3）为节省气化渣细的处置费用，使滤饼中残碳的热值尽可能得以应用发挥，可将滤饼输送至锅炉进行燃烧。由于现有滤饼含水量为 58%，滤饼在进入锅炉燃烧时，易造成锅炉输煤系统堵塞，影响锅炉的正常运行，且滤饼中含有一定的水分，水分的存在会造成一定的热量损耗。3 解决措施3.1 技术选择收集了目前国内市场对黑水处理的不同工艺技术3，并进行了对比，具体内容如下：3.1.1 真空带式过滤机压滤机装配履带和滤布，滤布表面均匀分布致密孔，规格为 40 目。电机传动履带旋转，带动滤布，同时配备专用真空抽引系统，通过真空切断阀真空控制，抽吸滤布上物料中的水分，达到脱除水分的目的。优点：设备技术比较成熟，运行稳定，故障率相对较低；电机能耗较低；缺表 1 气化滤饼相关参数序号名称相关参数备注1滤饼含水量，%58滤饼厚度/mm20-50物性粘结、易析水热值1 500-2 000 大卡点：环境卫生不好维护，滤布使用后期，易出现淌浆；滤饼含水量达到 50%以上，运输和后续利用加工存在问题；该机型为被动式负压抽吸水分，滤饼残碳空隙的水分分离效率较低。即使更换吸附面积更大的机型，滤饼含水量最少到 50%达到平衡。滤饼含水量偏高。3.1.2 离心机内部装有特殊材质离心组件，通过离心机旋转产生的离心力将滤饼内水分甩出。优点：占地面积相对较小；滤饼含水量可降至 40%以下；缺点：投资较大；电机能耗高；磨损严重，内件寿命受到影响，维护费用高；有飘灰现象。3.1.3 板框压滤机压滤机通过滤板压紧、过滤、反吹、滤板松开，卸料等各道工序的自动化控制，依靠隔膜板过滤后，通过水压或气压改变滤室容积，对滤饼进行压榨，进一步降低滤饼含水率；优点：依靠液压系统产生液压力或气体介质静压力通过水压或气压改变滤室容积，对滤饼进行压榨，滤饼含水量达到 40%左右。缺点：附属系统较多，需要加强维护。3.1.4 脱水干化一体机将过滤、压滤、加热真空干化等功能集成一体，将含水率 70%99%的带液废固一次性降低至要求含水率的干化物料。利用压强与物相变化的关联关系，大幅降低传统常压条件下热干化的热源温度（150 降至 85）和汽化温度（100 降至 45），先后经过进料过滤、隔膜压榨、真空、干化。优点：理论上来说，真空盒压榨时间足够长，滤饼含水量会持续降低，正常可以将滤饼含水量降至 30%左右；缺点：需要接入蒸汽、仪表空气、一次水公用工程以及单独负压获取系统；投资过大，单台需 1 000 万以上；附属设备相比板框压滤机更多，设备维护方面难 度大。通过各种技术的优缺点对比，在考虑解决当前滤饼含水率，最低运行成本的情况下，选择板框压滤机对气化黑水进行处理，将滤饼含水率控制在 40%。常亮等.水煤浆气化黑水处理工艺优化改造及应用 612023 年第 39 卷第 2 期3.2 板框压滤机使用调研情况为确保所选技术的可靠性，调研了同行新能凤凰(滕州)能源有限公司、内蒙古荣信化工有限公司和河南心连心化肥有限公司 3 家企业对板框压滤机的使用，具体如下：3.2.1 新能凤凰(滕州)能源有限公司每天可产生滤饼 260 t，滤饼含水量 40%，按照锅炉煤 15%进行掺烧，每天可掺烧 80 t 滤饼，锅炉运行稳定，其余滤饼对外销售。3.2.2 内蒙古荣信化工有限公司每天可产出滤饼 450 t，滤饼含水量 39%，按照锅炉煤 10%进行掺烧，每天可掺烧 180 t 滤饼，锅炉运行稳定，其余滤饼对外销售。3.2.3 河南心连心化肥有限公司每天可产出滤饼 120 t，滤饼含水量 38%42%，很好地解决运输污染问题。通过对板框压滤机使用情况的调研发现，板框压滤机可以有效降低滤饼含水量，含水量保持在 40%左右，该状态滤饼完全满足运输要求，不会对环境带来污染；滤饼进锅炉的掺烧量，主要根据公司锅炉煤热值及锅炉负荷情况来确定。3.3 工艺流程在原工艺流程不变的情况下，利用板框压滤机取代现有的真空带式过滤机，使气化滤饼含水量由 58%降低至 40%。改造后工艺流程示意见图 2。图 2 改进后工艺流程示意4 应用效果4.1 滤饼含水率项目实施前后，滤饼含水率对比见表 2。通过表 2 可知，项目实施后，气化滤饼含水率由 58.01%降低至 39.36%，气化滤饼静置 24 h，通过肉眼观察，未见有明显滤液析出。4.2 经济效益滤饼含水量降低后，按比例与锅炉煤混合后进锅炉燃烧。根据目前锅炉的耗煤量。滤饼掺烧比例按照 10%计，每天消耗滤饼 80 t，滤饼掺烧进入锅炉后，每天增加锅炉细灰 72 t，锅炉细灰价格以 130 元/t 计，创效 9 360 元/d，效益明显。在滤饼掺烧过程中，锅炉煤输煤系统未出现过堵煤现象，锅炉运行正常。4.3 环保效益在运输过程中，不再因为滤饼析水而出现环保污染事故，厂区和沿途卫生得到保障，有效改善周围环境状态。5 结 语通过市场调研、技术比选，选择最优板框压滤机对黑水进行处理，彻底解决滤饼含水率高带来的运输环保问题；根据市场滤饼销售价格调整滤饼进锅炉的掺烧量，柔性调整，使公司经济效益最大化。参考文献：1 曲江山，张建波，孙志刚，等.煤气化渣综合利用研究进展 J.洁净煤技术，2020，26（1）：184-193.2 晁岳建，王洪记.循环流化床锅炉掺烧气化渣和煤泥的可行性研究 J.化肥工业，2015，42（3）：48-50.3 苏异峰.水煤浆气化渣水处理技术的相关研究 J.化工设计通讯，2020，46（4）：6.表 2 滤饼含水率分析数据序号名称日期含水率，%备注1实施前2020 年 11 月58.01月平均值2实施后2021 年 4 月41.36平均值39.36%32021 年 5 月37.442021 年 6 月38.5552021 年 7 月36.6362021 年 8 月40.9672021 年 9 月41.27Key words:hydrogen sulfide/H2S;eastern oilfield;leakage diffusion law;hazard classification;prevention and control standardsEXPLORATION AND PRACTICE OF WA-TER INJECTION QUALITY IMPROVEMENT OF OFFSHORE OIL PRODUCTION PLAT-FORM55Ma Liang,Wang Peng,Zhang Laiyuan,Zhang Wei.(Tianjin Branch of CNOOC(China)Limited,Tianjin,300450)Abstract:The development activities of offshore oil-fields are concentrated on the oil production platform with a relatively small area.Due to the facility space of the oil recovery platform and compared to the onshore oilfield,the offshore oilfield treatment facilities are characterized by a high degree of integration and limit-ed facility capacity and so on.These factors place high demands on the treatment efficiency of