CN112624472A - 闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及闪蒸‑沉降‑沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法与装置，提供了一种闪蒸‑沉降‑沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法，包括：(i)对煤气化黑水进行闪蒸处理；(ii)将经闪蒸处理的煤气化黑水送至沉降槽，沉降分离后底部浓缩悬浮物去往真空压滤系统，沉降槽上层清液为煤气化灰水进入灰水槽；(iii)将煤气化灰水从灰水槽抽出，送至沸腾床分离器以深度脱除其中的微细颗粒物；(iv)将经沸腾床分离器净化后的煤气化灰水送至除氧器脱氧；以及(v)沸腾床分离器运行一段时间至压差为0.3MPa后，通过煤气化灰水和氮气混合后反向进料对沸腾床分离器的分离媒质进行再生。还提供了一种闪蒸‑沉降‑沸腾床分离组合型煤气化黑水净化装置。
Description
技术领域
本公开属于难降解污水处理与回用技术领域，涉及一种煤气化黑水净化方法，适用于对煤气化黑水中固体颗粒物的去除。具体地说，本公开结合闪蒸、沉降和沸腾床分离技术，提供了一种煤气化黑水净化的组合分离方法及装置。
背景技术
煤气化过程是以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料或下游原料的过程。目前，气流床是国内主流的煤气化技术，尽管新型气化工艺已经大规模工业化，并能长期稳定运行，但渣水处理系统却不尽完善。其中，煤气化过程产生的黑水经三级闪蒸及沉降等工序除灰后的澄清灰水进入灰水槽，经后续脱氧及加热后大部分送到煤气化系统循环使用，小部分送至污水处理单元。由于回用灰水中依旧存在部分悬浮物，而且高碱度、高硬度，且灰水循环系统中的悬浮物和钙镁离子易沉积积累，使煤气化系统的堵塞情况日益加重，严重影响煤气化系统的长周期连续稳定运行。为了解决上述问题，煤化工企业主要采用的措施是加大外排灰水量和增加新鲜水量，这在一定程度上可以降低灰水的悬浮物和钙镁离子含量，减缓堵塞速率，但降低了灰水的回用率，增加了企业的运行成本，不符合现代煤化工企业节能减排的要求，同时，大量外排的污水也为下游的水处理设施带来巨大压力。因此，为保证煤气化系统正常运行及减少外排污水量和新鲜水补充，需要有效脱除灰水中的微细颗粒物。
目前常见的脱固方法主要有沉降法、离心分离法、精密过滤法、膜分离法、化学絮凝法等。沉降法装置占地面积较大，对极细颗粒分离效果较差、效率较低，一般作为高效脱固的预处理装置；离心分离法对气化黑水中亚微米级颗粒分离效果较差，单独使用无法满足系统回用水的水质要求；由于气化黑水中颗粒粒径小，易进入精密过滤装置的滤芯孔道内部，造成孔道堵塞，难以通过在线反冲洗去除；膜分离法由于其分离效果优良近年来虽得到广泛应用，但由于气化黑水中悬浮物含量较高，存在易堵塞、维护代价大及成本高等缺点；化学絮凝法对细小颗粒物的分离效果较差，且处理药剂成本高、易产生二次污染等。
中国专利申请CN102039068A提出对气化灰水利用胀鼓列管式过滤器进行分离净化，该方法设备投资小，检维修方便，不使用助沉剂，操作费用低，但分离精度和分离效果有限，经过滤器净化后的灰水清液悬浮物浓度高达50mg/L。中国专利申请CN104096397A提出利用袋式过滤对气化灰水进行分离净化，该方法工艺简单，投资及运行成本低，滤饼含水量低，但分离精度和分离效果同样有限，无法完全满足气化灰水回用标准。中国专利申请CN110559721A和CN209065605U提出通过黑水过滤装置对气化黑水进行直接净化处理，分离流程简单，成本低廉，但均未提及实际应用中气化黑水的净化效果及数据，且气化黑水流量大、固含量较高且夹带微细颗粒粒径小，若直接过滤，存在过滤装置运行周期短、易堵塞的问题；中国专利CN208964606U和CN206715387U提出通过黑水沉淀分离装置替代现有沉降槽，但回用灰水悬浮物含量仍旧较高。
