淺談煤液化催化劑制備裝置中的節水措施

郭志成

摘 要：本文主要討論了煤直接液化“863催化劑”如何節約水資源的措施，從節約水資源的重要性，以及在操作中的不斷優化、注意事項等入手多方面入手，討論如何實現水資源的重復利用，通過合理優化改進，達到節能降耗的目的，減少催化劑廢水外排及后續對廢水處理的費用，降低公司運營成本、增加煤直接液化盈利的目的。為以后相近工藝奠定基礎，提高利用率，起到相互學習的指導作用。

關鍵詞：煤直接液化;“863”催化劑;節水措施

1、前言

2008年，有中國自主知識產權的煤直接液化技術取得了舉世矚目成績，從實驗室到中試再到工業化生產運行，神華煤直接液化項目實現了一次性試車成功。因此，煤制油項目做為新型的煤化工技術，在能源綜合利用方面起到了重要的作用，是今后煤化工發展的一個新的風向標，但由于能源緊張，因此節能降耗是解決是企業發展的根本措施，是提高企業能源戰略和持續發展的重要途徑。而在此次投煤運行過程中也暴露出了許多問題，尤其具有國家高技術研究發展計劃“863”煤直接液化高效催化劑制備裝置最為突出[1]。

在裝置生產過程中對水資源的合理利用顯得尤為重要，通過工藝調整、技改等手段不斷優化，使節水效果更加明顯，綜合噸煤水耗指標降低，為公司創效提供了基礎保障。本文中就催化劑制備裝置如何降低水耗進行了詳細的總結匯報。

2、節水的意義

近年來，隨著我國經濟快速發展，工業化進程不斷加速，但這種高速的發展造成環境污染也日趨嚴峻，而煤化工更是個高能耗行業，企業對污水的再生利用可有效的減輕環境的污染，又可解決當前的水資源短缺問題，在我國對環境治理的關鍵時期，更應該加強水資源的合理利用，企業廢水實現“零排放”全面促進小康社會的全面建成具有重要的現實意義，因此本文結合實際，對催化劑制備裝置如何節水進行了詳細的分析敘述，從源頭減少廢水的排放，為后續水處理減輕了壓力，使公司廢水綜合利用又上一個臺階。

3、目前節水存在的主要問題

3.1? 員工對節水意識有待提高

部分員工對節水的意義及后續水處理認識不到位，沒有從根源上進行治理，使節水工作開展進度較慢，從而導致水資源的重復利用率不高，給后續水處理帶來一定的困難，所以要對員工普及節水的重要性，提高節能意識。

3.2? 設備及工藝的完善優化

因煤直接液化催化劑制備屬世界首套，在生產中暴露出設備及工藝的一些不足，需要進一步完善優化來降低水耗，通過綜合治理提高裝置的運營能力。

3.3? 節水工作基礎薄弱

在裝置建設初期，重點工作放置在生產中，對節水措施沒有充分認識提高，給后續節水工作的開展帶來一定的困難，延續了傳統方法，使節水效果不是特別明顯。

3.4? 技術改進相對困難

在裝置建設初期，已對地面上及地面下管線進行了合理的布置，在準備改進優化中，受空間布置的影響，部分最優方案無法進行，只能通過備用方案來實施，優化效果標準降低。

4、催化劑制備裝置節水措施

催化劑制備裝置是廢水排放大戶，產生的催化劑廢水又稱為濾液，經過濾工段后產生的廢水外送量達每小時近百立方，因此降低廢水外送成為裝置的重要任務，從工藝改進和優化等多方面入手，不斷降低廢水外排量，優化生產運行。

4.1? 提高水煤漿濃度配置

水煤漿的配置是使用破碎機將洗精煤破碎后，用螺旋輸送機送入溢流磨與水進行混合研磨，合格的水煤漿送入后續工段使用。由于洗精煤中含水約17%，設計水煤漿濃度為40%，在實際生產中通過不斷摸索對鋼球級配進行調整，使溢流磨一倉發揮應有的作用，將塊煤充分進行粉碎與水混合，在煤漿進入第二倉后繼續進行研磨，達到應用的標準，減少粒度偏粗流動性差的耗水量，這是其一。其二是對溢流磨內的鋼襯板進行更換為橡膠襯板，一方面解決了鋼襯板容易開裂漏漿的難題，另一方面橡膠襯板可以將鋼球帶至更高的高度，利用對洗精煤的研磨和粉碎，使濃度稍高的煤漿更易于在溢流磨內輸送。綜上所述，對水煤漿將的濃度由40%提至41%，運行效果較好，有效減少水耗。

