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在煤化工技術(shù)之中煤氣化屬于核心技術(shù)，是實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)在使用中對于煤種的適應(yīng)范圍也較廣，對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，所以被城市煤氣、煤制天然氣等生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛的運用。但是勢必會產(chǎn)生大量高濃度的煤氣化廢水，通過業(yè)內(nèi)深入的研究提出了單塔加壓脫酸脫氨裝置來對煤氣化廢水實施處理，并在工業(yè)項目當(dāng)中的酚氨回收裝置之中已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化，所獲得的運行效果十分良好。

　　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施的過程中，實質(zhì)上就是將兩種提塔在1個塔內(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部分，分別為脫酸脫氨塔與三級分凝系統(tǒng)。經(jīng)過預(yù)處理之后的煤氣化廢水會被分成兩股，一股廢水經(jīng)過冷卻器冷卻之后，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，而塔釜則通過再沸器進(jìn)行間接加熱或者直接通過蒸汽來進(jìn)行加熱。在塔釜中以酸性氣體(比如CO2、H2S)為主與NH3實施加熱，建立在此的條件下，從液相釋出并隨氣相向塔頂上升。在這個上升的過程中，實現(xiàn)了氣相與冷進(jìn)料之間的接觸，在這個接觸的過程中由于酸性氣體的揮發(fā)度相對比NH3要高，使得大部分的酸性氣體在塔頂?shù)奈恢帽慌懦觯挥猩倭康乃嵝詺馀cNH3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)入到三級分凝系統(tǒng)之中，這種降溫降壓的形式經(jīng)過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AspenPlus模擬計算模式實施計算的過程中，忽略了固定氨在其中占有的份額，采用游離氨的模式來代替總氨實施相應(yīng)的模擬。與此同時，將脫酸脫氨之后的出水指標(biāo)中各個物質(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

　　脫酸脫氨塔在實際開展運行的過程中，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，分別對操作壓力為0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa和0.7MPa時的參數(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。其中需要注意的是，當(dāng)操作壓力參數(shù)為0.3MPa與0.4MPa時，壓力已小于三級冷凝的操作壓力0.36MPa，在這個時候需要對與其相配套的三級冷凝操作參數(shù)實施相應(yīng)的修改。隨著裝置在操作過程中的操作壓力不斷升高，塔釜的溫度也會逐漸隨之升高，相對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施相應(yīng)的分解與脫除，所以逐漸升高操作壓力對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

　　當(dāng)冷進(jìn)料在總進(jìn)料中所占比例作為變量的時候，同時其他參數(shù)也不變的情況下，分別對冷進(jìn)料所占比為0.10、0.20、0.25、0.30和0.40參數(shù)時分別進(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，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，NH3的減少程度逐漸減緩。在實施設(shè)計與工業(yè)生產(chǎn)的過程中，應(yīng)該對于塔頂酸性氣體中氨含量進(jìn)行最大可能的降低，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，并且其變化的趨勢逐漸減緩，在冷進(jìn)料所占比例逐漸增大的同時，塔內(nèi)的能量消耗也逐漸增大。所以，應(yīng)該對裝置能耗進(jìn)行綜合性考慮，需要能夠根據(jù)廢水入水的實際情況，對冷進(jìn)料的占比實施有效控制，使其保持在0.20～0.30之間。

煤化工來水水質(zhì)COD為(90~150)mg/L，電導(dǎo)率為(3800~5300)us/cm，硬度為(800~1140)mg/L，通過投加石灰、碳酸鈉、混凝劑及助凝劑在廢水微渦流沉淀池中降低硬度、SS及濁度等指標(biāo)后自流入原水纖維濾池，通過纖維濾池進(jìn)一步降低濁度，經(jīng)過自清洗過濾器截留微細(xì)顆粒物質(zhì)，避免超濾膜被大顆粒物質(zhì)堵塞或劃傷;通過廢水超濾膜，去除SS、膠體及大部分細(xì)菌后產(chǎn)水匯集至反滲透。微渦流沉淀池、生化處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)收集后由泵輸送至污泥板框脫水機(jī)進(jìn)行處理，泥餅外運處理。一級膜脫鹽產(chǎn)水符合生產(chǎn)裝置區(qū)回用水要求，回用給附近的化工生產(chǎn)裝置再利用。