中国专利申请CN102285722A提出对气化灰水加入石灰水和纯碱水溶液，CN104230010A提出对灰水加入氢氧化钠，CN105314775A提出对黑水中加入絮凝剂且对灰水通过电渗析作用软化，CN106673270A提出对灰水加入阻垢分散剂，CN106830455A提出对灰水电化学絮凝及加入药剂调节碱度，CN106673292A、CN206318814U和CN106007047A提出对灰水加入絮凝剂，以上专利申请都提出对气化灰水加入药剂进行硬度软化或絮凝沉降处理，操作简单，但对气化灰水中极细颗粒物的分离效果较差，且存在处理药剂成本较高、易产生二次污染等问题。
中国专利申请CN102557315A、CN106946394A、CN204689811U提出通过对现有气化灰水处理流程进行系统优化的方式，来提高灰水处理系统的能量回收效率、节约资源成本，但未解决现有系统流程复杂，净化效果不佳的问题。
中国专利申请CN103205284A提出使气化黑水直接进入除灰器，以取代现有煤气化灰水处理过程中的闪蒸、沉降、真空过滤、加压等循环利用过程，流程简单，占地少及能耗低，但除灰器处理后水中悬浮物浓度高达100mg/L，分离效果和分离精度较差，无法满足灰水回用标准。中国专利申请CN102336496A提出利用闪蒸减湿联合装置和高效澄清器处理气化灰水，虽能部分解决现有灰水循环对煤气化系统的运行影响，但需加入絮凝剂，且分离效果有限。中国专利申请CN105293804A提出对经闪蒸、浓缩后的气化灰水进入浓缩机分离漂珠浆料和残炭后进入灰水循环系统，但回用灰水中悬浮物含量较高，无法满足回用要求。中国专利申请CN209161731U和CN110228830A提出对气化黑水闪蒸系统进行优化，提高能量利用率，缩短流程，但分离效果有限。
中国专利申请CN109485190A提出利用闪蒸、旋流、絮凝沉降、过滤、电渗析对气化黑水进行除固除硬，中国专利申请CN107640862A提出利用旋流、闪蒸、絮凝、微滤、超滤、反渗透对气化黑水进行除固除硬，虽对气化黑水具有良好的净化效果，但均存在分离流程复杂，运行成本高昂的问题。中国专利申请CN109485190A提出的气化黑水分离流程复杂，且其中的液固膜过滤为膜过滤，存在易堵塞，设备造价高的问题，若使用烧结金属网过滤，则分离精度有限。
中国专利CN203700009U提出对气化灰水通过生物反应槽中的生物膜处理，以脱除灰水中的盐类物质，分离效果较好，但未提及对灰水中的悬浮物是否有分离效果。
因此，针对上述现有技术存在的问题，本领域亟需开发出一种简单有效、成本低廉，解决现有方法分离不彻底易堵塞、系统运行周期短的问题，实现煤气化黑水中微细颗粒物深度脱除的目的的新的煤气化黑水净化方法与装置。
发明内容
本公开提供了一种新颖的闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法与装置，对气化黑水中的微细颗粒物具有优良的分离效果，同时设备稳定运行周期长、造价低廉，分离流程简单。该方法解决了现有工艺中存在的需外排大量废水、增加新鲜水补充且固体颗粒物去除不彻底的缺陷。
一方面，本公开提供了一种闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法，该方法包括以下步骤：
