[发明专利]一种煤气化生产污水回收利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气化生产污水回收利用方法，属于工业生产综合利用技术领域。

背景技术

煤化工已成为化学工业的重要组成部分，煤气化在煤化工中占有非常重要的地位，煤气化用于生产城市煤气及各种燃气，也用于生产合成气，作为合成氨、合成甲醇等多种化工产品的原料；煤气化的过程是以煤炭（焦炭）为原料，以空气（氧气或富氧）、水蒸汽作为气化剂，在一定压力和温度下通过化学反应将煤炭中的有机质转化为可燃气体的工艺过程；煤气化所得到的气体称为煤气、半水煤气、原料气，进行煤气化的设备称为煤气发生炉、煤气炉或气化炉。煤气炉出口的煤气温度较高，回收部分显热后温度仍然较高，但因露点腐蚀问题，这部分热量的回收目前存在很大的技术难题，绝大部分没有回收，直接采用冷却水洗涤降温使煤气温度进一步下降后送往下一工序；煤气洗涤水为污染很严重的污水，含有硫、酚、氰化物、氨氮等多种污染物，COD高达10000mg/L以上甚至更高，因此煤气洗涤水必须循环使用，一旦外排将对环境造成严重的污染；在煤气化的过程中气化剂水蒸汽并不能全部参加化学反应，水蒸汽的分解率一般为40-70%，分解率的高低与煤气炉的工况有关，30-60%的未反应的水蒸汽混合在煤气中，这部分水蒸汽在煤气洗涤降温的过程中大部分或绝大部分冷凝为液态水进入洗涤污水中，使得煤气洗涤污水涨水，被迫外排，所排放的这部分污水因污染物含量太高，直接外排污染严重，但处理难度很大、处理成本很高。

以固定床间歇常压煤气化生产甲醇、氨为例，采用常温空气和过热水蒸汽作为气化剂，每生产1吨醇氨煤气炉入炉空气量约为2000-2500Nm³、入炉蒸汽量约为1400-2400kg，煤气炉出口220-300℃的煤气经回收显热后，温度降到110-170℃，进入降温塔采用冷却水洗涤降温，煤气温度下降到30-50℃送入储气柜；煤气洗涤水循环使用，采用凉水塔降温。背景技术主要存在以下几个方面的问题：

一是煤气洗涤水为酸性含尘污水、PH值3-5，COD太高、有害物质含量高、种类多、成分复杂，无法通过简单的沉淀、过滤、中和等来处理及回收利用；

二是每生产1吨醇氨实际参加气化反应的蒸汽量只有900-1000kg，大量没有反应的水蒸汽在煤气洗涤降温的过程中，被煤气洗涤水冷凝下来并放出大量的冷凝热进入煤气洗涤污水中，使煤气洗涤的热负荷大幅度增加，循环水量增加，制气能耗及运行成本大幅度提高的同时又造成热量的大量浪费，每生产1吨醇氨，煤气洗涤降温的循环冷却水用量高达70-100m³；

三是当煤气炉炉况较好，水蒸汽分解率达到50%以上，夏季气温较高、气候干燥季节凉水塔蒸发水损失量较大，煤气洗涤循环水系统可以实现污水零排放；但夏季多雨以及冬季气温较低的季节凉水塔水蒸发损失量很小，系统涨水问题非常突出，被迫排放部分污水；当煤气炉炉况较差，蒸汽分解率在50%以下，夏季气温较高、气候干燥季节煤气洗涤循环水系统即存在明显的涨水，夏季多雨以及冬季气温较低的季节涨水问题将更加突出，污水排放量大幅度增加；因此必须配套建设污水处理装置，因这部分污水处理难度大、处理成本太高，处理不达标、偷排污水污染环境的现象时有发生；年产20万吨醇氨固定床煤气化装置，全年排放的煤气洗涤污水量高达10000m³以上，存在重大的环保问题；

四是煤气化工艺采用常温空气作为气化剂，所说的常温是指室外空气的自然温度，冬季和夏季的空气温度相差很大，特别是我国北部地区冬季和夏季空气温差高达60℃以上，同一天的昼夜温差有时也高达15℃以上，气化剂空气温度的变化对煤气炉稳定运行极为不利，经常因此造成煤炭消耗增加、煤气洗涤污水系统严重涨水等问题。

针对以上问题，有人提出了两段结构的洗气塔（降温塔），如中国专利号200910014146.0和201020211741.1所述，下段设置换热器用于加热软水，上段用于煤气降温；专利号200910014146.0在下段设置热管换热器，专利号201020211741.1在下段设置波纹管列管换热器，解决了回收部分低温余热的问题，但煤气洗涤冷却水系统涨水问题没有得到解决；存在的主要问题是：换热器换热管直接与煤气接触，露点腐蚀非常严重，换热器使用寿命很短，一般在1年左右或不足1年，换热器一旦出现泄漏，因所加热的软水压力较高，软水将漏入煤气洗涤冷却水系统，造成煤气洗涤污水涨水问题更加严重，实用性及经济性较差，不适宜在生产实际中采用。

发明内容