燃氣制乙炔炭黑廢水處理工藝

張斌(新疆美克化工股份有限公司，新疆 巴州 841000)

0 引言

我國目前天然氣制乙炔廠仍然在運行過程中，而且一些新廠也在建設之中。天然氣制乙炔過程會產生一定量的炭黑廢水，給環境造成嚴重污染，因此有效解決炭黑廢水的污染問題，并實現對其的有效應用具有非常重要的實際意義。

目前我國的天然氣制乙炔廠針對天然氣制作乙炔過程中所產生的炭黑，通常情況下采取的都是天然氣助燃方法來實現焚燒處理，以此來避免炭黑廢水污染，但是這種處理方法所需要的燃燒裝置需要投資大量成本，而且天然氣燃燒成本也較高，燃燒過程中還會讓炭黑粉隨著燃燒擴散到大氣中，造成二次粉塵污染。

1 炭黑廢水處理工藝流程

目前大多數天然氣制乙炔廠在進行炭黑廢水處理過程中主要有廢水儲存、配置和添加絮凝劑、炭黑分離、炭黑輸送、炭黑泥脫水等幾個環節[1]。

2 炭黑廢水儲存

乙炔裂解過程中所產生的炭黑廢水在經過分離后直接進入沉降器，此時將沉降器進水閥打開，并關閉廢水儲槽進水閥，從而使得炭黑廢水被直接輸送到高效沉降器來完成分離過程，反沖洗過程中需要將炭黑廢水在儲槽內進行暫時儲存，此時需要將炭黑廢水儲槽進水閥打開，并同時關閉高效沉降器進水閥。

當高效沉降器完成正洗和反洗兩個過程之后，必須要將裂解過程中所產生的炭黑廢水切換到高效沉降器內部進行處理，在這個過程中，通過輸送泵就能夠將儲槽內儲存的炭黑廢水輸送到高效沉降器進行處理，當儲槽內部液位較低的時候關閉廢水泵。整個處理過程中必須要充分保證儲槽內部液位處在較低的位置，如果炭黑廢水在處理過程中出現問題，可以將其在炭黑廢水儲槽中進行暫時保存。

3 配置和添加絮凝劑

3.1 配置絮凝劑

攪拌溶液箱是配置絮凝劑的主要設備，在正常處理過程中間隔12 小時必須要進行一次配藥，在配藥過程中通常情況下會配置兩臺攪拌溶液箱，其中一臺作為備用。首先將適量的生產水以及絮凝劑加入到人工攪拌溶液當中，當液位達到一定程度后就可以停止進水，并將攪拌電機啟動進行30 分鐘自動攪拌，即可停止。在實際進行配藥過程中會結合實際的實驗狀況來選擇合理的配藥濃度，通常情況下取經驗配藥質量分數為0.1%[2]。

如果攪拌溶液箱在配置過程中出現液位較低現象的時候可以立即切換到備用溶液箱，繼續進行配藥，絮凝劑計量泵的加藥量可以充分結合混合器進口炭黑廢水流量變化狀況來進行合理調整，這樣才能夠有效提升炭黑分離效果。

3.2 加入絮凝劑

炭黑廢水再輸送到高效沉降器的過程中需要加入適量絮凝劑并進行充分混合，這樣才能讓分離效果達到最佳。針對加絮凝劑環節通常會使用混合三通和混合器，炭黑廢水首先會在混合三通中實現與絮凝劑之間的初步混合，混合器呈現圓柱狀，在混合性內部放置了鵝卵石，混合器的主要作用是讓炭黑廢水和絮凝劑在內部通過折流作用進行充分混合。

3.3 加藥量與加藥濃度的影響分析

3.3.1 炭黑廢水加藥量的影響

乙炔裂解過程中炭黑廢水的產生量通常能夠達到35m3/h，高效沉降器以及脫水裝置在運行過程中通過加入適量絮凝劑來進一步提升炭黑的分離效果。通過對絮凝劑加入量以及加藥濃度對分離效果的影響進行統計分析后可以知道：當絮凝劑質量分數達到0.1%的情況下，保證加藥量與炭黑廢水之間保持1:1000 的體積比，實際的沉降效果最佳。而如果使用固體絮凝劑來進行質量分數為0.1%絮凝劑的配置[3]，其實際分離效果要比成品液體藥劑配置效果更加明顯，但是通過固體絮凝劑進行配置的過程中存在固體藥劑溶解難度大，容易出現結塊、結團等現象，而且一旦發生結團很難再進行溶解，這樣就非常容易導致設備以及管線上出現堵塞。因此在具體的配置過程中必須要保證藥劑得到充分攪拌。