(i)对煤气化黑水进行闪蒸处理，使煤气化黑水中部分有害气体解析，同时对煤气化黑水进行提浓及热量回收；
(ii)将经闪蒸处理的煤气化黑水送至沉降槽，沉降分离后底部浓缩悬浮物去往真空压滤系统，沉降槽上层清液为煤气化灰水，仍含少量悬浮物，进入灰水槽；
(iii)将煤气化灰水从灰水槽抽出，送至沸腾床分离器以深度脱除煤气化灰水中的微细颗粒物；
(iv)将经沸腾床分离器净化后的煤气化灰水送至除氧器脱氧，经换热处理后的低压灰水经过加压成为高压灰水，再经过高压蒸气加热后送往煤气化工段循环使用；以及
(v)沸腾床分离器运行一段时间至压差为0.3MPa后，通过煤气化灰水和氮气混合后反向进料对沸腾床分离器的分离媒质进行再生。
在一个优选的实施方式中，在步骤(i)中，所述煤气化黑水的工作温度为200～250℃，固体悬浮物含量为1～10g/L，固体颗粒的平均粒径为0.5～100μm；煤气化黑水依次进入蒸发热水塔、二级闪蒸罐以及真空闪蒸罐进行三级闪蒸处理。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(ii)中，经过沉降槽沉降分离后，煤气化黑水中的固体悬浮物含量降至200mg/L以下。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(iii)中，经过沸腾床分离器深度净化后，煤气化黑水中的固体悬浮物含量降至20mg/L以下。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(iv)中，煤气化灰水与二级闪蒸罐顶部的气相直接接触换热。
在另一个优选的实施方式中，在步骤(v)中，对沸腾床分离器的分离媒质进行再生，释放其过滤截留的微细固体颗粒，并随再生用煤气化灰水从沸腾床分离器侧壁近顶部排污口送至缓冲沉降罐，其中，所述沸腾床分离器的再生废气经缓冲沉降罐内部的旋流脱液罐脱除其中的水分后，去往废气处理单元；再生废液经缓冲沉降罐沉降后，下层颗粒物浆液去后续浓缩系统作进一步脱水。
在另一个优选的实施方式中，所述沸腾床分离器为间歇操作，运行至压差为0.3MPa时，手动或自动切换至再生工况，灰水槽中煤气化灰水从沸腾床分离器底部通入，以及进一步的，同时通入氮气或蒸汽使其分离媒质充分流化至沸腾状态，对其进行清洗再生。
另一方面，本公开提供了一种闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化装置，该装置包括：
串联的蒸发热水塔、二级闪蒸罐和真空闪蒸罐，用于进行步骤(i)对煤气化黑水进行闪蒸处理，使煤气化黑水中部分有害气体解析，同时对煤气化黑水进行提浓及热量回收；
与真空闪蒸罐连接的沉降槽，以及与沉降槽连接的灰水槽，用于进行步骤(ii)将经闪蒸处理的煤气化黑水送至沉降槽，沉降分离后底部浓缩悬浮物去往真空压滤系统，沉降槽上层清液为煤气化灰水，仍含少量悬浮物，进入灰水槽；
与灰水槽连接的沸腾床分离器，用于进行步骤(iii)将煤气化灰水从灰水槽抽出，送至沸腾床分离器以深度脱除煤气化灰水中的微细颗粒物；以及
与沸腾床分离器连接的除氧器，用于进行步骤(iv)将经沸腾床分离器净化后的煤气化灰水送至除氧器脱氧，经换热处理后的低压灰水经过加压成为高压灰水，再经过高压蒸气加热后送往煤气化工段循环使用。
在一个优选的实施方式中，该装置还包括：
与沸腾床分离器连接的缓冲沉降罐，用于对沸腾床分离器再生液进行缓冲沉降，继而去往后续固体浓缩系统；以及
与真空闪蒸罐和沉降槽连接的真空分离罐，用于对来自真空闪蒸罐的液相进行冷却分离后送入沉降槽。
