CN110422975B - 基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺 - Google Patents

基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于气化黑水的含油废弃物热洗‑细渣高值利用集成工艺，该工艺包括：一、将含油废弃物与气化黑水混合后分离，得油水浮渣和固体废弃物，将油水浮渣送至分选池中；二、将气化黑水澄清得浓缩黑水，将浓缩黑水过滤得气化细渣，将气化黑水和气化细渣，或者将气化黑水、浓缩黑水和气化细渣导入盛有油水浮渣的分选池中搅拌得矿浆；三、将矿浆进行浮选得富碳细粉和脱碳尾灰；四、将富碳细粉参与制备气化料浆，将脱碳尾灰用于建筑材料。本发明将气化黑水热洗含油废弃物与气化细渣的残碳分离富集高度集成耦合，实现了含油废弃物资源化处理，降低了气化细渣中碳‑灰的分离成本，具有极好的推广价值和应用前景。

Description

基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺
技术领域
本发明属于煤化工及环保技术领域，具体涉及一种基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺。
背景技术
煤气化技术是煤化工产业的龙头与核心，但原料煤入炉气化并不能全部转化，有部分未反应的碳会随煤气化灰渣排出气化炉。煤气化过程产生的灰渣包括气化炉渣(粗渣)和黑水滤饼(细渣)两部分，粗渣的含碳量低，可直接作为建筑材料等，而细渣的含碳量一般在30％～50％，有的甚至超过50％。根据最新国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2017)中的规定，用于混凝土掺和料用的粉煤灰烧失量Ⅲ级要求为烧失量≤10.0％，因此煤气化细渣不能直接用于建材、建工、道路及回填工程。我国每年有数千台气化炉在运行，每年产生的细渣量就高达到数亿吨，这些细渣大部分堆放在灰渣存放场中，不仅占用了很大的农耕面积，同时由于灰渣中含有多种多样成分复杂含量丰富的金属元素，会对土壤造成一定程度的威胁，降低土地利用率并会对厂区周边水资源造成污染。另外能源化工企业每年各类设备运行或原油开采储运等，均会产生大量的含油废弃物。如何将数量如此巨大的二次资源回收利用，是当前能源化工领域亟需解决的共性问题。国内已有关于气化细渣残碳回收利用技术的公开，如专利CN 105524669 A公开了通过浮选回收富碳组分用于调配水煤浆，低碳组分用于调节原料灰熔点，该专利仅并未阐明浮选的具体工艺，亦未对浮选成本起关键影响的浮选药剂进行说明；专利CN103695066A公开了无烟煤水煤浆气化细渣分选后的产品用于掺烧或建材，但气化细渣分选出的精碳热值并不高，锅炉掺烧的经济效益欠佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺。该工艺将气化黑水热洗含油废弃物过程与气化细渣的残碳分离富集过程高度集成耦合，制备得到的富碳细粉、脱碳尾灰和固体废弃物均可进一步利用，在实现含油废弃物资源化处理的同时，大幅降低了气化细渣中碳-灰分离成本，具有极好的推广价值和应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
步骤一、从煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到气化黑水，将含油废弃物与气化黑水混合后送至分离池进行固液分离，得到油水浮渣和固体废弃物，将油水浮渣送至分选池中；所述气化黑水的温度为40℃～80℃，pH值为7～9，所述油水浮渣中含有烃类物质；所述含油废弃物与气化黑水的质量比为1:(1～10)；
步骤二、将从煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到的气化黑水经澄清槽澄清得到浓缩黑水，将浓缩黑水送入带式过滤机中进行过滤得到气化细渣，然后将气化黑水和气化细渣，或者将气化黑水、浓缩黑水和气化细渣导入步骤一中盛有油水浮渣的分选池中进行混合搅拌，得到矿浆；
步骤三、将步骤二中得到的矿浆在分选池中进行浮选，得到富碳细粉和脱碳尾灰；所述浮选的具体过程为：先对矿浆采用机械搅拌式浮选机进行大颗粒粗选，然后采用微泡浮选柱进行细颗粒精选；
步骤四、将步骤三中得到的富碳细粉送入煤制浆系统中，参与制备气化料浆，将步骤三中得到的脱碳尾灰用于建筑材料。
