煤制烯烃废水污染特征及控制措施研究

发布时间：2020-06-20 02:45

【摘要】：现代煤化工技术是以煤气化为开端,合成、制取各种化工产品的煤炭洁净生产技术。随着煤制烯烃在我国受到广泛的重视,煤制烯烃技术成为现代煤化工技术的重要分支。而煤制烯烃项目废水的处理难点,普遍存在处理水质差、难以完全回用、形成环境安全隐患等问题,成为煤制烯烃项目发展面临的主要环保瓶颈。针对煤制烯烃废水处理难题,目前多数研究都集中于末端处理技术和工艺开发上,本文从源头控制入手,通过对各工段废水水样的监测,分析废水中污染物组成,追溯其来源和形成机理,并结合主体生产装置工程分析,提出生产工艺改进措施和前端预处理技术,以减轻末端治理的压力。为我国煤制烯烃可持续发展提供技术支持。选取某建成煤制烯烃项目废水为研究对象,首先根据厂区内装置流程顺序,监测了16组废水的COD、TOC、石油类、氨氮、氯化物、pH等水质指标,然后选取其中6组核心装置废水水样,利用GC-MS进行了全组分分析,确定水样中有机污染物的种类和数量,最后结合生产工艺的化学反应原理,分析污染物的来源和形成机理。并且通过对污染物产生点进行标注,追溯污染物质在各装置之间的迁移关系。结果表明,废水污染物主要包括催化剂细粉、有机酸、含氧化合物、蜡状物、油类等。在气化水样,甲醇精馏水样,MTO急冷塔底水样,MTO汽提塔底水样,化学水站水样中检测出含柏木烯,柏木脑及多种杂环大分子难降解有机污染物。工艺流程中最主要的废水产污环节来自MTO装置系统,装置的产污量主要受甲醇精馏程度、重组分含量、金属离子含量以及催化剂选择性、活性影响。在进行水样分析的基础上,本文从源头工艺、分质处理、控制预处理等方面提出合理的解决方案。对气化装置进行灰水处理单元,对改进工艺装置;在急冷塔底增设排污口与液固分离器、隔油装置等单独处理装置,后续可增设沉降池、浓缩池来实现水质的净化;针对急冷塔、水洗塔,在装置中增设水洗水沉降罐和急冷水沉降罐。通过提出的建设性改进意见,补充优化措施,减少末端治理现有的负荷压力,以新的思路解决煤制烯烃发展实际存在的水处理制约问题。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X784
【图文】：

流程图,烯烃生产,原始设计,废水

图 3-10 煤制烯烃生产废水原始设计流程Fig.3-10 Original design process of wastewater from coal to olefin production根据前文对煤制烯烃工艺的梳理，总结出项目在有水参与的生产运行的过程中，产生的生产废水主要来自气化装置的灰水和 MTO 装置的化学生成水，其余为少量净化装置低温甲醇洗废水，煤制甲醇装置洗涤塔洗涤废水，净化、烯烃分离冲洗水，聚乙烯、聚丙烯产物回收废水，以及汇集雨水，厂区内综合污水的全厂综合废水。根据厂区内装置流程的先后顺序对选取依据做介绍。（1）气化灰水车间排放口气化灰水水样从气相部分分离出来的固态渣状物质沉淀后排入后置渣池中，渣池中的废弃黑水与测线激冷水一同进入闪蒸罐设备，分离出来部分黑水称之为灰水与补充的澄清水经回流装置返回水煤浆制备装置后，继续进行气化反应，循环使用[44]。这其中，为了防止反应中源源不断生成的废渣状物质沉积，反应水系统排线直接将反应出水的灰水排出系统直接送至全厂区的综合污水处理场直接进行处理。

分析图,排口,物质含量,水样

图 3-23 污水总排口水样组分物质含量Fig.3-23 Component content of water sample in sewage outfall通过采用极性的 GC 柱，酚类、有机酸类、醇类、酯类、醛酮类、胺类、烃类代烃类、芳香烃类、多环芳烃类甚至部分杂环类等物质可被 GC-MS 检测到。通OD，TOC 的监测以及对工艺的了解，污水总排口中有分析图表示监测出 30 种污染，其中匹配度达到 90%之上的准确确定的物质有 15 种，分别是甲苯，八甲基环四化物，壬醛，十甲基环五硅氧化物，癸醛，十一醛，月桂醛，2,6-二叔丁基苯醌,4-二叔丁基苯酚，十四醛，十六酸乙酯，2-十五酮，3-乙酰菲，十七烷。其中一种未知，其余 14 种能够在所记录 CAS 号找到对应物质，归纳为苯系物，长链硅氧，长链醛类，长链酮类等。3.2.2.3 组分分析根据 6 组水样 GC-MS 的检测分析，将水样中所检测到的特征污染物归分为醛类类，脂类，酚类，酮类，烷烃类，醌类及大分子复杂环状有机污染物类，并将各

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