在另一个优选的实施方式中，所述沸腾床分离器为多台并联，在一台沸腾床分离器进行再生操作时，并联的其他沸腾床分离器仍处于运行状态且单台运行流量在操作范围内提升；所述沸腾床分离器内部分离媒质为颗粒滤料的多尺寸多形状组合。
有益效果：
1)本发明的方法将闪蒸、沉降和沸腾床分离方法组合使用，弥补了现有闪蒸、沉降方法对煤气化黑水中的微细颗粒物分离效率不足的问题，同时避免了单独运行沸腾床分离器处理高浓黑水时运行周期较短的问题，与现有分离方法相互补充，可有效解决煤气化黑水的悬浮物深度净化难题。
2)本发明的方法利用三级闪蒸、沉降对气化黑水中固体颗粒实现初步分离，后续利用沸腾床分离器中的颗粒床分离媒质对水中微细颗粒的筛分、拦截、吸附等作用，使水中的悬浮物含量随滤层深度逐渐降低，达到深度脱固的目的，相比于膜过滤和精密过滤，该方法设备简单，投资少，能耗低，分离媒质易再生，连续运行周期长，维护费用低。
3)本发明的方法利用沉降槽对气化黑水中颗粒物进行初步分离；利用沸腾床方法对气化黑水中颗粒物进行高精高效的二次分离，沸腾床分离器再生时，通过顶部旋流三相分离器的旋流剪切作用强化媒质再生效果，适用于煤气化黑水悬浮物的深度净化。
附图说明
附图是用以提供对本公开的进一步理解的，它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本公开，并不构成对本公开的限制。
图1是根据本公开的一个优选实施方式的闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法总体工艺流程示意图。
图2是根据本公开的一个优选实施方式的闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化沸腾床分离系统工艺流程示意图。
图3是根据本公开的一个优选实施方式的沸腾床分离器设备简图。
具体实施方式
本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，对煤气化黑水这类流量大、固含量较高且夹带微细颗粒粒径小(通常为0.5-90μm)的易堵塞难稳定运行的处理体系，最有效、最低成本的方法是采用微旋流分离器分离，相比于普通旋流器，目前国际水准，其一般可去除5μm以上的微细颗粒物，但是对于5μm以下的极细颗粒去除效果一般；沸腾床分离方法对气化黑水中极细颗粒物的分离效率较高，分离精度达亚微米级，可改善微旋流器对于气化黑水中5μm以下的极细颗粒分离效果不佳的问题；因此，为彻底解决气化黑水中颗粒物粒径小，处理难度大的问题，发明了闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型装置对气化黑水悬浮物深度净化的工艺流程，弥补了现有闪蒸、沉降方法对煤气化黑水中的微细颗粒物分离效率不足的问题，同时有效延长了沸腾床分离器的单次运行周期，实现了气化黑水中纳微米级颗粒物的深度脱除和水的循环利用，有效地减少了现有黑水处理流程中废水外排量和新鲜水补充。
本发明的技术构思如下：
煤气化黑水经三级闪蒸提浓及沉降槽初步沉降分离，脱除了煤气化黑水中大部分微细颗粒物，经沉降槽初步净化后的黑水进入灰水槽，通过离心泵增压从灰水槽进入沸腾床分离器进行悬浮物深度净化，脱除黑水中剩余的微细固体颗粒后送至脱氧器除氧后返回煤气化工段循环使用；沸腾床分离器运行一段时间至压差接近0.3MPa后，通过灰水槽中煤气化灰水和氮气混合后反向进料对分离媒质进行再生，释放其过滤截留的微细固体颗粒，并随再生用煤气化灰水从沸腾床侧壁近顶部排污口送至缓冲沉降罐，进行沉降后去后续浓缩系统作进一步浓缩脱水处理。该方法实现了煤气化黑水中纳微米级颗粒物的深度脱除和水的循环利用，出水悬浮物浓度降至20mg/L以下，可有效减少现有黑水处理流程中废水外排量和新鲜水补充。