本发明采用煤气化系统中经真空闪蒸器分流得到的气化黑水对含油废弃物进行热洗涤，充分利用了气化黑水自身余热温度、pH与传统热碱水溶液性质相近的特点，使含油废弃物中的烃类物质溶出得到油水浮渣，同时得到的残油率低的固体废弃物用于建筑材料，无需加热和调节pH，处理成本低，且有效回收利用了气化黑水余热，经济和环保综合效益显著，然后将气化黑水和气化细渣混匀，或者将气化黑水、浓缩黑水和气化细渣混匀得到矿浆，利用油水浮渣作为矿物浮选助剂对矿浆中的矿物颗粒进行浮选，无需添加浮选助剂，大大降低了浮选成本，提高了气化细渣的分级利用性，利用富碳细粉疏水特性，使得富碳细粉被气泡携带上升至水面形成矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出后分离，送入煤制浆系统中的磨机入口处参与助磨，填充气化料浆颗粒空隙，提高气化料浆颗粒堆密度，实现粒度级配，提高了气化料浆的浓度，有效弥补了传统制浆工艺制备气化料浆浓度偏低的不足，提高了气化效率，降低了煤气化系统的综合运行成本，而亲水性的脉石等矿物颗粒随矿浆从分选池底部作为脱碳尾灰排出用于建筑材料。本发明的整个工艺过程以气化黑水和含油废弃物为原料，将气化黑水热洗含油废弃物过程与气化细渣的残碳分离富集过程高度集成耦合，制备得到的富碳细粉、脱碳尾灰和固体废弃物均可进一步利用，在实现含油废弃物资源化处理的同时，大幅降低了气化细渣中碳-灰分离成本，具有极好的推广价值和应用前景。
另外，本发明的浮选过程中还可选择性添加其他辅助浮选助剂，以扩大料浆中不同矿物颗粒间的可分选差别，进一步提高浮选效果。
上述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤一中所述固体废弃物的残油率不超过10mg/g。上述较低残油率的固体废弃物完全满足了环保处置的需求，同时减少了含油废弃物中含油烃类物质的浪费。
上述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤二中所述矿浆中气化细渣的含量为55wt％～85wt％。该气化细渣含量的矿浆有利于提高富碳细粉的回收率，以及浮选机的生产能力，降低了矿物浮选助剂油水浮渣及辅助药剂的用量，减少了电耗，进一步降低了生产成本。
上述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤一中所述固液分离采用的方式为气浮或组合式气浮。采用气浮方式可在液体中产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理携带固体颗粒物浮于液面，从而实现固-液分离；采用组合式气浮即在气浮过程中增加机械搅拌过程，通过机械搅拌产生湍流，使固体颗粒物分散悬浮于液体之中，有利于增强固液分离效率，本发明针对不同状态的处理对象选择不同的方式，进一步扩大了本发明的使用范围。
上述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤三中所述富碳细粉中的碳含量不低于60wt％，富炭细粉回收率不低于55％，富碳细粉的平均粒径D50为30μm～100μm。本发明得到的富碳细粉质量好，回收率高，提高了本发明的实用价值；传统磨煤机制备的料浆缺少细微颗粒，导致气化料浆浓度不高，富炭细粉的主导粒级为50μm～500μm，可有效弥补气化料浆缺少细微颗粒的不足，实现粒度级配以提高气化料浆浓度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的工艺以气化黑水和含油废弃物为原料，将气化黑水热洗含油废弃物过程与气化细渣的残碳分离富集过程高度集成耦合，制备得到的富碳细粉、脱碳尾灰和固体废弃物均可进一步利用，在实现含油废弃物资源化处理的同时，大幅降低了气化黑水制备的气化细渣中碳的分离再利用成本，具有极好的推广价值和应用前景。
2、本发明利用煤气化过程中产生的气化黑水对含油废弃物进行热洗涤，充分利用了气化黑水的余热和碱性pH性能，实现对含油废弃物中烃类物质与固体废弃物的分离，无需额外加热和调配碱液，简化了工艺流程，降低了处理成本，经济和环保综合效益显著。
3、本发明从含油废弃物中分离出含烃类物质的油水浮渣，作为矿物浮选助剂应用于气化细渣的残碳分离富集，无需添加其他助剂，分离富集效果好，大大降低了气化细渣的浮选成本，为气化细渣的高值利用创造了有利条件。
4、本发明工艺得到的富碳细粉的平均粒径D50为30μm～100μm，将该富碳细粉参与制备气化料浆可填充气化料浆中的颗粒间空隙，实现粒度级配，提高气化料浆的浓度，从而提高了气化效率，降低了煤气化系统的综合运行成本。
