摘要：近年來，煤制甲醇項目快速發(fā)展，作者針對煤制甲醇的一些節(jié)水措施和節(jié)水效果，進行了研究。提出了采用抗污染的海水淡化RO膜和蒸發(fā)裝置蒸發(fā)處理工藝，實現(xiàn)全廠污水“零排放”。

關(guān)鍵詞：節(jié)水措施;污水;零排放

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-00-02

Abstract： In recent years， the coal-to-methanol project has developed rapidly. The authors have studied some water-saving measures and water-saving effects of coal-based methanol. The anti-pollution seawater desalination RO membrane and the evaporative treatment process of the evaporation device were proposed to achieve zero discharge of the whole plant wastewater.

Key words：Water saving measures;Sewage;Zero emission

目前我國正逐步進入能源重化工時代，隨著世界石油價格的不斷攀升，我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，煤制油、煤制醇醚燃料、煤制乙二醇等技術(shù)已日漸成熟，并受到普遍關(guān)注。我區(qū)是煤炭生產(chǎn)大省，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)具有得天獨厚的優(yōu)勢。煤化工的高速發(fā)展已成為國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的必然要求，而水資源保障不夠已成為我區(qū)煤化工工業(yè)發(fā)展的制約因素之一。煤化工行業(yè)作為用水大戶，萬元產(chǎn)值綜合耗水量約100t左右。由于近年來經(jīng)濟的高速發(fā)展，結(jié)構(gòu)性缺水日益嚴重，在我區(qū)，新鮮水價格最高已達5元/t以上，這還不包括水權(quán)轉(zhuǎn)換的一次性投入費用，1t甲醇僅新鮮水費用就達到100元左右。甲醇主要是由天然氣或煤炭為原料生產(chǎn)的，既是重要的化工產(chǎn)品及化工原料，又是未來的清潔能源之一。我國是個缺油、少氣、富煤的國家，國家立足于長遠發(fā)展，提出了“發(fā)展替代能源”的重大戰(zhàn)略舉措，因而煤制甲醇工藝仍是國內(nèi)中、長期新建甲醇項目的首選?？紤]到我區(qū)可開采水資源量以及人口增長、農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境用水需求等因素，供水形勢還將更加嚴峻，水資源缺乏已成為發(fā)展煤氣化制甲醇工業(yè)的主要制約因素。因此煤氣化制甲醇設(shè)計應(yīng)采用節(jié)水的先進工藝和設(shè)備，這對于降低水耗、減少污染、提高效益具有重大的意義。

1 總體設(shè)計方案

（1）采用高效、節(jié)能的系統(tǒng)和設(shè)備，按照分質(zhì)、分類、分壓的原則供水，做到一水多用，循環(huán)用水。（2）排水做到清污分流，提高中水回用率，處理后盡量做到回收利用。

2 供水系統(tǒng)主要的節(jié)水措施

2.1 凈水站

凈水站內(nèi)設(shè)置回收水池，收集沉淀池含泥水和過濾反洗水，進行沉降后，上部清水經(jīng)回收水泵送至凈水裝置前端回用，下部泥水排至污水處理裝置。凈水站排水率可降至3%，低于一般自來水廠的排水率（5%以上）。

2.2 循環(huán)水站和脫鹽水站

循環(huán)水排污水和脫鹽水站濃排水均回收至污水回用裝置，不作為凈下水外排。

2.3 各工段的沖洗水

各工段的沖洗水主要含有泥砂，不作為凈下水外排，全部回收到污水處理站。

2.4 低溫甲醇洗和甲醇合成

低溫甲醇洗工段的污水主要含有甲醇，含鹽量低，與各裝置凈下水一并回收至污水處理站。甲醇合成的工藝冷凝液作為冷凝水回收至脫鹽水站。

2.5 未預(yù)見水量

未預(yù)見水量包括各裝置水池溢流、放凈水，消火栓、灑水栓用水，消防事故排水、管網(wǎng)漏失水等，其水量取決于工廠的管理水平，按相關(guān)規(guī)范其水量約為全廠總用水量的5%～10%，按照“提高管理水平，盡量節(jié)約和回收外排水”的原則，將未預(yù)見水量確定為總用水量的約2%，并對溢流水、放凈水、消防廢水等全部回收，回收率95%（管網(wǎng)漏失無法回收）。

2.6 污水處理站

污水處理站進行分質(zhì)收集和處理3種污水：

2.6.1 含鹽有機污水

包括氣化污水、硫回收工段的污水，鹽、氨和硫離子的含量高，進行生化處理后脫除有機物、氨和硫離子，但并沒有脫鹽，含鹽量較高（約2500mg/L），無法直接回用，需送至污水回用裝置進行脫鹽處理。

2.6.2 低鹽含泥污水

包括前述的凈水站泥水、各工段的沖洗水、低溫甲醇洗的生產(chǎn)污水和熱電站的鍋爐排污水、未預(yù)見水量等全部排水。廢水含鹽量較低（接近生產(chǎn)水），含泥砂量較高，進行沉淀處理后，全部送到磨煤工段回用。

2.6.3 含鹽含泥污水

來自污水回用裝置預(yù)處理（沉淀、過濾）設(shè)施所排出的含泥污水，含鹽量較高，與循環(huán)水排污和脫鹽水站排水的含鹽量相當(dāng)，無法直接回用，需經(jīng)沉淀處理后送至污水回用裝置進行脫鹽處理。