在本公开的第一方面，提供了一种闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法，该方法包括以下步骤：
(i)煤气化工艺在合成气激冷以及初步净化过程中会产生大量的高温含渣黑水，该煤气化黑水依次进入蒸发热水塔、二级闪蒸罐以及真空闪蒸罐进行闪蒸处理，使煤气化黑水中部分有害气体解析，同时对气化黑水进行提浓及热量回收；
(ii)经三级闪蒸处理后的煤气化黑水送至沉降槽，沉降分离后底部浓缩悬浮物去往真空压滤系统，沉降槽上层清液为煤气化灰水，仍含少量悬浮物，进入灰水槽；
(iii)煤气化灰水通过离心泵增压从灰水槽抽出，送至沸腾床分离器进行二次净化，以深度脱除煤气化灰水中的微细颗粒物；
(iv)经沸腾床净化后的煤气化灰水送至除氧器脱氧，与二级闪蒸罐顶部的气相直接接触换热，处理后的低压灰水经过加压成为高压灰水，再经过高压蒸气加热后送往煤气化工段循环使用；以及
(v)沸腾床分离器运行一段时间至压差为0.3MPa后，通过煤气化灰水和氮气混合后反向进料对沸腾床分离器的分离媒质进行再生，释放其过滤截留的微细固体颗粒，并随再生用煤气化灰水从沸腾床侧壁近顶部排污口送至缓冲沉降罐。
在本公开中，所述煤气化黑水的工作温度为200～250℃，固体悬浮物含量为1～10g/L，固体颗粒的平均粒径为0.5～100μm。
在本公开中，在经过步骤(ii)中的沉降槽沉降分离后，煤气化黑水中的固体悬浮物含量降至200mg/L以下。
在本公开中，在经过步骤(iii)中的沸腾床分离器深度净化后，煤气化黑水中的固体悬浮物含量降至20mg/L以下。
在本公开中，所述沸腾床分离器为多台并联，在一台沸腾床分离器进行再生操作时，并联的其他沸腾床分离器仍处于运行状态且单台运行流量在操作范围内提升。
在本公开中，所述沸腾床分离器为间歇操作，运行至设定压差时，手动或自动切换至再生工况，灰水槽中煤气化灰水从沸腾床分离器底部通入，以及进一步的，同时通入氮气或蒸汽使分离媒质充分流化至沸腾状态，对其进行清洗再生。
在本公开中，所述沸腾床分离器的再生废气经缓冲沉降罐内部的旋流脱液罐脱除其中的水分后，去往废气处理单元；再生废液经缓冲沉降罐沉降后，下层颗粒物浆液去后续浓缩系统作进一步脱水。
在本公开的第二方面，提供了一种闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化装置，该装置包括：
由蒸发热水塔、二级闪蒸罐以及真空闪蒸罐组成的三级闪蒸系统，以使煤气化黑水中部分有害气体解析，同时对气化黑水进行提浓及热量回收；
与三级闪蒸系统连接的沉降槽，用于煤气化黑水的沉降分离，以去除煤气化黑水中大部分悬浮物，经沉降处理后的清液为煤气化灰水，仍含少量悬浮物，进入灰水槽；
与灰水槽连接的沸腾床分离器，用于处理经沉降槽初步净化后的煤气化黑水，以深度去除煤气化黑水中剩余的微细颗粒物；
与沸腾床分离器连接的除氧器，用于对经沸腾床分离器净化后的煤气化灰水脱氧；以及
与沸腾床分离器连接的缓冲沉降罐，用于对沸腾床再生液进行缓冲沉降，继而去往后续固体浓缩系统。
在本公开中，该装置还包括：与真空闪蒸罐和沉降槽连接的真空分离罐，用于对来自真空闪蒸罐的液相进行冷却分离后送入沉降槽。
在本公开中，所述沸腾床分离器实现传统的床层深层过滤与分离媒质于分离器内部再生技术的结合，且沸腾床配套自动控制系统，在过滤压降达到设定值时，可自动切换至再生状态，进行分离媒质的清洗再生。
在本公开中，所述沸腾床分离器内部分离媒质为颗粒滤料的多尺寸多形状组合，所述分离媒质对气化黑水中的微细固体颗粒具有较好的吸附、截留效果。
以下参看附图。