　　一級膜脫鹽濃水進(jìn)入二級膜脫鹽處理，再進(jìn)入納濾系統(tǒng)進(jìn)行分鹽處理,納濾產(chǎn)水進(jìn)入濃水反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮與脫鹽處理,將濃鹽水濃縮5倍以上，設(shè)置除硅系統(tǒng)去除二氧化硅,再進(jìn)入高壓反滲透繼續(xù)進(jìn)行濃縮與脫鹽處理，高壓反滲透濃水進(jìn)入MVR系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，后經(jīng)強(qiáng)制循環(huán)氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)產(chǎn)出氯化鈉。納濾濃水進(jìn)入高壓反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮與脫鹽處理，并采用“冷凍結(jié)晶+熔融結(jié)晶+MVR強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶"產(chǎn)出硫酸鈉。氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶母液和部分納濾濃水一并進(jìn)入雜鹽蒸發(fā)結(jié)晶器產(chǎn)出雜鹽。

　　2、儀表選型

　　污水處理中常見的自動化儀表分兩大類：熱工儀表、成分分析儀表。隨著自動化儀表處理技術(shù)的發(fā)展，越來越多的在線分析儀表應(yīng)用在污水處理中，甚至參與加藥自動控制，在設(shè)計中要考慮到取樣和分析的代表性，確保分析儀運行正常、穩(wěn)定的運行狀態(tài)，只有這樣，才能保證污水處理裝置穩(wěn)定運行。

　　所以，在污水處理中對自動化儀表設(shè)計和選型時，應(yīng)遵循以下原則：

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?、俦M量選取可以穩(wěn)定運行、方便維護(hù)、智能操作且具有較高測量精度的儀表，進(jìn)而減少儀表管理的運行和難度;

　?、诔丝紤]是否可以穩(wěn)定運行，還要考慮操作起來是否容易，以及是否經(jīng)濟(jì)、節(jié)能，成本和性價比較高，以降低污水處理的成本;

　?、垡蛭鬯幚淼乃|(zhì)環(huán)境較惡劣，不僅在露天進(jìn)行測量，還常常在井下和污水中進(jìn)行測量，對儀表的要求非常嚴(yán)格，所以在選型時要結(jié)合運行環(huán)境進(jìn)行挑選，保證在測量環(huán)境中儀表發(fā)生故障的可能性較低;

　?、茉谔厥猸h(huán)境下還要考慮自動化儀表的特殊功能。如在爆炸區(qū)域要選擇防爆儀表，避免因儀表選型造成經(jīng)濟(jì)損失。

　　下面，從熱工儀表和分析儀表兩方面，結(jié)合某污水處理項目實際選型進(jìn)行具體說明。

　　2.1 熱工儀表

　　液位計選用超聲波或雷達(dá)液位計測量水池、污泥池液位，選用壓力變送器測量水罐液位;流量考慮到污水電導(dǎo)率較高，且含有泥沙等雜質(zhì)，選用電磁流量計測量泵出口流量;污水處理壓力較小，選用壓力變送器測量壓力;水處理溫度一般在0~50℃，采用熱電阻配溫度變送器進(jìn)行測量。

　　2.2 分析儀表

　　污水處理中水質(zhì)指標(biāo)是關(guān)鍵的工藝指標(biāo)，為保證分析儀的精度和穩(wěn)定性，選型時應(yīng)從以下幾方面考慮：

　　①選取精度高、穩(wěn)定性好、安裝簡單的分析儀;

　?、谝⒁夥治鰞x是否能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，尤其極寒、極熱地區(qū);

　　③要考慮水質(zhì)條件，在易結(jié)垢的水質(zhì)中要考慮使用帶自清洗功能的分析儀，或在安裝時增加清洗裝置;

