煤制烯烴含鹽廢水近零排放技術(shù)的應(yīng)用探析

胡文亮

摘要：煤炭和水資源的逆向分布通常會(huì)導(dǎo)致煤化工企業(yè)出現(xiàn)廢水排放等問題，再加上煤化企業(yè)含鹽廢水處理過程中的工藝缺陷，因此在特定的近零排放技術(shù)中，將濃鹽水濃縮至鹽結(jié)晶后全部回用，圍繞鹽種技術(shù)開展全新的工藝研究，可以給煤化行業(yè)的工作開展提供有效幫助。

關(guān)鍵詞：廢水;近零排放技術(shù);煤制烯烴

引言：由于煤化工作的有效開展，使得當(dāng)前煤生產(chǎn)低碳烯烴通常采用甲醇烯烴技術(shù)，但這種技術(shù)往往需要消耗大量的水，每噸產(chǎn)品的耗水量達(dá)到了驚人的20噸左右，而我國(guó)大部分煤炭資源又集中在水資源比較匱乏的地區(qū)，因此在煤制烯烴中，如何做好對(duì)環(huán)境的保護(hù)以及資源的有效利用，是廢水近零排放技術(shù)研究的重點(diǎn)方向。

1.煤制烯烴含鹽廢水近零排放的工藝流程

1.1含鹽廢水膜處理

通常在煤制烯烴工藝中，針對(duì)排放出來(lái)的有機(jī)廢水需要根據(jù)實(shí)際的水質(zhì)條件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理，常用的處理方法有，預(yù)處理、生化處理以及膜生物反應(yīng)器等工藝方式。經(jīng)過處理后的廢水，其中COD和氨氮的去除率高達(dá)95%以上，部分水質(zhì)甚至可以達(dá)到初級(jí)再生水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，有利于循環(huán)水補(bǔ)充的目的[1]。通常排放的含鹽廢水中，煤制烯烴排放的這類廢水量都比較大，所以可以考慮對(duì)這些廢水的有效回收利用，采用常見的海水淡化反滲透膜處理方式，可以使這些廢水的脫鹽率達(dá)到98%以上，其中脫鹽的廢水回收率也高達(dá)70%左右。

1.2濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶單元

對(duì)于含鹽廢水經(jīng)膜處理后，大部分廢水可以得到再次利用，只有其中一小部分廢水無(wú)法使用。這是因?yàn)檫@部分的廢水中含有大量的反滲透濃水和離子交換廢水，而這些廢水又無(wú)法使用膜分離技術(shù)進(jìn)行回收利用，再加上這些廢水中的COD濃度非常高，針對(duì)這種情況，只能通過自然處理的方式進(jìn)行排放。而比較成熟的工藝蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)中，根據(jù)廢水的實(shí)際情況，可以選擇多效蒸發(fā)、機(jī)械蒸發(fā)以及閃蒸發(fā)等技術(shù)，有利于確保蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。當(dāng)蒸發(fā)結(jié)晶中的垢離子濃度逐漸增大時(shí)，往往會(huì)造成壁面產(chǎn)生結(jié)垢，這種結(jié)垢會(huì)增加熱阻，最終使傳熱效率大幅度下降，在后續(xù)的設(shè)備使用中，需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)而增加設(shè)備成本。

2.煤制烯烴中濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶工藝流程

在煤制烯烴含鹽廢水的排放中，這些含鹽廢水經(jīng)膜單元濃縮后會(huì)產(chǎn)生15-25%的濃鹽水，其中COD的含量是非常高的，導(dǎo)致這些廢水中的鈣、鎂等離子的含量非常大。因此對(duì)這類廢水使用膜處理的方法進(jìn)行深度濃縮，就會(huì)導(dǎo)致處理能耗的鹽水濃度不斷加大，隨著鹽水濃度不斷的增加而導(dǎo)致膜系統(tǒng)被嚴(yán)重堵塞，最終降低膜的使用壽命。在對(duì)這些高濃度的鹽水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶工藝處理的過程中，必須提高廢水濃縮的倍率和廢水的回收率，才能使整個(gè)煤制烯烴含鹽廢水排放的周期性變得非常穩(wěn)定。煤制烯烴中濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶單元的處理工藝流程如圖1所示，膜處理后的濃鹽水在調(diào)節(jié)罐中形成匯聚，并最終進(jìn)入到蒸發(fā)料罐中，因此在消除濃鹽水的堿度后，能夠有效避免出現(xiàn)碳酸鹽垢的情況。同時(shí)在濃鹽水中加入一定量的阻垢劑，可以有效防止發(fā)生板換熱器以及脫氣塔等設(shè)備出現(xiàn)結(jié)垢的情況。在蒸餾液提質(zhì)處理的工藝流程中，將高溫蒸餾液和蒸發(fā)器進(jìn)料液進(jìn)行熱轉(zhuǎn)換后，通過吸收蒸餾液罐的方式，可以有效地減少蒸餾液中的有機(jī)雜質(zhì)，利用活性炭吸附這些離子，有利于去除微量的有機(jī)物，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的再生處理。