图1是根据本公开的一个优选实施方式的闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法总体工艺流程示意图。如图1所示，煤气化黑水首先进入蒸发热水塔1-1进行闪蒸，所得液相经过蒸发热水塔1-1底部减压阀进入二级闪蒸罐1-2进行闪蒸，所得气相进入除氧器1-8，液相进入真空闪蒸罐1-3进行闪蒸，所得液相从真空闪蒸罐1-3底部进入沉降槽1-5，气相从真空闪蒸罐1-3顶部进入真空分离罐1-4，经真空分离罐1-4冷却分离后，所得气相放空(驰放气)，液相同样进入沉降槽1-5，来自真空闪蒸罐1-3底部和真空分离罐1-4底部的液相在沉降槽1-5初步沉降分离后去除大部分固体颗粒物，沉降槽1-5下层浓缩液去往真空压滤系统，上层清液进入灰水槽1-6，灰水槽1-6中的水为煤气化灰水；煤气化灰水通过离心泵增压从灰水槽1-6中抽出，送至沸腾床分离器1-7进行悬浮物深度分离，以脱除灰水中剩余的微细固体颗粒，经深度净化后的煤气化灰水从沸腾床分离器1-7底部出口送至除氧器1-8加热脱氧，与二级闪蒸罐1-2顶部的气相直接接触换热，处理后的低压灰水经过加压成为高压灰水，再经过蒸发热水塔1-1中高压闪蒸气加热后送往煤气化工段循环使用(回用灰水)；沸腾床分离器1-7运行一段时间至压差接近0.3MPa后，通过灰水槽1-6中煤气化灰水和氮气混合后从反向进料对分离媒质进行再生，释放其吸附截留的微细颗粒物，并随再生用气化灰水从沸腾床分离器1-7侧壁近顶部排污口送至缓冲沉降罐1-9，进行沉降后去后续浓缩系统作进一步浓缩脱水处理。
图2是根据本公开的一个优选实施方式的闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化沸腾床分离系统工艺流程示意图。如图2所示，经沉降槽初步沉降分离后的煤气化黑水进入灰水槽后，得到灰水槽灰水送至多台(共n台)并联的沸腾床分离器进行悬浮物的深度分离，以脱除煤气化黑水中剩余的微细固体颗粒，灰水清液由沸腾床底部出口送至除氧器加热脱氧等操作后送往煤气化工段循环使用；沸腾床分离器连续运行至压差上升到0.3MPa时，设备轮流切换至反冲洗操作；反冲洗时，关闭单台设备进口阀2-1和出口阀2-2，打开排污阀2-3、排气阀2-4，同时打开氮气/蒸汽入口阀2-5和反洗阀2-6，通入灰水槽灰水和氮气使分离器中颗粒床变为沸腾状，释放颗粒床中拦截和吸附的污染物，实现分离媒质的再生；再生出的污染物浆液由排污阀2-3排出，送至缓冲沉降罐进行沉降分离，缓冲沉降罐下层颗粒物浆液经排污泵送至浓缩单元作进一步脱水处理；沸腾床分离器再生废气由排气阀2-4排出至缓冲沉降罐，经内部的旋流脱液罐脱除其中的水分，混合废气去往废气处理单元，再生废气中脱除下来的液相又流入缓冲沉降罐。
图3是根据本公开的一个优选实施方式的沸腾床分离器设备简图。如图3所示，沸腾床分离器主要分为设备壳体3-1、颗粒床3-2、分隔板3-3、水帽3-4、进料分配器3-5、防涡器3-6、旋流三相分离器3-7等部分；正常运行时，灰水槽灰水由顶部入口管进入设备，经进料分配器3-5送至颗粒床层，经颗粒床分离后，煤气化灰水通过分隔板3-3上的水帽3-4，经防涡器3-6后由底部出口送至除氧器1-9；设备切换至反冲洗操作后，灰水槽1-6灰水改由底部进料，同时混入氮气，由下向上穿过颗粒床层，使床层呈沸腾状，释放分离媒质间的微细颗粒物，使媒质清洗再生；含分离媒质和污染物的灰水经顶部旋流三相分离器3-7，使媒质颗粒在旋流场内洗涤，强化媒质再生，同时回收媒质颗粒，污染物随液相由设备侧面排污口排出，氮气由顶部排气口排出。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
