废水制备水煤浆煤气化联产合成氨工艺.docx

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废水制备水煤浆煤气化联产合成氨工艺
目前先进煤气化技术如水煤浆气化技术、粉煤加压气化技术等在我国已胜利实现产业化并逐步推广应用。其中德士古水煤浆加压气化工艺采纳水煤浆进料，在气流床中加压气化，水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气，温度可达1300~1400℃以上，气化过程效率高，对环境污染较小。然而水煤浆气化联产合成氨工艺在生产过程中会产生多种较难处理的废水，回收处理非常困难。将煤转化过程中产生的废水制备水煤浆进行气化是一种符合节能减排和循环进展的新思路，既能节省常规制浆所需要的清水资源，降低了制浆成本，又能简洁有效地处理废水，实现废水的回用甚至零排放，同时废水中的碱金属对水煤浆气化反应有催化作用，有机物在气化中能转化为合成气有效成分，提高热值。因此采纳有机废水制浆是一种高效、清洁、经济的废水处理技术，具有较好的应用前景。针对煤气化过程废水制备水煤浆的讨论尚处于起步阶段，而针对煤气化联产合成氨过程产生的各种废水制备水煤浆循环利用的讨论未见报道。笔者采纳浙江丰登化工煤气化合成氨工艺过程中产生的洗气水、碳化水、硫磺水以及需要处理的外来工业废水进行水煤浆的制备，讨论其成浆性、流变性及稳定性等，并在气化炉上进行工业应用，旨在为煤气化联产合成氨废水制备水煤浆的实际应用供应参考。1、试验材料1.1煤样试验煤种采纳丰登化工用于煤气化的神华煤，其工业分析与元素分析如表1所示。对煤样采纳GJ-I型密封式制样粉碎机进行磨制，利用筛子进行筛分猎取粒径在150μm以下的煤粉，采纳BT-9300ST型激光粒度分析仪测试粒度分布，可知煤样粒度分析曲线上消失两个较明显的波峰，分别集中在10~20μm和60~80μm，并且在4~5μm还有个不明显的小峰，这种多峰的分布形式有利于供应水煤浆的浓度。测得煤样体积平均粒径为32.44μm。1.2废水丰登化工煤气化联产合成氨工艺废水产生点如图1所示。其中洗气废水产生于粗煤气的冷却洗涤过程，硫磺废水产生于脱硫工段后生产硫磺的过程中，碳化废水主要产生于将煤气中的CO2和氨水反应生产碳酸氢铵的过程中。工业废水为周边工厂生产过程中产生的需要处理的高浓度有机废水。各废水主要成分如表2所示。由表2可知，洗气水具有较高的COD和盐含量，氨氮较少;碳化水含氮量高，其他指标均较低;硫磺水主要产生于硫磺生产工段，因而COD高，硫酸盐含量高，氨氮含量低;工业废水属于外来有机废水，具有较高的COD、氨氮及盐含量。2、试验方法2.1水煤浆的制备水煤浆制备方法：如前所述制备煤粉样品后密封保存备用。计算出制浆所需的煤粉、水样、添加剂的用量，将称量好的添加剂与煤气化废水混合于烧杯中，待添加剂溶解后，加入煤粉并在JHS-2/90恒速数显搅拌机上以1000r/min的转速搅拌15min，取下静止5min，释放搅拌过程中带入浆体的空气后测定水煤浆的性质。试验选取的添加剂为浙江高校研制的ZDS-1型复配添加剂，其用量按干基煤质量的0.6%计算。2.2成浆性、流变性及稳定性等参数的测定水煤浆表观黏度和流变特性根据文献规定的方法，采纳HAAKEVT550型黏度计测定。将适量水煤浆样品倒入测量容器，在(20±0.1)℃的恒温水浴中，使剪切速率从0升至100s-1，在剪切速率为100s-1时，每隔30s记录1次试验数据，共10次。将10次数据取平均值即为水煤浆的表观黏度。采纳干燥箱干燥法测量水煤浆浓度：称取肯定质量(3g左右)的浆体样品，于(105±2)℃下干燥至恒定(约2h)，由浆样干燥前后的质量差可得到浆体浓度。水煤浆的稳定性由样品析水率确定。将废水水煤浆静置于恒温恒湿箱中一周，观看样品上部析水状况以及是否产生硬沉淀。3、试验结果及分析3.1废水水煤浆的成浆特性水煤浆的最大成浆浓度定义为剪切速率100s-1条件下，表观黏度达到1000mPa·s时水煤浆所含固体的质量分数。采纳蒸馏水及4种废水(洗气水、碳化水、硫磺水、工业废水)制备水煤浆最大成浆浓度分别为62.0%、65.4%、61.5%、63.3%、62.4%。图2则为各水煤浆浆体表观黏度随浓度变化的关系。各种废水制备水煤浆的最大成浆浓度由高到低依次为：洗气水、硫磺水、工业废水、蒸馏水、碳化水。通过与蒸馏水水煤浆对比可知，洗气水、硫磺水、工业废水均对成浆起到了促进作用，而碳化水则对水煤浆的成浆有不利作用。依据表2成分数据，洗气水、硫磺水、工业废水均具有较高的COD，气化废水有机化合物成分简单，包含酚类化合物、稠环芳烃、有机酸等，其中具有双端性结构的组分有肯定的分散效果，即可以起到添加剂的作用。如羟基低分子量有机酸、脂肪酸的钠盐和酚类等均对水煤浆有降黏作用。同时，三种废水偏碱性的特性也有利于水煤浆的成浆。与另外两种废水不同的是，硫磺水由于产生于硫磺生产工段