按照每小時加工含水17%的洗精煤50t，配置水煤漿濃度為40%，那么假設每小時耗水為X噸，計算可以得出：

40%=50*（100%-17%）/（X+50）*100%，X=53.7t

如果水煤漿配置濃度提高為41%，假設每小時耗水為Y噸，計算可以得出：

41%=50*（100%-17%）/（Y+50）*100%，Y=51.2t

節省水量：X-Y=53.7-51.2=2.5t

由此可見，提高1%的濃度每小時可節省水量約為2.5噸。

4.2? 地面沖洗水改為工藝水再利用

在催化劑制備裝置用于沖洗地面、沖洗管線的收集池共有四個，根據需要不定期進行沖洗，沖洗的水流入地下池進行回收，它的主要成份就是煤粉，也就是在池內形成濃度較低的水煤漿。正常情況下，將其它池內水由液下泵輸送至煤漿緩沖池進行集中回收，再由此池的液下泵將水打到過濾液緩沖槽，由壓濾機過濾后的液體送到環儲中心進行做為污水處理。經過生產中的摸索發現，這部分水質與配置水煤漿的水相近，因濃度極低，經論證可以做為部分水煤漿的配置水，于是經工藝技改，將這部分水輸送至溢流磨進行配煤漿。四個回收池每天約回收水量為12t，也就是相當于節約新鮮水12t，同時也減少了相應污水處理量，可以說是一舉兩得。

4.3? 機泵機封水增加轉子流量計

在催化劑制備中煤漿輸送泵較多，為了使煤漿輸送泵的機械密封正常運行，減少煤漿顆粒對機械密封的磨損損壞，在機械密封上裝有反沖洗水，將帶有煤漿顆料的物料沖離密封端，有效防止密封的損壞。

正常煤漿泵運行過程中，打開DN15的機械密封沖洗水手閥，連續進行沖洗保護設備的正常運行，水量的大小只能估算調節，每臺耗水量約1t/h左右，不利于精細運行管理。經過分析研究在每臺煤漿泵機械密封沖洗水上加裝了轉子流量計，用于檢測耗水量，調試水量控制在0.5t/h，實現了精準控制，減少水量的消耗。正常生產中運行的煤漿泵有11臺，按照每臺每小時可減少水量0.5t計算，此項技改每小時共可節約水量約11X0.5=5.5。

4.4? 液位計沖洗水改由催化劑廢水替代

催化劑制備裝置各煤漿罐液位計、壓力計防止被煤漿堵塞影響正常顯示，在運行中需要使用工藝生產水進行連續沖洗。而在生產期間發現催化劑外送廢水可以替代工藝水沖洗催化劑煤漿罐液位計、壓力計，以達到減少工藝水用量，同時降低催化劑廢水外排量的目的。

催化劑制備裝置共有煤漿罐八臺和反應器兩臺，每個點的沖洗水量約1t/h。經過改造，將四臺含氨煤漿罐和兩臺反應器的液位計和壓力計沖洗水改為催化劑廢水沖洗，沖洗所用催化劑廢水來自在用的廢水外送輸送泵。

由于技改的液位計沖洗水與催化劑廢水外送使用的同一臺泵，經常因生產波動外送量不穩定使壓力變化較大，為防止煤漿罐的煤漿倒串，操作人員定期使用生產水對液位計、壓力計進行沖洗，按實際估算此項技改每小時至少節約生產水4噸。

4.5? 加壓沖洗水雙閥改造

在催化劑制備裝置制漿系統中，為了防止輸送煤漿的管線中有煤漿沉積，在各管線分支點設計有加壓沖洗水，當該管線切換停用時，就用沖洗水將管線內的煤漿沖洗干凈。正常情況下加壓沖洗水是不進入系統，但由于各沖洗點的閥門是單閥控制，部分閥門存在內漏現象，導致廢水量增加，因內漏水是直接進入系統，排查比較困難，為了減少水量的浪費，經改造將加壓沖洗水由單閥改為雙閥控制，兩閥中間增加導淋，從而避免了加壓沖洗水漏入系統造成水耗的增加，此項技改每小時可節約廢水量約2t左右。