实施例1：
在一个180万吨/年煤气化制甲醇工艺的煤气化黑水处理过程中，按照本发明的方法，采用闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型装置，用以对含有微细颗粒物的气化黑水进行净化，达到对气化黑水中的颗粒物高效分离的目的。
1.物料性质及相关参数
煤气化黑水为液固两相混合物，水中含有微细颗粒物；悬浮物含量为6000mg/L。
2.煤气化黑水净化装置
煤气化黑水净化装置为原有三级闪蒸、沉降和补充沸腾床分离器的组合型装置，沸腾床分离器直径为300mm，高度为1500mm，顶部安装旋流三相分离器，分离媒质为粒径1～2mm的颗粒状分离媒质，床层高度为1300mm，单台过滤器处理量为1m3/h。
3.实施过程
高温含渣黑水依次进入蒸发热水塔、二级闪蒸罐以及真空闪蒸罐进行闪蒸处理，使煤气化黑水中部分有害气体解析，同时使煤气化黑水进行提浓及热量回收；经三级闪蒸处理后的煤气化黑水送至沉降槽，沉降分离后底部浓缩悬浮物去往真空压滤系统，沉降槽上层清液为煤气化灰水，仍含少量悬浮物，进入灰水槽；煤气化灰水通过离心泵增压从灰水槽抽出，送至沸腾床分离器进行悬浮物的深度分离，以脱除煤气化灰水中剩余的微细固体颗粒；经深度净化后的煤气化灰水送至后续处理工段。沸腾床分离器运行一段时间至压差0.3MPa后，通过灰水槽灰水和氮气混合后反向进料对分离媒质进行再生，释放其过滤截留的微细固体颗粒，并随再生用煤气化灰水从沸腾床侧壁近顶部排污口送至缓冲沉降罐，进行沉降后去后续浓缩系统作进一步浓缩脱水处理。
4.结果分析：
通过闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化工艺，气化黑水经沉降槽沉降分离后，悬浮物含量由6000mg/L降至186mg/L，微细颗粒物平均半径为27μm；再经沸腾床分离器对煤气化黑水中剩余悬浮物深度脱除后，悬浮物含量降至20mg/L以下，微细颗粒物平均粒径降至1μm，测试期间经过1000小时连续运行及沸腾床分离器50次反冲洗再生操作后仍能保持初始分离效果，分离效率远超90％。
上述所列的实施例仅仅是本公开的较佳实施例，并非用来限定本公开的实施范围。即凡依据本申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰，都应为本公开的技术范畴。
在本公开提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本公开的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本公开作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化方法，该方法包括以下步骤：
(i)对煤气化黑水进行闪蒸处理，使煤气化黑水中部分有害气体解析，同时对煤气化黑水进行提浓及热量回收；
(ii)将经闪蒸处理的煤气化黑水送至沉降槽，沉降分离后底部浓缩悬浮物去往真空压滤系统，沉降槽上层清液为煤气化灰水，仍含少量悬浮物，进入灰水槽；
(iii)将煤气化灰水从灰水槽抽出，送至沸腾床分离器以深度脱除煤气化灰水中的微细颗粒物；
(iv)将经沸腾床分离器净化后的煤气化灰水送至除氧器脱氧，经换热处理后的低压灰水经过加压成为高压灰水，再经过高压蒸气加热后送往煤气化工段循环使用；以及