5、本发明将气化黑水热洗含油废弃物过程与气化细渣的残碳分离富集过程高度集成耦合，工艺简单，成本较低，克服了现有技术中含油废弃物处理工艺复杂、成本高、二次污染的缺点，同时还解决了现有技术中气化黑水制备的气化细渣含碳量高、不适宜用于建筑材料导致的堆积污染问题，在实现含油废弃物资源化处理的同时大幅降低了气化细渣中残碳分离的再利用成本。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的工艺流程为：从煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到气化黑水，将含油废弃物与气化黑水混合后送至分离池进行固液分离，得到油水浮渣和固体废弃物，将油水浮渣送至分选池中；然后将气化黑水送入澄清槽内进行沉降分离得到浓缩黑水，将浓缩黑水送入带式过滤机中进行过滤得到气化细渣，再将气化黑水和气化细渣，或者将气化黑水、浓缩黑水和气化细渣导入盛有油水浮渣的分选池中进行混合搅拌得到矿浆；将矿浆在分选池中进行浮选，得到富碳细粉和脱碳尾灰，将富碳细粉送入煤制浆系统中，参与制备气化料浆，将脱碳尾灰与固体废弃物用于建筑材料。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、从关中地区某化工厂煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到气化黑水，将流量为2058.46kg/h的含油废弃物与流量为10292.3kg/h的气化黑水混合后送至组合式气浮分离池进行固液分离，得到油水浮渣和固体废弃物，将油水浮渣送至分选池中；所述气化黑水的温度为80℃，pH值为7，所述油水浮渣中含有烃类物质；所述含油废弃物为陕北某炼化厂罐底清理出的含油污泥，该含油废弃物中水分的质量百分含量为40.24％，砂石等无机沉淀物的质量百分含量为25.01％，烃类物质的含量为24.87％；
经检测，本实施例得到的固体废弃物的残油率为8.52mg/g，满足陕西省地方标准DB61/T 1025-2016《含油污泥处置利用控制限值》，满足环保处置要求；
步骤二、将从关中地区某化工厂煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到的气化黑水经澄清槽澄清得到浓缩黑水，将浓缩黑水送入带式过滤机中进行过滤得到气化细渣，然后将流量为211476.48kg/h的气化黑水与流量为18452.43kg/h的气化细渣导入步骤一中盛有油水浮渣的分选池中进行混合搅拌，得到矿浆；所述矿浆中气化细渣的含量为55.17wt％；
步骤三、将步骤二中得到的矿浆在分选池中进行浮选，得到富碳细粉和脱碳尾灰；所述浮选的具体过程为：先对矿浆采用机械搅拌式浮选机进行大颗粒粗选，然后采用微泡浮选柱进行细颗粒精选；所述富碳细粉中的碳含量为89.86wt％，富炭细粉回收率为61.23％，富碳细粉的平均粒径D50为42.34μm；
步骤四、将步骤三中得到的富碳细粉送入煤制浆系统中的棒磨机入口槽内混合搅拌，参与制备气化料浆，得到浓度为68.13wt％的气化料浆，将步骤三中得到的脱碳尾灰用于建筑材料。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、从关中地区某化工厂煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到气化黑水，将流量为5876.58kg/h的含油废弃物与流量为5876.58kg/h的气化黑水混合后送至溶气气浮分离池进行固液分离，得到油水浮渣和固体废弃物，将油水浮渣送至分选池中；所述气化黑水的温度为40℃，pH值为9，所述油水浮渣中含有烃类物质；所述含油废弃物为陕北某炼化厂罐底清理出的含油污泥，该含油废弃物中水分的质量百分含量为25.67％，固体沉淀物的质量百分含量为20.43％，烃类物质的含量为40.56％；
经检测，本实施例得到的固体废弃物的残油率为2.27mg/g，满足陕西省地方标准DB61/T 1025-2016《含油污泥处置利用控制限值》，满足环保处置要求；
步骤二、将从关中地区某化工厂煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到的气化黑水经澄清槽澄清得到浓缩黑水，将浓缩黑水送入带式过滤机中进行过滤得到气化细渣，然后将流量为7875.73kg/h的气化黑水、流量为的3145.78kg/h浓缩黑水与流量为18452.43kg/h的气化细渣导入步骤一中盛有油水浮渣的分选池中进行混合搅拌，得到矿浆；所述矿浆中气化细渣的含量为84.92wt％；
步骤三、将步骤二中得到的矿浆在分选池中进行浮选，得到富碳细粉和脱碳尾灰；所述浮选的具体过程为：先对矿浆采用机械搅拌式浮选机进行大颗粒粗选，然后采用微泡浮选柱进行细颗粒精选；所述富碳细粉中的碳含量为60.42wt％，富炭细粉回收率为80.15％，富碳细粉的平均粒径D50为30.15μm；
