CN109896692A - 一种煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺，包括：（1）煤制烯烃生产工艺，依次包括煤气化、合成气及净化、甲醇合成及精馏、甲醇制烯烃和烯烃分离步骤；（2）污水处理工艺，将煤制烯烃生产工艺产生的污水依次经过预处理、生化处理、吸附和沉淀步骤，最后达标出水；煤制烯烃生产工艺中烯烃分离步骤产生的废碱液与部分煤气化步骤产生的废渣混合，经吸附和沉淀处理后，将废碱液通入污水处理的生化处理单元；其余煤气化步骤产生的废渣通入污水处理的吸附单元。本发明的工艺将煤制烯烃过程产生的废渣和废碱液进行废物再利用，作为其后续污水处理的原料，实现以废治废，节约了资源，节省了运行成本。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及煤化工污水处理技术，尤其涉及煤化工煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺方法。
背景技术
煤化工是以煤为原料，经化学加工使其转化为气体、液体、固体能源和化学品的过程。煤化工可以分为传统煤化工和新型煤化工。新型煤化工中的煤制烯烃技术，是以煤为原料将其气化后合成甲醇再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。煤制烯烃技术可以有效缓解乙烯、丙烯产品对石油资源的依赖，为我国能源结构的调整起到了重要作用，是煤清洁利用的重要手段。
煤制烯烃项目耗水量巨大，生产每吨烯烃的水耗高达27-30吨，产生的污水属于高COD、高氨氮、高色度和高浊度的难处理污水。我国的煤炭资源基本上分布在缺水地区，为了缓解水资源紧缺的问题，煤制烯烃过程中产生的污水要进行最大程度的回用。因此，煤制烯烃产生的污水需要在预处理和生化处理之后，进行深度处理以便于进行回用。常用的深度处理方法包括电化学法，混凝沉淀法、高级氧化法、以及吸附法等，上述深度处理技术虽然能较好的去除水中难生物降解的污染物，但都存在投资或运行成本高、能耗大的缺点。
在煤制烯烃过程中，甲醇制烯烃的烯烃分离装置设有碱液洗涤塔，会产生以碳酸钠为主要成分的废碱液，虽然该碱液的水量较小，但由于在碱性条件下原料气中的不饱和烃会发生聚合，生成粘稠的液体——黄油，使得该水进入生化池容易造成大的冲击，因此，煤制烯烃的废碱液一般需要进行单独处理。目前，国内煤化工企业习惯采取废碱液处理的方法为焚烧法、湿式氧化法、中和-燃烧法，但投资和运行成本较高。专利CN206156893U公开了一种煤化工废碱液污染综合控制系统，利用生产工艺装置排放的CO2废气对废碱液进行破乳，同时采用高效分离、氧化、过滤等净化装置去除废碱液中的油类物质及难降解有机物，回收剩余碳酸钠再利用的要求；但该系统氧化过程采取的是臭氧和过氧化氢的联合氧化，运行费用依然较高。
发明内容
针对现有煤制烯烃污水处理工艺成本高、能耗大的缺点，利用煤制烯烃在气化过程产生废渣和在烯烃分离过程产生废碱的特点，本发明提供了一种煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺系统，在实现煤制烯烃污水深度达标处理的同时，降低投资和运行成本，并对废渣和废碱液进行再利用，达到以废治废的目的。
为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺，包括：
（1）煤制烯烃生产工艺，依次包括煤气化、合成气及净化、甲醇合成及精馏、甲醇制烯烃和烯烃分离步骤；以上各工艺步骤产生生产污水，煤气化步骤产生废渣，烯烃分离步骤产生废碱液；
（2）污水处理工艺，将煤制烯烃生产工艺产生的污水依次经过预处理、生化处理、吸附和沉淀步骤，最后达标出水；其中，煤制烯烃生产工艺中烯烃分离步骤产生的废碱液与部分煤气化步骤产生的废渣混合，经吸附和沉淀处理后，将废碱液通入污水处理的生化处理单元；其余煤气化步骤产生的废渣通入污水处理的吸附单元。
在上述工艺中，烯烃分离步骤产生的废碱液主要成分为碳酸钠，可作为污水处理中生化处理单元硝化反应的碳源，去除水中的氨氮，实现废物再利用。使用前先利用废渣作为吸附材料将其中的黄油吸附去除，其装置优选为吸附池，处理时废渣和废碱液的质量比为1:50-1:5，最后通过沉淀将废碱液与吸附材料分离，所述沉淀优选在沉淀池或机械加速澄清池中进行。
在上述工艺中，煤气化步骤产生的废渣具有吸附能力，可作为吸附材料吸附污水中难降解的有机物，因此，在本发明的工艺中，所述废渣一是可将烯烃分离步骤生成的废碱液中的黄油吸附，对废碱液进行此处理后，可使废碱液满足要求，进入后续的生化处理；二是在污水处理的深度处理单元，所述废渣也可作为吸附材料，吸附难以生物降解的有机物，用于污水处理。
