皂化廢堿液焚燒爐節(jié)能改造措施及方法

侯鳳云，趙士保，殷 義，韓大偉

(1.北京航天石化技術(shù)裝備工程有限公司，北京 100166；2.滄州旭陽(yáng)化工有限公司，河北 滄州 061113)

在環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮的工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)皂化液，這種液體COD和pH值較高，不僅含有大量可回收的物質(zhì)，也是一種難處理的有機(jī)廢水。若直接排放將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,普通的生化法難以進(jìn)行有效處理[1]，目前焚燒法是處理這類(lèi)廢液最有效的方式[2]，不僅可以徹底處理掉廢液中的有機(jī)物，而且可以回收熱量產(chǎn)蒸汽、回收無(wú)機(jī)鹽。近年一些環(huán)己酮裝置相繼擴(kuò)能改造,皂化液排放量進(jìn)一步增大,對(duì)處理技術(shù)提出了更高的要求，降本增效成為該行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

河北某化工公司針對(duì)環(huán)己酮皂化液沿用了國(guó)內(nèi)外通用的焚燒法進(jìn)行處理，將皂化液中的有機(jī)酸鈉鹽轉(zhuǎn)化成碳酸鈉，作為副產(chǎn)品進(jìn)行外賣(mài)。皂化液中有機(jī)物與輔助燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量為1.27 MPa的飽和蒸汽，除本工序少部分自用外，大部分并入1.27 MPa蒸汽管網(wǎng)供其他工段使用。但由于天然氣的大量消耗使處理成本一直高居不下，節(jié)能改造成了該項(xiàng)目的重中之重。

1 廢堿液的物性

表1 皂化廢堿液組分

環(huán)己酮行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的皂化廢堿液是一種棕黑色粘稠液體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，組成含量隨主裝置操作參數(shù)的波動(dòng)略有變化，但主要含水、氫氧化鈉和一些有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì)，由于溶液中氫氧化鈉含量較高而呈堿性；COD含量較高，不能生化處理。具體組分如表1。

由表1中可以看出，廢液中含水量高(約52%)，熱值較低，不易完全燃燒。正常運(yùn)行時(shí)需要消耗輔助燃料，同時(shí)需要保證廢液良好霧化效果與合理的整體燃燒組織可以改進(jìn)其燃燒效率。

2 工藝流程及處理現(xiàn)狀

環(huán)己酮生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的有機(jī)廢液成分因生產(chǎn)工藝的差別而有所不同，該化工公司生產(chǎn)的有機(jī)廢液組成為：氫氧化鈉18%，水52%，其余大都是有機(jī)酸，廢液最大處理量為14 m3/h。該公司采用鍋爐一體化裝備對(duì)廢堿液進(jìn)行焚燒處理，回收熱量副產(chǎn)蒸汽和碳酸鈉。廢堿液經(jīng)加壓霧化后噴入到焚燒內(nèi)，與來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的空氣混合燃燒，其中的氫氧化鈉被氧化成為碳酸鈉，一部分以熔融態(tài)形式從爐底流出，經(jīng)冷卻裝置冷卻后加以收集，另一部分隨煙氣離開(kāi)鍋爐進(jìn)入靜電除塵器進(jìn)行捕集。煙氣送入到電除塵器進(jìn)行除塵后達(dá)標(biāo)排放。采用天然氣作為輔助燃料，焚燒可產(chǎn)生1.57 MPa.g的飽和蒸汽。工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢堿液焚燒處理工藝流程

裝置的設(shè)計(jì)指標(biāo)如表2。

表2 裝置的設(shè)計(jì)指標(biāo)

裝置建成投產(chǎn)后，各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到設(shè)置參數(shù)，但是長(zhǎng)期運(yùn)行下來(lái)，輔助燃料天燃?xì)夂牧渴莻€(gè)不可忽視的問(wèn)題，使企業(yè)承擔(dān)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，為節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，擬將部分天然氣燃料改用工廠主裝置生產(chǎn)的廢產(chǎn)品X油和輕油替代，從而進(jìn)行相關(guān)的工藝、設(shè)備和管道等改造，不僅減少了天然氣耗量、同時(shí)進(jìn)一步處理了副產(chǎn)品X油和輕油。

3 改造內(nèi)容及改造措施

由于焚燒鍋爐的特殊設(shè)計(jì)形式，只考慮將頂部燃燒器進(jìn)行改造，將原有的天然氣、廢液組合燃燒器改為天然氣、X油和廢液組合燃燒器。

3.1 X油與輕油的物料物性

X油與輕油都是工廠生產(chǎn)的副產(chǎn)品，含有大量有機(jī)物，熱值較高，正好可以作為焚燒廢堿液的輔助燃料。X油和輕油的物料物理性質(zhì)見(jiàn)表3。

表3 X油和輕油的物料物理性質(zhì)

3.2 改造措施

在原裝置界區(qū)內(nèi)增設(shè)廢油儲(chǔ)罐，將原焚燒爐頂部的燃燒器改為天然氣、X油和廢液組合燃燒器。自界區(qū)外來(lái)得X油和輕油在廢油儲(chǔ)罐內(nèi)混合后，經(jīng)過(guò)濾器后由廢油泵加壓送入爐頂燃燒器進(jìn)行焚燒，為了保證噴前壓力的穩(wěn)定性，在泵后設(shè)置了回流調(diào)節(jié)壓力。同時(shí)為了保證燃燒的穩(wěn)定性，在供油管路上設(shè)置了調(diào)節(jié)閥，根據(jù)爐內(nèi)溫度對(duì)油的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。為保證X油和輕油的流動(dòng)性，在罐體和管道上都設(shè)置了蒸汽伴熱。

X油和輕油采用介質(zhì)霧化，用焚燒自產(chǎn)的飽和蒸汽作為霧化介質(zhì)。

圖2 改造前燃燒器方案

圖3 改造后燃燒器方案

3.3 改造效果分析

裝置改造后的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)如表4。

表4 裝置改造后的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)

裝置改造后，天然氣耗量從1350 Nm3/h降低到660 Nm3/h，大幅減??；天然氣單價(jià)按照3元/m3計(jì)，處理每噸廢液大約可節(jié)約天然氣42 m3，節(jié)約成本127元。通過(guò)改造可以使廢堿液處理成本每年節(jié)約1650萬(wàn)元，既解決了工廠廢堿液和廢油處理難題，又節(jié)約了成本，為整個(gè)公司的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障。

4 結(jié)論

采用焚燒處理皂化廢堿液，不僅可以回收熱量產(chǎn)蒸汽還可以回收高純度的無(wú)機(jī)鹽；經(jīng)過(guò)改造采用環(huán)己酮主裝置的副產(chǎn)品X油和輕油，替代原設(shè)計(jì)的輔助燃料天然氣，可以大大節(jié)約天然氣的耗量，同時(shí)解決了企業(yè)廢油的處理問(wèn)題，降低處理成本，為企業(yè)減輕了三廢處理的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。