3.煤制烯烴蒸發(fā)結(jié)晶零排放的技術(shù)特點(diǎn)

3.1機(jī)械蒸汽壓縮技術(shù)

將蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽利用蒸汽機(jī)進(jìn)行壓縮升溫后送入蒸發(fā)器中，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱循環(huán)利用。通常情況下，在正常操作時(shí)不需要外供蒸汽，能夠降低外供蒸汽的消耗情況，有利于達(dá)到節(jié)省成本的目的。煤制烯烴蒸發(fā)結(jié)晶零排放技術(shù)和單純的外供蒸汽驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，能夠獲得更高的熱效應(yīng)，可以達(dá)到單效蒸發(fā)器的30倍左右，不僅使用工藝流程變得簡(jiǎn)單化，還能減少冷卻水的用量，又易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

3.2強(qiáng)制循環(huán)降膜蒸發(fā)技術(shù)

利用循環(huán)泵對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)和液體分布器均勻布液，可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)濃鹽水在蒸發(fā)器換熱單元的高效蒸發(fā)。而在整個(gè)蒸發(fā)濃縮的過程中，需要循環(huán)泵將蒸發(fā)器送至頂部的管箱內(nèi)，隨著液體流入特殊的結(jié)構(gòu)中，能夠完成均勻有效地分布，并且還可以做到減少熱管表面的干點(diǎn)出現(xiàn)。但隨著換熱管的結(jié)束，液體會(huì)在重力的作用下沿著管壁形成均勻的液膜，隨后這些液膜會(huì)逐漸下降到鹽水槽內(nèi)并呈現(xiàn)出濃縮的整個(gè)過程。但由于循環(huán)泵在料液的流速比較大，往往經(jīng)過沖刷后會(huì)形成抑垢的作用，因此能夠更好地實(shí)現(xiàn)沸騰傳熱，使傳熱系數(shù)得到有效提高。

3.3鹽種技術(shù)

在以硫酸鈣作為“種子”的過程中，結(jié)晶出來(lái)鈣、鎂、硅等核心結(jié)晶通常都會(huì)懸浮在液體中，但不會(huì)附著熱管的表面，所以不會(huì)形成結(jié)垢。然而新型鹽種在蒸發(fā)循環(huán)的過程中會(huì)出現(xiàn)不斷濃縮的情況，因此在蒸發(fā)濃縮時(shí)，需要不斷地補(bǔ)充并添加晶種，才能很好地控制蒸發(fā)器中鹽水槽內(nèi)的濃度，避免出現(xiàn)排放以及旋流分離的情況發(fā)生。將鹽水槽內(nèi)的濃度控制在15%左右，并利用鹽種技術(shù)，可以使料液濃縮到最小的飽和倍數(shù)，能夠更多地回收產(chǎn)品水，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，為解決煤制烯烴蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)垢提供了有效的解決方案。

3.4高效傳熱技術(shù)

為了更好地降低成本和節(jié)約能源，可以在裝置中使用高效換熱管以及特型換熱器，這是因?yàn)閾Q熱管和換熱器可以提高傳熱效率。同時(shí)在整個(gè)傳熱過程中，特型管的幾何形狀具有自動(dòng)清洗的功能，使管道的表面不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。做好對(duì)加熱器中濃鹽水溫度的控制，可以使結(jié)晶器與加熱器之間出現(xiàn)相應(yīng)的液位差，有利于防止?jié)恹}水的換熱沸騰情況。

結(jié)束語(yǔ)：

在煤制烯烴含鹽廢水近零排放技術(shù)的應(yīng)用中，根據(jù)廢水的特點(diǎn)和處理現(xiàn)狀，選擇高效率的濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝，可以避免設(shè)備因?yàn)殚L(zhǎng)期不運(yùn)作而出現(xiàn)的污垢化情況，不僅做到了對(duì)廢水的處理，還能降低設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]張雷， 符秀梅.現(xiàn)代煤化工廢水近零排放技術(shù)難點(diǎn)及展望[J].城鎮(zhèn)建設(shè)， 2019， 000（010）：275.