在上述工艺中，进一步的，步骤（2）中所述预处理为污水处理的常规处理，包括对污水进行匀质匀量、油水分离处理等过程。优选采用调节池进行污水的均质匀量，优选采用隔油池和/或气浮池进行油水分离。
在上述工艺中，进一步的，步骤（2）中所述生化处理优选采用厌氧和好氧组合工艺。优选A/O、A2/O、SBR、厌氧或好氧生物滤池、厌氧或好氧膜生物反应器、载体生物流化床和高效厌氧反应器中的一种或几种。经废渣吸附处理的废碱液进入到好氧工艺，作为硝化反应的碳源去除水中的氨氮。
在上述工艺中，进一步的，步骤（2）中所述吸附是利用废渣作为吸附材料将污水中难降解的有机物吸附，其装置优选为吸附池，废渣和污水的质量比为1:1000-1:10。
在上述工艺中，进一步的，步骤（2）中所述沉淀是利用沉淀池或机械加速澄清池将吸附材料和污水分离，使污水达标排出。
在上述工艺中，进一步的，若煤气化步骤采用的是碎煤加压气化技术，煤气化产生的污水则需要先进行酚氨回收之后再采用污水处理工艺进行之后的处理，其中酚回收工艺优选萃取工艺，氨回收工艺优选蒸汽蒸氨工艺。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明将煤制烯烃工艺和其产生的污水处理工艺耦合，将煤制烯烃过程产生的废渣和废碱液进行废物再利用，作为其后续污水处理的原料，实现以废治废，节约了资源，节省了运行成本。
（2）废碱液处理成本低。相比于焚烧法、湿式氧化法、中和-燃烧法，利用吸附和沉淀工艺处理废碱液中的黄油，工艺流程简单，投资成本低，能耗低，构建物也较为简单。废碱液在生化单元作为碳源后，随其他污水一起进入到后续的深度处理单元，可以使废碱液出水达到深度处理的效果。
（3）将废渣作为吸附材料，以废制废，降低成本、能耗。在传统废碱液的和废水的吸附处理时，需要不断的更换吸附材料，使得吸附工艺的运行成本较高。而本发明采用煤气化工艺中生成的废渣作为吸附材料，其吸附材料的成本几乎为零，大大节省了吸附工艺的运行成本。
附图说明
图1是实施例1中煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺流程示意图。
图2是实施例1中碎煤加压气化技术制烯烃及其污水耦合的工艺流程示意图。
具体实施方式
下述非限制性实施例有利于本领域技术人员理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
结合图1，进一步详细说明本发明的煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺：
（1）煤制烯烃生产工艺：煤依次经过煤气化步骤、合成气及净化步骤、甲醇合成及精馏步骤、甲醇制烯烃步骤和烯烃分离步骤；合成气及净化步骤中回收单质硫，烯烃分离步骤分离得到C4、C5、聚乙烯和聚丙烯；以上各工艺过程产生生产污水，煤气化步骤产生废渣，烯烃分离步骤产生废碱液，废碱液主要成分为碳酸钠；
（2）污水处理工艺：将步骤（1）中各工艺过程产生的生产污水依次经过预处理、生化处理、吸附和沉淀步骤，最后达标出水；其中，（1）中产生的废碱液与部分废渣混合，经吸附和沉淀处理后，将废碱液通入污水处理的生化处理单元；其余煤气化步骤产生的废渣通入污水处理的吸附单元。
在以上工艺中，废碱液使用前先利用废渣作为吸附材料将其中的黄油吸附去除，沉淀分离后再作为生化处理单元硝化反应的碳源，去除水中的氨氮；废渣一部分用于废碱液的前处理，一部分作为作为吸附材料参与煤制烯烃过程产生的污水的吸附处理。最后废碱液和生产污水均达标出水。
实施例2
结合图2，进一步详述利用碎煤加压气化技术制烯烃及其污水耦合处理工艺：
在煤制烯烃工艺中，该污水成分最为复杂、最难处理。本发明的保护范围不局限于下述的实施方式。其中各单元均采用本领域常规装置或设备，参照下述具体实施方式，本领域技术人员可以根据气化工艺和煤质进行常规调整，获得不同水质的最优化处理控制条件，使各单元达到所控制的出水水质要求，实现最终工艺效果。
利用碎煤加压气化技术制烯烃的过程同实施例1中步骤（1），在污水处理工艺中，首先将煤气化过程产生的气化污水进行酚氨回收，再与其他过程的污水合并后进行预处理、生化处理、吸附和沉淀处理。废碱液和废渣用于污水处理过程。
其中，废碱液污水处理步骤为：COD为20000mg/L左右的废碱液进入吸附池，废渣作为吸附材料连续进入吸附池，废渣与污水的质量比为3:20，之后在沉淀池将废渣和污水分离。经吸附沉淀处理之后，污水中COD浓度小于5000mg/L。相比于生产污水，废碱液的水量非常小，废碱液进入到污水处理系统后，COD会被稀释到200倍以上。