2.7 污水回用裝置

該裝置進水包括循環(huán)水排污、脫鹽水站排水、污水處理站排出的含鹽廢水，平均含鹽量約為2500mg/L（工業(yè)用水含鹽量以600mg/L計）。經(jīng)沉淀、過濾、反滲透脫鹽后，全部補入循環(huán)水系統(tǒng)，反滲透濃排水含鹽量約為8000～10000mg/L）已無法再回用，全部排往污水蒸發(fā)界區(qū)。

2.8 循環(huán)水站

為了節(jié)約用水，盡量減少循環(huán)水冷卻塔的蒸發(fā)量，冷卻塔采用“干濕式冷卻塔”，該種塔上裝設(shè)有大面積的空冷散熱器，冷卻回水在散熱器中與外部冷空氣換熱，之后再進入塔的淋水區(qū)。此種塔形較普通冷卻塔可節(jié)約蒸發(fā)水量約20%～30%。

3 污水零排放方案

為盡量降低污水蒸發(fā)裝置的規(guī)模以節(jié)約投投資，擬先用采用抗污染的海水淡化RO膜淡化處理高含鹽污水，回收率以50%計，則濃水水量可減少一半，然后送至蒸發(fā)裝置蒸發(fā)處理。實現(xiàn)蒸汽冷凝水的回收和低含水率鹽泥的外排，實現(xiàn)全廠污水零排放。

4 具體措施

（1）除所有透平凝汽器（發(fā)電透平、空壓透平、甲醇合成氣透平、冰機透平凝汽器等）、甲醇常壓精餾塔和預(yù)塔一級冷凝器全部采用空冷措施外，氣化第一、二（組合式）真空冷凝器、高壓閃蒸最終冷卻器、預(yù)塔二級冷凝器（與預(yù)塔一級冷凝器組合）、合成氣水冷器、粗甲醚冷凝器、二甲醚精餾塔冷凝器、都可以采用空冷器。以180萬t/年煤制甲醇項目為例，這樣可節(jié)約循環(huán)水量102000m3/h，減少蒸發(fā)量1789m3/h，節(jié)約新鮮補水2386m3/h，減少排污596m3/h。這樣循環(huán)水量只需要約30000m3/h。補水量降為700m3/h，循環(huán)水排污量降為175m3/h。（2）兩套循環(huán)水系統(tǒng)串聯(lián)運行（一系統(tǒng)的排污作為二系統(tǒng)的補水，二系統(tǒng)的水冷器選擇非不銹鋼材質(zhì)，將銅材質(zhì)的換熱器放在二系統(tǒng)），這樣污水不必再回收到循環(huán)水系統(tǒng)，且污水回用和脫鹽水可以合并設(shè)計，降低投資。（3）變換30m3/h、低溫甲醇洗11 m3/h、甲醇合成20m3/h和二甲醚縮合的77m3/h共計138m3/h系統(tǒng)生成水，可直接回收至氣化用作激冷水。這樣污水處理水量減少108m3/h（40%）?；赜盟幚碡摵蓽p少30 m3/h。（4）原水采用石灰軟化法，可回收新鮮水30m3/h。減少排污30 m3/h。經(jīng)過再沉淀處理，產(chǎn)生污泥用作鍋爐煙氣脫硫;可利用生產(chǎn)中的工藝廢氣作石灰軟化水和循環(huán)水的再碳酸化，循環(huán)水處理從根本上消除硫酸的使用。（5）鍋爐除渣補水40m3/h可以用污水處理后合格污水代替。氣化渣水處理可適當(dāng)補充污水處理后合格的水（50 m3/h）。（6）動力鍋爐用于冷卻的全部一次水，正常時要使用循環(huán)水。（7）沖洗地坪水和衛(wèi)生間沖廁用水，可以高鹽污水代替，可節(jié)水16～20m3/h。（8）空分水冷塔補充部分新鮮水以降低水溫，幫助吸收部分CO2，有利空分分子篩的操作。使用后的水進入循環(huán)水系統(tǒng)。（9）空氣、甲醇合成氣、氨氣壓縮機透平冷凝液以及甲醇精餾再沸器和二甲醚精餾再沸器冷凝液可以直接回到變換除氧器或鍋爐除氧器，脫鹽水站冷凝液處理量可大大減少，硫回收預(yù)熱、空分加熱、熱電站空氣加熱器、全廠采暖伴熱、低壓再沸器的冷凝液盡量送到脫鹽水站回收處理，與新鮮脫鹽水送往高壓鍋爐。這樣冷凝液處理量只需要430m3/h。

5 結(jié)論

排水經(jīng)過過濾回收后，用于空冷塔下的空氣冷卻，將高鹽水蒸發(fā)，實現(xiàn)污水的“零排放”，整個裝置年用水量為1003×104m3（以8000h，1254m3/h計），每噸甲醇耗水量為5.6m3。污水回用裝置節(jié)約投資約54.6%，冷凝液處理量由1308 m3/h降為430 m3/h，節(jié)約冷凝液處理投資約67%。脫鹽水處理用原水量由570 m3/h降為384 m3/h，節(jié)約處理費用32%。

參考文獻

[1]張勇，曲順利，朱艷艷.國內(nèi)煤制甲醇企業(yè)節(jié)水技術(shù)現(xiàn)狀[J].氮肥技術(shù)，2010，31（1）：18-21.

收稿日期：2019-03-08

作者簡介：劉維銳，在職研究生。