张福亭，张明，陈浩，周文龙
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］某20×108 m3/a煤制天然气装置采用鲁奇碎煤加压气化、耐硫部分变换、林德低温甲醇洗、戴维甲烷化工艺等，配套有热电装置、空分装置、煤气水分离系统、酚回收系统，其污水处理设有生化污水处理、生化污水回用、含盐污水回用、多效蒸发等系统。近年来，为响应国家号召，实现清洁生产和生产废水的减排与回收利用，该煤制天然气装置生产废水遵循“高水高用，低水低用，清污分流，梯级使用”的原则，据废水水质采用不同的回收利用改造方式，提升了生产过程中水的重复利用率：除少量的废水在处理过程中产生杂盐及损耗外，大部分废水转化为回用水作为循环水补水，少部分废水作为净水站补水，实现了生产废水的最大化回收利用，杜绝了废水排放，减少了水资源浪费。
［关键词］煤制天然气装置；生产废水回收利用；脱盐水站超滤清洗水/浓盐水；空冷塔洗涤水；洗氨塔洗涤水；“双地沟”改造；全厂冷凝液收集管网；不合格冷凝液
［中图分类号］X703 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）01-0066-04
0 引 言
国内某公司20×108 m3/a煤制天然气装置气化系统采用鲁奇碎煤加压气化工艺、变换系统采用钴钼系耐硫部分变换工艺、净化系统采用林德低温甲醇洗工艺（配套设置混合制冷系统）、甲烷化系统采用戴维甲烷化工艺，热电装置采用粉煤锅炉，空分装置采用杭州杭氧空气深冷分离工艺。气化系统废水预处理配套设置了煤气水分离系统、酚回收系统；污水处理设有生化污水处理、生化污水回用、含盐污水回用、多效蒸发等系统实现中水回用，处理后所得回用水主要作为循环水补水，少量作为净水站补水，厂区设有循环水站4座，分别为空分、热电、气化、净化循环水站。
我国水资源不足，水资源是制约社会经济发展的重要因素。近年来，国内煤化工产业蓬勃发展，煤化工项目大多建在了水资源匮乏的新疆、内蒙古、陕西等北方地区，节水减排工作尤为重要。为响应国家号召，实现清洁生产和生产废水的减排与回收利用，该煤制天然气装置生产废水遵循“高水高用，低水低用，清污分流，梯级使用”的原则，据废水水质采用不同的回收利用改造方式，提升了生产过程中水的重复利用率，提高了水资源的使用效率，实现了合理用水、节约用水。以下对有关情况作一介绍。
1 煤制天然气项目生产废水来源
1.1 气化废水
该煤制天然气装置气化系统选用碎煤加压气化工艺，原料煤与氧气、水蒸气在气化炉内进行反应生成粗煤气，在高温高压下，煤中含有的水分以及未参与反应的水蒸气经后续系统的洗涤、冷凝、分离形成含尘煤气水、含焦油煤气水、含油煤气水，这些煤气水被送至煤气水分离系统处理。在煤气水分离系统内，根据不同组分密度的不同，将煤气水中的重芳烃、多元烃分离出来，并利用压力降低溶解度减小的原理，经减压闪蒸解吸出煤气水中溶解的CO、NH3、CO2、H2S等气体，处理后的煤气水中总酚约5 550 mg/L、总氨约7 100 mg/L、COD约15 000 mg/L、CO2约7 090 mg/L，其中一部分煤气水作为洗涤水再次返回气化系统洗涤粗煤气（循环利用），一部分作为原料酚水送至酚回收系统。在酚回收系统，原料酚水经脱酸、脱氨、萃取等工序进一步脱除CO、NH3、CO2、H2S等，分离出大部分的粗酚，产出COD＜3 500 mg/L、氨氮＜220 mg/L、总酚＜620 mg/L的稀酚水送污水处理系统，正常生产中稀酚水送出量约630 m3/h。
1.2 脱盐水制取过程中产生的废水
该煤制天然气装置脱盐水制取工艺主要由三部分组成：① 生产水精制采用“超滤+反渗透+脱碳塔+混床”工艺；② 工艺冷凝液精制采用“板式（列管式）换热器+大流量过滤器+前置阳床+混床”工艺；③ 透平冷凝液精制采用“板式换热器+大流量过滤器+混床”工艺。其中，超滤是一种膜分离技术，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，原液中大于膜表面微孔孔径的物质则被截留在膜的进液侧而成为浓缩液，实现对生产水的净化、分离和浓缩，达到降低水中浊度及悬浮物的目的；反渗透膜的工作原理为，相同体积的稀溶液和浓溶液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂穿过半透膜向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液侧的液面高出一定高度，形成一个压力差（渗透压），达到渗透平衡状态，若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液侧流动，此时溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，可达到除去水中离子的目的；混床是利用混合离子交换器中的阳/阴离子交换树脂，水中残余的各种微量阳/阴离子几乎同时被阳离子交换树脂和阴离子交换树脂吸附，同时树脂上的H+和OH-被置换出来，结合成H2O；阳床是利用阳离子交换树脂的吸附性，水中残余的各种微量阳离子被树脂上的H +置换出来。为保证脱盐水指标正常，在其制取过程中超滤、反渗透、阳床、混床等系统需定期进行反洗、碱洗、酸洗、再生，在此过程中产生的废水与反渗透系统产生的浓盐水统称为生产废水，此生产废水约300 m3/h，后续进行了改造，约200 m3/h生产废水送至净水站，其余则送至含盐污水回用系统。
1.3 锅炉及废锅排污水
锅炉及废锅生产蒸汽的过程中，虽然炉水中溶解物含量极低，但是随着炉水的不断蒸发、浓缩，炉水中的杂质浓度将越来越高，易形成水渣、水垢、泡沫等，如不采取措施及时处理，会影响锅炉及废锅的安全稳定运行，还会影响蒸汽品质，进而影响后续用汽设备的安全稳定运行，因此通常会采用连续排污、定期排污等措施来保证蒸汽品质及锅炉、废锅的安全稳定运行。正常生产中蒸汽中的含盐量、碱度及其他离子含量极低，可忽略不计，锅炉排污一般按照公式P=Q污/Q汽=S给/（S污-S给）（式中：P——锅炉排污率，%；Q污——锅炉排污量，t/h；Q汽——蒸汽产量，t/h；S给——锅炉给水中某物质含量，mg/t；S污——锅炉排污水中某物质含量，mg/t）进行控制；《锅炉房设计标准》（GB 50041—2020）中规定以脱盐水为补水的锅炉排污量不应超过2%。该煤制天然气装置生产中，蒸汽主要源自热电锅炉、气化废锅、甲烷化废锅，其中，热电锅炉蒸发量为1 200 t/h、排污量为15 t/h，气化废锅蒸发量为500 t/h、排污量为6.5 t/h（排入气化炉渣池作为补水），甲烷化废锅蒸发量为420 t/h、排污量为6 t/h。
1.4 循环水系统排污
更多内容详见《中氮肥》2024年第1期