揚(yáng)中一體化有機(jī)酸廢水處理設(shè)施工程設(shè)計(jì)

　在煤化工技術(shù)之中煤氣化屬于核心技術(shù)，是實(shí)施煤炭深加工工藝的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，比如煤制的甲醇、油、天然氣等等。在煤氣化加工工藝中碎煤固定床加壓氣化工藝的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，該技術(shù)在使用中對(duì)于煤種的適應(yīng)范圍也較廣，對(duì)于氧的消耗量也較少，在產(chǎn)出的氣體中甲烷的含量也較高，由于這種工藝具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以被城市煤氣、煤制天然氣等生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛的運(yùn)用。但是勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量高濃度的煤氣化廢水，通過(guò)業(yè)內(nèi)深入的研究提出了單塔加壓脫酸脫氨裝置來(lái)對(duì)煤氣化廢水實(shí)施處理，并在工業(yè)項(xiàng)目當(dāng)中的酚氨回收裝置之中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，所獲得的運(yùn)行效果十分良好。

　　1、單塔加壓脫酸脫氨工藝的具體流程

　　單塔加壓脫酸脫氨這種工藝在具體實(shí)施的過(guò)程中，實(shí)質(zhì)上就是將兩種提塔在1個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行重疊，這兩種提塔分別為氨汽提塔、酸性氣汽提塔，該裝置主要分為兩個(gè)部分，分別為脫酸脫氨塔與三級(jí)分凝系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后的煤氣化廢水會(huì)被分成兩股，一股廢水經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻之后，作為處理流程中的冷進(jìn)料在塔頂位置進(jìn)入裝置之中，另一股廢水經(jīng)過(guò)換熱之后，作為廢水處理流程中的熱進(jìn)料在塔體的中部位置進(jìn)入到裝置之中，而塔釜?jiǎng)t通過(guò)再沸器進(jìn)行間接加熱或者直接通過(guò)蒸汽來(lái)進(jìn)行加熱。在塔釜中以酸性氣體(比如CO2、H2S)為主與NH3實(shí)施加熱，建立在此的條件下，從液相釋出并隨氣相向塔頂上升。在這個(gè)上升的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了氣相與冷進(jìn)料之間的接觸，在這個(gè)接觸的過(guò)程中由于酸性氣體的揮發(fā)度相對(duì)比NH3要高，使得大部分的酸性氣體在塔頂?shù)奈恢帽慌懦?，只有少量的酸性氣與NH3之間反應(yīng)并重新被吸收進(jìn)而到液相，并在塔體中部位置形成了高濃區(qū)，并以側(cè)線采出的形式進(jìn)入到三級(jí)分凝系統(tǒng)之中，這種降溫降壓的形式經(jīng)過(guò)3次循環(huán)之后，進(jìn)而獲得純度較高的氨氣。

煤氣化廢水入水的水質(zhì)當(dāng)中，有90%的質(zhì)量為游離氨，因此，通過(guò)AspenPlus模擬計(jì)算模式實(shí)施計(jì)算的過(guò)程中，忽略了固定氨在其中占有的份額，采用游離氨的模式來(lái)代替總氨實(shí)施相應(yīng)的模擬。與此同時(shí)，將脫酸脫氨之后的出水指標(biāo)中各個(gè)物質(zhì)的濃度進(jìn)行設(shè)置，其中NH4+的質(zhì)量濃度設(shè)置為≤30mg/L，CO2與H2S等酸性氣體質(zhì)量的濃度都設(shè)置為≤200mg/L。

　　3、脫酸脫氨回收裝置操作相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化分析

　　3.1 脫酸脫氨塔操作壓力的優(yōu)化

　　脫酸脫氨塔在實(shí)際開(kāi)展運(yùn)行的過(guò)程中，將操作的壓力作為變量，而其他參數(shù)在不發(fā)生變化的情況下，分別對(duì)操作壓力為0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa和0.7MPa時(shí)的參數(shù)分別進(jìn)行考查，脫酸脫氨塔的塔釜液組成與塔能耗產(chǎn)生的變化趨勢(shì)。其中需要注意的是，當(dāng)操作壓力參數(shù)為0.3MPa與0.4MPa時(shí)，壓力已小于三級(jí)冷凝的操作壓力0.36MPa，在這個(gè)時(shí)候需要對(duì)與其相配套的三級(jí)冷凝操作參數(shù)實(shí)施相應(yīng)的修改。隨著裝置在操作過(guò)程中的操作壓力不斷升高，塔釜的溫度也會(huì)逐漸隨之升高，相對(duì)NH4+的含量則隨之逐漸降低，這主要是由于在溫度升高的情況下，更加有利于離子氨實(shí)施相應(yīng)的分解與脫除，所以逐漸升高操作壓力對(duì)于脫酸脫氨塔的分離效率而言是非常有利的。