生产污水处理步骤为：
(1) COD为20000mg/L左右、氨氮为6000mg/L左右、油为600mg/L左右的气化污水，经酚氨回收后，与其他生产工艺的污水一同进入调节池中匀质匀量。此时，调节池中污水的水质为：COD 4000-5000mg/L，氨氮400-600mg/L，油200-300mg/L。
(2) 污水经调节池匀质匀量后，进入隔油池隔油。然后进入气浮池，在气浮池中投加40-60mg/L的聚合氯化铝絮凝剂和1-2mg/L的聚丙烯酰胺助凝剂进一步除油。经隔油池和气浮池处理后，污水中的油含量小于50mg/L。
(3) 污水经气浮池处理后进入生化单元，生化单元采用A2/O工艺，A2/O工艺包括厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池四部分，其中，缺氧池至好氧池的混合液回流比为150%，二沉池至厌氧池的污泥回流比为50%。处理后的废碱液通入到A2/O工艺的好氧池中，其中，好氧池的pH维持在7-8。经生化处理后，污水中COD浓度小于200mg/L，氨氮小于10mg/L。
(4) 污水经生化处理后进入吸附池，废渣作为吸附材料连续进入吸附池，废渣与污水的质量比为1:50，之后在沉淀池将废渣和污水分离。处理之后，污水中COD浓度小于50mg/L，氨氮小于10mg/L，油含量小于3mg/L。
Claims (9)
1.一种煤制烯烃及其污水处理耦合的工艺，包括：
（1）煤制烯烃生产工艺，依次包括煤气化、合成气及净化、甲醇合成及精馏、甲醇制烯烃和烯烃分离步骤；以上各工艺步骤产生生产污水，煤气化步骤产生废渣，烯烃分离步骤产生废碱液；
（2）污水处理工艺，将煤制烯烃生产工艺产生的污水依次经过预处理、生化处理、吸附和沉淀步骤，最后达标出水；其中，煤制烯烃生产工艺中烯烃分离步骤产生的废碱液与部分煤气化步骤产生的废渣混合，经吸附和沉淀处理后，将废碱液通入污水处理的生化处理单元；其余煤气化步骤产生的废渣通入污水处理的吸附单元。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中烯烃分离步骤产生的废碱液与部分煤气化步骤产生的废渣混合的质量比为1:50-1:5。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述预处理为污水处理的常规处理，包括对污水进行匀质匀量、油水分离处理过程。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述对污水进行匀质匀量采用调节池，所述油水分离处理采用隔油池和/或气浮池。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述生化处理优选采用厌氧和好氧组合工艺。
6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述生化处理优选采用A/O、A2/O、SBR、厌氧或好氧生物滤池、厌氧或好氧膜生物反应器、载体生物流化床和高效厌氧反应器中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述煤气化步骤产生的废渣通入污水处理的吸附单元，废渣和污水的质量比为1:1000-1:10。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述沉淀是利用沉淀池或机械加速澄清池将吸附材料和污水分离，使污水达标排出。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，若煤气化步骤采用的是碎煤加压气化技术，煤气化产生的污水在进行步骤（2）的污水处理之前，需要先进行酚氨回收处理。
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| CN114956244A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-08-30 | 中国矿业大学 | 一种煤气化渣碳灰分离及与煤化工废水联合处理方法 |
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- 2017-12-08 CN CN201711294241.1A patent/CN109896692B/zh active Active
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