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重油气化炭黑污水处理工程设计运行

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发表时间:2022-03-08 09:25作者:华远化工来源:华远化工

到目前为止,采用以重油为原料部分氧化法生产的中氮肥厂达11家之多。重油气化后其裂化气中含有炭黑,采用文丘里洗涤加最终洗涤塔工艺,用210℃化学软水洗涤,以确保出最终洗涤塔的裂化气中炭黑含量控制在5mg/m3。因此洗涤水中含有大量炭黑,一般采用自然沉淀后即直接排放,对环境造成了严重污染。
  浩良河化肥厂自筹资金520余万元,设计了炭黑污水处理工程,经该装置处理后的污水可全部回用,并可副产粗炭黑。

1 工程概述

  浩良河化肥厂尿素生产原料为重油,气化后可小时副产炭黑水60余吨,此工艺废水未经任何处理,直接排入灰场进行自然沉降,由于炭黑密度较小,沉降速度较慢,沉淀后出水经常夹带炭黑,污染水源及环境。另外灰面高低不平,露出水面的灰面,经常风大起尘,严重污染了附近居民的居住环境。为此,该厂对造气车间的炭黑污水进行综合治理,建设了1套规模为60t/h的炭黑污水处理装置,并且每小时可以副产粗炭黑约1.0t,回收软化水约50t,使炭黑污水达到了零排放。

2 工艺流程

  造气车间重油气化后,产生的炭黑水利用自身余压将炭黑水送往炭黑回收车间,经蛇管于燥器换热后进入脱气塔,去除水中夹带的CO,H2等气体,污水经炭黑水泵加压后送入压滤机过滤后,炭黑滤饼存留在滤板中,由人工拉开滤板,将滤饼卸到料斗内,经螺旋输送机送往干燥厂房内进行干燥处理后,装袋入库,滤后水经中间水泵加压后送入精密过滤器过滤,滤后清水流入清水箱,送回造气车间循环使用,和原有工艺相比每小时节约软水约50t,流程见图1。


3 主要设备

  炭黑污水处理装置所需设备详见表1:

1 炭黑污水处理装置设备

名称

规格型号

数量/台

板框压滤机

XM60/φ800-60

4

精密过滤器

LWG-150

1

炭黑水泵

KQWR80-315

2

滤后水泵

KQW80-125

2

清水泵

KQW80-200

2

脱气塔

φ3.6m×12.8m V=100m3

1

滤后水罐

φ2.8m×3.0m V=15m3

1

清水罐

φ4.0m×3.6m V=35m3

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蛇管干燥器

由两根φ80的不锈钢管制成

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4 设计中着重解决的几个问题

  为保证装置投产后能正常连续运行,需要其运行的费用最低,因此设计重点放在关键设备选型。工艺指标确定、设备运行的维护费用及投资效益比等几方面。

4.1 压滤机选型
  压滤机为本工艺的核心设备,装置的运行费用主要取决于此,因此选型时尤为慎重。压滤机属于成型设备,但应用于炭黑水处理上,介绍的资料及经验较少,考虑到炭黑水水温高、颗粒细小(平均50μm)、且具有腐蚀性等特点,经考察论证,并与设备生产厂家的技术人员探讨,决定由供货厂家对压滤机作如下改造:
4.1.1 取消滤板间隔膜
  目的是防止滤布粘料,造成卸料困难,另外隔膜的使用寿命短,造价又高,至使系统的运行费用增加,为此,将隔膜改为密封橡胶圈和不锈钢丝网,经实际运行验证,橡胶圈的使用寿命可达到4~6个月。
4.1.2 滤布
  滤布的使用周期直接关系到污水处理成本,为延长滤布的使用周期,将单层滤布改为双层滤布,且选用不同型号,实践证明滤布的周期可达到3~4个月。
4.2 精密过滤器
  考虑到滤布损坏的情况下,炭黑水可能渗漏到系统内,影响回用水质,为此在流程中增加精密过滤器,以保证水质可完全达标回用。
  从炭黑水的特性:水温高、粒径细小、吸附性强,以及压滤机出水中的炭黑含量、反洗操作的难易程度。运行周期、投资与运行费用等因素综合考虑,经现场试验,最终决定选用以聚丙烯热喷纤维膜为过滤介质的精密过滤器,其过滤精度不受进料压力波动的影响,压差低,通量高,运行费用低。从实际运行来看,选型合理,滤前水质无需投加混凝剂可完全满足过滤要求,简化了操作。
4.3 工艺指标的确定
  从经济运行的角度,经方案比较,将炭黑水泵出口的压力定位在1.2~1.5MPa,一方面可以降低粗炭黑产品的含水率,另一方面可以充分发挥压滤机的性能。
4.4 厂房排气设计
  考虑到压滤机的卸料操作在室内,外加北方冬季室内外温差大,卸料时瞬间产生的蒸汽量多,故在厂房设计上,层高增加了2层,排汽方式采用天窗排气,从实际运行来看,达到了目的。

5 运行情况

  炭黑污水处理装置自投产以来,一直运行良好,经装置处理后的污水,可全部达标回用,并副产粗炭黑,成品含水率小于70%;压滤机滤布的实际使用周期大于3个月,卸料操作方便,没有出现滤布粘料情况;运行维护费用较低,总运行费用在30万元/a以内;经济效益显著,年生产按8000h计,其回收软化水和炭黑的经济效益约为206.2万元/a。达到了工艺可行、设计合理、运行稳定、操作方便、维护费用低等预期目的。
  该厂炭黑污水主要污染物为炭黑、氰化物、重金属,一般炭黑的质量分数在0.58%,氰化物总的质量分数小于0.00003%,Fe,Ni,Co,Cu等重金属的质量分数均小于0.00002%,因此,本工艺主要处理污染物为炭黑,黑色的炭黑污水经装置处理后,出水无色、浊度小于5度,实际进装置的污水量约60t/h,去除炭黑夹带的水量、卸料操作漏量(循环回收)及其他用水量等,每小时可重复利用软水约50t。

6 结语

  采用2级过滤对造气车间重油气化产生的炭黑污水进行综合治理,既治理了污水又可副产炭黑、回收软化水和热量。既使炭黑污水实现零排放,又彻底解决了炭黑对环境的污染,保护了当地的水资源,有显著的经济效益和社会效益。


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