　?、苓x取備件、試劑好采購的國內(nèi)外分析儀可大大降低在線分析儀的維護(hù)難度。

　　3、控制系統(tǒng)配置及結(jié)構(gòu)圖

　　空壓站、污泥處理、冷凍機(jī)組、脫水機(jī)利用PLC實現(xiàn)就地控制，其余數(shù)據(jù)采集和控制由DCS實現(xiàn)，就地PLC通過MODBUS與DCS系統(tǒng)連接。因項目分二個階段實施，總IO點有13000點，其中膜脫鹽段約5500點，分支分鹽段約7500點，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型，選擇支持PROFIBUS、MODBUS、OPC等多種方式與第三方通訊。采用對等的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，過程控制網(wǎng)直接連接了系統(tǒng)的控制站和操作站節(jié)點，采用雙重化冗余設(shè)計。同時可連接系統(tǒng)內(nèi)的任何操作節(jié)點、包括操作員站、工程師站等，還可實現(xiàn)管理信息網(wǎng)的連接，系統(tǒng)內(nèi)的每個工程師站節(jié)點，均可以通過組態(tài)文件網(wǎng)絡(luò)傳輸和共享發(fā)布的方法，進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)、編譯、下載等操作。

　　眾多國內(nèi)外參考資料證實，DT膜柱被成功使用在被專家稱為廢水處理中的“最糟情況"的廢水處理領(lǐng)域中。因此本項目選用DTRO膜工藝處理本電解液廢水。

　　3、項目運行情況

　　3.1 項目實施說明

　　(1)廢水首先通過DTRO進(jìn)水泵提升壓力，后面設(shè)置保安過濾器，防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入膜內(nèi);

　　(2)在管路中投加阻垢劑，加酸，防止高價態(tài)離子的高倍濃縮而結(jié)垢;

　　(3)然后通過高壓泵進(jìn)一步提升壓力，滿足反滲透的過濾要求;

　　(4)加壓后進(jìn)入DTRO裝置進(jìn)行濃縮，產(chǎn)水回用于車間;

　　(5)DTRO濃液至濃水箱，濃水交由相關(guān)資質(zhì)單位處理;

　　(6)DTRO系統(tǒng)設(shè)計膜通量10.64lmh，設(shè)計運行最大壓力80bar，回收率約66.7%;采用DFM品牌DTGE-HP9405型膜組件，膜數(shù)量為2支，單支膜面積9.405㎡;

　　(7)DTRO系統(tǒng)設(shè)置一套沖洗和清洗系統(tǒng)。

　　3.2 運行效果

　　本電解液項目深度處理及濃縮處理單元一期于2017年9月投入試運行，廢水進(jìn)水TDS質(zhì)量濃度在2000～3500mg/L波動，處理能力為20m3/d，產(chǎn)水回收率≥95%，產(chǎn)水水量控制為1m3/h，出水穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》IV類標(biāo)準(zhǔn)。濃水產(chǎn)水量小于100L/d，進(jìn)入后繼蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)。本系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

　　3.3 膜清洗再生方案

　　在廢水運行過程中膜受到有機(jī)物、鹽分結(jié)垢等物質(zhì)污染，在平時運行中，先對膜組件進(jìn)行物理反洗，可以暫時恢復(fù)部分膜通量。若產(chǎn)水反洗效果變差，則需判斷污染狀況，根據(jù)污染物的類別進(jìn)行化學(xué)清洗。

　　本項目的污染主要是金屬氫氧化物產(chǎn)水結(jié)構(gòu)，在運行過程中，分別選用酸洗和堿洗對膜進(jìn)行清洗，具體結(jié)果見表4，通過化學(xué)清洗，膜通量得到了有效恢復(fù)，酸洗通量由16L/(㎡.h)恢復(fù)到35.6L/(㎡.h)，堿洗通量可恢復(fù)到37.5L/(㎡.h)，可見對于本項目，酸性清洗的效果要優(yōu)于堿性清洗。