　　3.2 操作流程中冷進(jìn)料與總進(jìn)料的比

揚(yáng)中一體化有機(jī)酸廢水處理設(shè)施工程設(shè)計(jì)

當(dāng)冷進(jìn)料在總進(jìn)料中所占比例作為變量的時(shí)候，同時(shí)其他參數(shù)也不變的情況下，分別對(duì)冷進(jìn)料所占比為0.10、0.20、0.25、0.30和0.40參數(shù)時(shí)分別進(jìn)行考查，脫酸脫氨塔的塔頂位置酸性氣體中NH3的含量以及塔能耗的變化趨勢(shì)，其結(jié)果為隨著冷進(jìn)料的不斷增加NH3不斷減少，當(dāng)冷進(jìn)料占總進(jìn)料比為0.20時(shí)，NH3的減少程度逐漸減緩。在實(shí)施設(shè)計(jì)與工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)于塔頂酸性氣體中氨含量進(jìn)行可能的降低，這樣在后續(xù)設(shè)備與管道之中極大程度上降低碳銨結(jié)晶形成的幾率，進(jìn)而將排除的冷進(jìn)料占總進(jìn)料比為0.10。當(dāng)冷進(jìn)料的占比逐漸增大的過(guò)程中，其范圍是由0.20至0.40之間，酸性氣體中氨所占的比例為100×10-6以下，并且其變化的趨勢(shì)逐漸減緩，在冷進(jìn)料所占比例逐漸增大的同時(shí)，塔內(nèi)的能量消耗也逐漸增大。所以，應(yīng)該對(duì)裝置能耗進(jìn)行綜合性考慮，需要能夠根據(jù)廢水入水的實(shí)際情況，對(duì)冷進(jìn)料的占比實(shí)施有效控制，使其保持在0.20～0.30之間。

鋰離子電池因具備能量密度高、自放電低、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，目前被運(yùn)用于電子設(shè)備和電動(dòng)汽車中。鋰離子電池一般由正極片、負(fù)極片、隔膜紙等零部件組成，其中正極材料是正極片的關(guān)鍵，鎳鈷錳三元正極材料由于具有良好的循環(huán)性能、可靠的安全性以及適中的成本等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前最有發(fā)展前景的新型鋰離子電池正極材料之一。借助新能源汽車的發(fā)展機(jī)遇，三元前驅(qū)體作為鋰離子動(dòng)力電池正極材料的關(guān)鍵原料，近幾年迅速發(fā)展，三元前驅(qū)體的產(chǎn)能也不斷擴(kuò)大。

　　目前生產(chǎn)三元材料的工藝是：首先采用共沉淀法得到鎳鈷錳氫氧化物三元前驅(qū)體，然后經(jīng)過(guò)與混合、煅燒、混料等工序，生產(chǎn)三元正極材料。共沉淀反應(yīng)后的母液是高鹽高氨氮重金屬?gòu)U水。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保越來(lái)越嚴(yán)格的要求，此類廢水逐步成為環(huán)評(píng)審批或行業(yè)準(zhǔn)入的必要條件。因此，探尋經(jīng)濟(jì)可行穩(wěn)定性強(qiáng)的廢水處理方案，成為所有三元前驅(qū)體生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)課題。目前雖然有很多環(huán)保設(shè)計(jì)公司開(kāi)發(fā)出三元前驅(qū)體廢水工藝技術(shù)，但是工藝處理方案單一，而每家企業(yè)的實(shí)際情況不同，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程也存在很多問(wèn)題。然而目前幾乎沒(méi)有全流程的關(guān)于三元前驅(qū)體廢水工藝的研究報(bào)道，廢水處理技術(shù)的研究缺失也制約該行業(yè)的發(fā)展壯大。

　　因此，本文中針對(duì)三元前驅(qū)體生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢水進(jìn)行分析，綜合考慮處理工藝的可行性及運(yùn)行成本等因素，提供多種有效的廢水處理組合方案，以期為相關(guān)企業(yè)、科研人員和工程技術(shù)人員提供借鑒參考。