步骤四、将步骤三中得到的富碳细粉送入煤制浆系统中的棒磨机入口槽内混合搅拌，参与制备气化料浆，得到浓度为65wt％的气化料浆，将步骤三中得到的脱碳尾灰用于建筑材料。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、从关中地区某化工厂煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到气化黑水，将流量为2547.75kg/h的含油废弃物与流量为25477.5kg/h的气化黑水混合后送至组合式气浮分离池中进行固液分离，得到油水浮渣和固体废弃物，将油水浮渣送至分选池中；所述气化黑水的温度为68℃，pH值为8，所述油水浮渣中含有烃类物质；所述含油废弃物为陕北某炼化厂罐底清理出的含油污泥，该含油废弃物中水分的质量百分含量为10.45％，固体沉淀物的质量百分含量为52.78％，烃类物质的含量为11.24％；
经检测，本实施例得到的固体废弃物的残油率为5.76mg/g，满足陕西省地方标准DB61/T 1025-2016《含油污泥处置利用控制限值》，满足环保处置要求；
步骤二、将从关中地区某化工厂煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到的气化黑水经澄清槽澄清得到浓缩黑水，将浓缩黑水送入带式过滤机中进行过滤得到气化细渣，然后将流量为10245.57kg/h的气化黑水、流量为的1427.38kg/h的浓缩黑水与流量为13578.36kg/h的气化细渣导入步骤一中盛有油水浮渣的分选池中进行混合搅拌，得到矿浆；所述矿浆中气化细渣的含量为60.12wt％；
步骤三、将步骤二中得到的矿浆在分选池中进行浮选，得到富碳细粉和脱碳尾灰；所述浮选的具体过程为：先对矿浆采用机械搅拌式浮选机进行大颗粒粗选，然后采用微泡浮选柱进行细颗粒精选；所述富碳细粉中的碳含量为71.44wt％，富炭细粉回收率为68.34％，富碳细粉的平均粒径D50为99.74μm；
步骤四、将步骤三中得到的富碳细粉送入煤制浆系统中的棒磨机入口槽内混合搅拌，参与制备气化料浆，得到浓度为70.37wt％的气化料浆，将步骤三中得到的脱碳尾灰用于建筑材料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
步骤一、从煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到气化黑水，将含油废弃物与气化黑水混合后送至分离池进行固液分离，得到油水浮渣和固体废弃物，将油水浮渣送至分选池中；所述气化黑水的温度为40℃~80℃，pH值为7～9，所述油水浮渣中含有烃类物质；所述含油废弃物与气化黑水的质量比为1:（1～10）；
步骤二、将从煤气化系统中的真空闪蒸器的出口分流得到的气化黑水经澄清槽澄清得到浓缩黑水，将浓缩黑水送入带式过滤机中进行过滤得到气化细渣，然后将气化黑水和气化细渣，或者将气化黑水、浓缩黑水和气化细渣导入步骤一中盛有油水浮渣的分选池中进行混合搅拌，得到矿浆；
步骤三、将步骤二中得到的矿浆在分选池中进行浮选，得到富碳细粉和脱碳尾灰；所述浮选的具体过程为：先对矿浆采用机械搅拌式浮选机进行大颗粒粗选，然后采用微泡浮选柱进行细颗粒精选；
步骤四、将步骤三中得到的富碳细粉送入煤制浆系统中，参与制备气化料浆，将步骤三中得到的脱碳尾灰用于建筑材料。
2.根据权利要求1所述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤一中所述固体废弃物的残油率不超过10mg/g。
3.根据权利要求1所述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤二中所述矿浆中气化细渣的含量为55wt%~85wt%。
4.根据权利要求1所述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤一中所述固液分离采用的方式为气浮。
5.根据权利要求1所述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤一中所述固液分离采用的方式为组合式气浮。
6.根据权利要求1所述的基于气化黑水的含油废弃物热洗-细渣高值利用集成工艺，其特征在于，步骤三中所述富碳细粉中的碳含量不低于60wt%，富碳细粉回收率不低于55%，富碳细粉的平均粒径D50为30μm~100μm。
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