4.6? 加壓過濾機濾板防泄露檢查

催化劑制備中的料漿反應完成后，由加壓過濾機進行固液分離，其中使用的隔膜板是在料漿完全進入設備后對其進行充水加壓，使物料實現脫水的其中一個步驟，在對隔膜濾板長時間來回擠壓的過程中，使部分濾板損壞，擠壓的水直接進入系統，造成水耗的增加。同時破損濾板檢查較為困難，于是在每塊濾板上增安檢查手閥，操作人員定期對閥門打開排查，發現擠壓水變黑，說明濾板有破損使料漿串入，則檢查更換即可，減少水耗的浪費。

4.7? 減少水煤漿管線沖洗時間

沖洗煤漿管線的作用主要是防止靜止的煤漿在管線內沉積，造成管線堵塞，為了減少水耗，節約生產成本，在生產中要求員工在沖洗的同時，觀察廢漿池口排水的顏色來判斷管線沖洗是否干凈，以便及時關閉沖洗水閥來節約水耗，改變以往用時間估算沖洗管線的方法。

4.8? 加強員工的培訓教育

在生產中要全面提高員工的節能意識，持久的、深入的進行節能宣傳教育，從思想上提高全員的認識，樹立節能降耗的典型，組織人員培訓和學習，正確引導員工積極參與到節能降耗的行動中，鼓勵員工多思考、多創意節能新思路，逐步完善獎懲機制，培養節能的自覺性，使節能工作有序全面展開。

5、節水措施中的注意事項

（1）合理控制水煤漿的配置濃度，定期檢查溢流磨鋼球磨損情況，并按要求添加，防止溢流磨出料端的滾筒篩因濃度過高或粒度過大而堵塞向外溢流。

（2）地面沖洗水在送入溢流磨替代部分工藝水回收利用的過程中，因是間斷性輸送，要控制好輸送量，穩定操作，避免大幅度波動。

（3）機泵機封水在投用前后要觀察轉子流量計是否運行正常，以防內部構件卡澀損壞機械密封的正常運行。

（4）液位計沖洗水改由催化劑廢水替代后，由廢水外送泵提供，若短時間催化劑廢水輸送泵外送量過大，會造成泵出口壓力過低，從而可能導致液位計引壓管內煤漿倒串，堵塞引壓管，使液位計和壓力計失靈。所以后續考慮增加一臺配套的液位計沖洗水泵，用于單獨給液位計沖洗使用。

（5）加壓沖洗水雙閥中間的導淋要定時檢查，以便及時發現內漏部位，減少水耗的浪費。

6、節水效果比對分析

催化劑制備裝置設計廢水量為103.8t/h，后期生產中發現用于配置稀氨水的靜態混合器在使用中振動較大，存在安全風險，于是重新設計改進為超級吸氨器，用水量為8t/h，催化劑制備裝置廢水外排合計為111.8t/h。

經過一系列的技改，催化劑外水廢水量明顯降低，如下表：

經過一系列的技改，每小時至少可以節約用水15噸，也就是說每小時少產生廢水15噸，按照催化劑制備滿負荷進行生產，產生的廢水由111.8t/h可降低到96.8t/h，此部分減少廢水外排技術功關每年可為公司節約費用上百萬元。

催化劑廢水量與負荷有關，生產負荷越高，廢水量就越大，但并非按負荷等比例增減，比如機泵沖洗水等，不論負荷高低都是消耗等量的生產水，所以根據不同的負荷計算產生的廢水量要考慮一些定常消耗。

7、結論

本裝置通過工藝流程的優化、加強生產管控、提高人員節水意識等措施，多層次、多方位來降低水量的消耗，切實采取有效措施，加大節水降耗的力度，為公司整體的健康運營助力前行。從某種意義上講，裝置節約了水耗，也就是相當于減少了廢水的外排量，催化劑制備裝置產生的廢水需要外送至污水裝置進行除鹽等一系列凈化處理，所以催化劑制備裝置的節水降耗，不僅僅是節約了水耗，也是為降低后續裝置的處理成本提供了一定的保障。同時，做好節約資源行動是每一個人應有的責任和義務，從小事做起，形成良好的節能意識習慣，以實實際際的行動為社會做貢獻。

參考文獻

[1]舒歌平編著.煤炭液化技術.北京.煤炭工業出版社.2003