皂化废碱液焚烧炉节能改造措施及方法

侯凤云，赵士保，殷 义，韩大伟

(1.北京航天石化技术装备工程有限公司，北京 100166；2.沧州旭阳化工有限公司，河北 沧州 061113)

在环己烷氧化生产环己酮的工业生产中，会产生大量有机皂化液，这种液体COD和pH值较高，不仅含有大量可回收的物质，也是一种难处理的有机废水。若直接排放将造成严重的环境污染,普通的生化法难以进行有效处理[1]，目前焚烧法是处理这类废液最有效的方式[2]，不仅可以彻底处理掉废液中的有机物，而且可以回收热量产蒸汽、回收无机盐。近年一些环己酮装置相继扩能改造,皂化液排放量进一步增大,对处理技术提出了更高的要求，降本增效成为该行业亟待解决的问题。

河北某化工公司针对环己酮皂化液沿用了国内外通用的焚烧法进行处理，将皂化液中的有机酸钠盐转化成碳酸钠，作为副产品进行外卖。皂化液中有机物与辅助燃料燃烧时产生的热量为1.27 MPa的饱和蒸汽，除本工序少部分自用外，大部分并入1.27 MPa蒸汽管网供其他工段使用。但由于天然气的大量消耗使处理成本一直高居不下，节能改造成了该项目的重中之重。

1 废碱液的物性

表1 皂化废碱液组分

环己酮行业生产过程中产生的皂化废碱液是一种棕黑色粘稠液体，有强烈的刺激性气味，组成含量随主装置操作参数的波动略有变化，但主要含水、氢氧化钠和一些有机酸类物质，由于溶液中氢氧化钠含量较高而呈碱性；COD含量较高，不能生化处理。具体组分如表1。

由表1中可以看出，废液中含水量高(约52%)，热值较低，不易完全燃烧。正常运行时需要消耗辅助燃料，同时需要保证废液良好雾化效果与合理的整体燃烧组织可以改进其燃烧效率。

2 工艺流程及处理现状

环己酮生产装置产生的有机废液成分因生产工艺的差别而有所不同，该化工公司生产的有机废液组成为：氢氧化钠18%，水52%，其余大都是有机酸，废液最大处理量为14 m3/h。该公司采用锅炉一体化装备对废碱液进行焚烧处理，回收热量副产蒸汽和碳酸钠。废碱液经加压雾化后喷入到焚烧内，与来自鼓风机的空气混合燃烧，其中的氢氧化钠被氧化成为碳酸钠，一部分以熔融态形式从炉底流出，经冷却装置冷却后加以收集，另一部分随烟气离开锅炉进入静电除尘器进行捕集。烟气送入到电除尘器进行除尘后达标排放。采用天然气作为辅助燃料，焚烧可产生1.57 MPa.g的饱和蒸汽。工艺流程如图1 所示。

图1 废碱液焚烧处理工艺流程

装置的设计指标如表2。

表2 装置的设计指标

装置建成投产后，各项指标都能达到设置参数，但是长期运行下来，辅助燃料天燃气耗量是个不可忽视的问题，使企业承担了巨大的经济负担。因此，为节约运行费用，拟将部分天然气燃料改用工厂主装置生产的废产品X油和轻油替代，从而进行相关的工艺、设备和管道等改造，不仅减少了天然气耗量、同时进一步处理了副产品X油和轻油。

3 改造内容及改造措施

由于焚烧锅炉的特殊设计形式，只考虑将顶部燃烧器进行改造，将原有的天然气、废液组合燃烧器改为天然气、X油和废液组合燃烧器。

3.1 X油与轻油的物料物性

X油与轻油都是工厂生产的副产品，含有大量有机物，热值较高，正好可以作为焚烧废碱液的辅助燃料。X油和轻油的物料物理性质见表3。

表3 X油和轻油的物料物理性质

3.2 改造措施

在原装置界区内增设废油储罐，将原焚烧炉顶部的燃烧器改为天然气、X油和废液组合燃烧器。自界区外来得X油和轻油在废油储罐内混合后，经过滤器后由废油泵加压送入炉顶燃烧器进行焚烧，为了保证喷前压力的稳定性，在泵后设置了回流调节压力。同时为了保证燃烧的稳定性，在供油管路上设置了调节阀，根据炉内温度对油的流量进行调节。为保证X油和轻油的流动性，在罐体和管道上都设置了蒸汽伴热。

X油和轻油采用介质雾化，用焚烧自产的饱和蒸汽作为雾化介质。

图2 改造前燃烧器方案

图3 改造后燃烧器方案

3.3 改造效果分析

装置改造后的实际运行数据如表4。

表4 装置改造后的实际运行数据

装置改造后，天然气耗量从1350 Nm3/h降低到660 Nm3/h，大幅减小；天然气单价按照3元/m3计，处理每吨废液大约可节约天然气42 m3，节约成本127元。通过改造可以使废碱液处理成本每年节约1650万元，既解决了工厂废碱液和废油处理难题，又节约了成本，为整个公司的稳定生产提供了保障。

4 结论

采用焚烧处理皂化废碱液，不仅可以回收热量产蒸汽还可以回收高纯度的无机盐；经过改造采用环己酮主装置的副产品X油和轻油，替代原设计的辅助燃料天然气，可以大大节约天然气的耗量，同时解决了企业废油的处理问题，降低处理成本，为企业减轻了三废处理的经济负担。