(v)沸腾床分离器运行一段时间至压差为0.3MPa后，通过煤气化灰水和氮气混合后反向进料对沸腾床分离器的分离媒质进行再生。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，所述煤气化黑水的工作温度为200～250℃，固体悬浮物含量为1～10g/L，固体颗粒的平均粒径为0.5～100μm；煤气化黑水依次进入蒸发热水塔、二级闪蒸罐以及真空闪蒸罐进行三级闪蒸处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，经过沉降槽沉降分离后，煤气化黑水中的固体悬浮物含量降至200mg/L以下。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，经过沸腾床分离器深度净化后，煤气化黑水中的固体悬浮物含量降至20mg/L以下。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(iv)中，煤气化灰水与二级闪蒸罐顶部的气相直接接触换热。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(v)中，对沸腾床分离器的分离媒质进行再生，释放其过滤截留的微细固体颗粒，并随再生用煤气化灰水从沸腾床分离器侧壁近顶部排污口送至缓冲沉降罐，其中，所述沸腾床分离器的再生废气经缓冲沉降罐内部的旋流脱液罐脱除其中的水分后，去往废气处理单元；再生废液经缓冲沉降罐沉降后，下层颗粒物浆液去后续浓缩系统作进一步脱水。
7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述沸腾床分离器为间歇操作，运行至压差为0.3MPa时，手动或自动切换至再生工况，灰水槽中煤气化灰水从沸腾床分离器底部通入，以及进一步的，同时通入氮气或蒸汽使其分离媒质充分流化至沸腾状态，对其进行清洗再生。
8.一种闪蒸-沉降-沸腾床分离组合型煤气化黑水净化装置，该装置包括：
串联的蒸发热水塔(1-1)、二级闪蒸罐(1-2)和真空闪蒸罐(1-3)，用于进行步骤(i)对煤气化黑水进行闪蒸处理，使煤气化黑水中部分有害气体解析，同时对煤气化黑水进行提浓及热量回收；
与真空闪蒸罐(1-3)连接的沉降槽(1-5)，以及与沉降槽(1-5)连接的灰水槽(1-6)，用于进行步骤(ii)将经闪蒸处理的煤气化黑水送至沉降槽，沉降分离后底部浓缩悬浮物去往真空压滤系统，沉降槽上层清液为煤气化灰水，仍含少量悬浮物，进入灰水槽；
与灰水槽(1-6)连接的沸腾床分离器(1-7)，用于进行步骤(iii)将煤气化灰水从灰水槽抽出，送至沸腾床分离器以深度脱除煤气化灰水中的微细颗粒物；以及
与沸腾床分离器(1-7)连接的除氧器(1-8)，用于进行步骤(iv)将经沸腾床分离器净化后的煤气化灰水送至除氧器脱氧，经换热处理后的低压灰水经过加压成为高压灰水，再经过高压蒸气加热后送往煤气化工段循环使用。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
与沸腾床分离器(1-7)连接的缓冲沉降罐(1-9)，用于对沸腾床分离器再生液进行缓冲沉降，继而去往后续固体浓缩系统；以及
与真空闪蒸罐(1-3)和沉降槽(1-5)连接的真空分离罐(1-4)，用于对来自真空闪蒸罐(1-3)的液相进行冷却分离后送入沉降槽(1-5)。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述沸腾床分离器为多台并联，在一台沸腾床分离器进行再生操作时，并联的其他沸腾床分离器仍处于运行状态且单台运行流量在操作范围内提升；所述沸腾床分离器内部分离媒质为颗粒滤料的多尺寸多形状组合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210409 |