the equipment at all levels of the sewage treatment system in the process of water injection development of offshore oil recovery platform.It is necessary to give full play to the good performance of the equipment and rely on the daily del-icacy management of the team,so as to realize various indicators required by water injection development.Key words:offshore oilfield;water flooding;indicator;water quality improvementOPTIMIZATION AND APPLICATION OF COAL-WATER SLURRY GASIFICATION BLACK WATER TREATMENT PROCESS59Chang Liang,Zhang Yu.(Yankuang Group Lunan Chemical Co.,Ltd.,Tengzhou,Shandong,277527)Abstract:Aiming at the current environmental prob-lems caused by the external sale of gasification filter cake,and the price of the external sale being far lower than the economic benefits generated by the recovery and utilization of the filter cake,the optimal treatment process was selected based on the comparison and se-lection of different treatment technologies for black wa-ter.This not only solved a series of problems resulting from the current disposal of filter cake,but also created more economic benefits for the company.Key words:coal-water slurry gasification;black water;filter cake;recyclingON PROCESS OPTIMIZATION OF REVERSE OSMOSIS CONCENTRATED WATER TREAT-MENT SYSTEM FOR REFINERY WASTEWA-TER62Zhang Xin,Tao Yujiang.(PetroChina Yunnan Petro-chemical Company Limited,Kunming,Yunnan,650300)Abstract:“Ultrafiltration+reverse osmosis(RO)”process was applied for deep reuse of wastewater in a petrochemical company.In the actual treatment of RO concentrated water,the quality and quantity of inlet water is changed due to the entry of flue gas desulfuriza-tion wastewater,which affects the standard discharge of chemical oxygen demand and total nitrogen of the con-centrated water treatment system.In particular,only 68%of the total nitrogen in the wastewater reached the set standard.The reduction of the standard discharge rate of reverse osmosis concentrated water has become a bottle-neck that restricts the increase of wastewater reuse rate.In the production process,the problems of total nitrogen and chemical oxygen demand were solved through the process adjustment and optimization operation involving the concentrated water treatment system ozone dosing,denitrification filter operation and biological filter oper-ation and so forth.And the concentrated water was dis-charged up to standard,and the reuse rate of wastewater was raised from 72%to more than 80%,which achieved the goal of water saving and emission reduction.Key words:refinery wastewater;reuse ratio;concen-trated water;total nitrogen;denitrification filterABSTRACTSPETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGYBimonthly.20 Apr.2023 Vol.39 No.2彩页索引封 1 江苏中天伯乐达变压器有限公司封 2 广州三业科技有限公司封 3 天长市康弘石油管材有限公司封 4 成都华西化工科技股份有限公司前插页1 北京精诚信达环保净化设备有限公司2 宣达实业集团有限公司3 赛默飞世尔科技（中国）有限公司4 重庆博张机电设备有限公司5 泰和新材集团股份有限公司6 北京飞燕石化环保科技发展有限公司7 天津市创举科技股份有限公司8 北京美斯顿科技开发有限公司9 石化盈科智能科技有限责任公司10 中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司11 成都凯天电子股份有限公司郫都成航分公司12 青岛创统科技发展有限公司13 浙江中德自控科技股份有限公司14 浙江华星阀业有限公司15 水力消防科技有限公司16 东营市成功石油科技有限责任公司17 四平市巨元瀚洋板式换热器有限公司18 中石化（大连）石油化工研究院有限公司