3.3.2 炭黑泥加藥量的影響

高效沉降器在經過處理之后產生的炭黑泥將會在離心脫水集中進行脫水處理，在脫水處理之后需要進行脫泥處理，整個處理過程需要上其中加入質量分數為0.1%的絮凝劑。

4 炭黑分離

4.1 高效沉降器炭黑沉降

高效沉降器在運行過程中主要會經過混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮、過濾等幾個處理工序[4]。混合器主要設置在高效沉降器前，再加入絮凝劑的過程中需要利用計量泵來進行控制。經過混合器進行混合處理的炭黑廢水最終進入到高效沉降器中，通過絮凝劑的作用使得顆粒直徑較小的炭黑實現絮凝，最終形成粒度相對比較大而且尺寸也呈現出均一狀態的礬花沉淀，最后再進行過濾處理，這樣就能夠將固液兩相實現有效分離。經過沉淀分離后澄清水最終會經過上部濾層的過濾處理后產生合格水最終被輸送到裝置外，沉淀室的下部將炭黑泥進行濃縮處理后，最終排放到污泥池中。

4.2 高效沉降器正反洗操作

高效沉降器在經過一段時間的運行之后必須要進行濾料反洗，通常情況下將高效沉降器的反洗周期設置為12h，每個反洗過程持續10min 左右。在進行反洗處理的過程中沖洗工作壓力通常設置在0.2～0.25MPa 之間，沖洗強度為4L/(m2·s)。在進行反沖洗之前首先需要充分保證集水坑內部的液位不能超過最低液位，而且加藥計量泵處在停運狀態。整個反洗過程中，系統運行過程中所產生的炭黑廢水將會被切換到儲槽內部進行暫時儲存，當高效沉降器完成正反洗處理過程之后就可以投入運行，然后再將炭黑廢水切換到高效沉降系統。為了能夠進一步增強反沖洗效果，通常情況下會在進水管線下設置一個氮氣接口，這樣就能夠讓反沖洗效果更加明顯。在廢水出水管段通常會設置濁度計，當出水端的濁度達到30mg/L 的情況下，就需要進行反沖洗處理。反沖洗處理完成之后需要進行正洗，正洗時間通常設置在10min 左右，當正洗處理過程達到合格之后，高效沉降器就可以投入到運行狀態。

5 炭黑泥的儲存和輸送

炭黑廢水在與絮凝劑進行混合之后，經過高效沉降器混合、沉淀、過濾等處理之后實現固液兩相的有效分離，分離處理產生的炭黑泥最終從系統上部進入污泥池中進行沉淀，而上部的澄清水則會通過溢流管進入到污水坑中。污水池通常情況下有兩個，其中一個作為備用，其主要的作用是儲存高效沉降器分離出來的炭黑泥，當炭黑泥在污泥池中的儲存時間超過6h后必須要進行進一步的濃縮處理[5]。

污泥池內部液位當達到一定位置的時候，就可以將污泥提升螺旋泵打開，將底部的污泥輸送到離心脫水機中進行脫水處理，當污泥池出現低液位現象后就可以停止螺旋泵運行，并將沖洗管路閥門打開進行沖洗處理，整個沖洗過程持續2min 左右。

6 炭黑泥脫水

炭黑污泥在經過濃縮處理后利用提升螺旋泵將其輸送到離心脫水機中進行脫水處理，離心脫水機主要是通過高速旋轉產生的離心力作用來實現污泥和水的分離。在脫水處理之前會利用計量泵來實現絮凝劑加入量的合理控制，經過脫水處理后的廢液會最終排入到積水坑中，脫水處理后產生的炭黑泥通過螺旋輸送泵最終輸送到小車上向外運輸，螺旋輸送泵在完成炭黑泥的輸送工作之后停止運轉，與此同時還要將離心脫水機以及離心輸送機、計量泵等停運，與此同時打開生產水來進行脫水機沖洗處理。

7 結語

綜上所述，天然氣裂解制乙炔過程會產生一定量的副產物炭黑，炭黑與污水混合排放后會對環境產生嚴重污染，因此必須要對其進行分離、沉降、脫水等處理過程，經過處理后就能夠得到大量可實現回收利用的天然氣炭黑產品。