煤制烯烃含盐废水近零排放技术的应用探析

胡文亮

摘要：煤炭和水资源的逆向分布通常会导致煤化工企业出现废水排放等问题，再加上煤化企业含盐废水处理过程中的工艺缺陷，因此在特定的近零排放技术中，将浓盐水浓缩至盐结晶后全部回用，围绕盐种技术开展全新的工艺研究，可以给煤化行业的工作开展提供有效帮助。

关键詞：废水;近零排放技术;煤制烯烃

引言：由于煤化工作的有效开展，使得当前煤生产低碳烯烃通常采用甲醇烯烃技术，但这种技术往往需要消耗大量的水，每吨产品的耗水量达到了惊人的20吨左右，而我国大部分煤炭资源又集中在水资源比较匮乏的地区，因此在煤制烯烃中，如何做好对环境的保护以及资源的有效利用，是废水近零排放技术研究的重点方向。

1.煤制烯烃含盐废水近零排放的工艺流程

1.1含盐废水膜处理

通常在煤制烯烃工艺中，针对排放出来的有机废水需要根据实际的水质条件进行对应的处理，常用的处理方法有，预处理、生化处理以及膜生物反应器等工艺方式。经过处理后的废水，其中COD和氨氮的去除率高达95%以上，部分水质甚至可以达到初级再生水质标准，有利于循环水补充的目的[1]。通常排放的含盐废水中，煤制烯烃排放的这类废水量都比较大，所以可以考虑对这些废水的有效回收利用，采用常见的海水淡化反渗透膜处理方式，可以使这些废水的脱盐率达到98%以上，其中脱盐的废水回收率也高达70%左右。

1.2浓盐水蒸发结晶单元

对于含盐废水经膜处理后，大部分废水可以得到再次利用，只有其中一小部分废水无法使用。这是因为这部分的废水中含有大量的反渗透浓水和离子交换废水，而这些废水又无法使用膜分离技术进行回收利用，再加上这些废水中的COD浓度非常高，针对这种情况，只能通过自然处理的方式进行排放。而比较成熟的工艺蒸发结晶技术中，根据废水的实际情况，可以选择多效蒸发、机械蒸发以及闪蒸发等技术，有利于确保蒸发结晶设备能够长期稳定的运行。当蒸发结晶中的垢离子浓度逐渐增大时，往往会造成壁面产生结垢，这种结垢会增加热阻，最终使传热效率大幅度下降，在后续的设备使用中，需要经常对设备进行维护而增加设备成本。

2.煤制烯烃中浓盐水蒸发结晶工艺流程

在煤制烯烃含盐废水的排放中，这些含盐废水经膜单元浓缩后会产生15-25%的浓盐水，其中COD的含量是非常高的，导致这些废水中的钙、镁等离子的含量非常大。因此对这类废水使用膜处理的方法进行深度浓缩，就会导致处理能耗的盐水浓度不断加大，随着盐水浓度不断的增加而导致膜系统被严重堵塞，最终降低膜的使用寿命。在对这些高浓度的盐水进行蒸发结晶工艺处理的过程中，必须提高废水浓缩的倍率和废水的回收率，才能使整个煤制烯烃含盐废水排放的周期性变得非常稳定。煤制烯烃中浓盐水蒸发结晶单元的处理工艺流程如图1所示，膜处理后的浓盐水在调节罐中形成汇聚，并最终进入到蒸发料罐中，因此在消除浓盐水的碱度后，能够有效避免出现碳酸盐垢的情况。同时在浓盐水中加入一定量的阻垢剂，可以有效防止发生板换热器以及脱气塔等设备出现结垢的情况。在蒸馏液提质处理的工艺流程中，将高温蒸馏液和蒸发器进料液进行热转换后，通过吸收蒸馏液罐的方式，可以有效地减少蒸馏液中的有机杂质，利用活性炭吸附这些离子，有利于去除微量的有机物，可以实现对废水的再生处理。

3.煤制烯烃蒸发结晶零排放的技术特点

3.1机械蒸汽压缩技术

将蒸发产生的二次蒸汽利用蒸汽机进行压缩升温后送入蒸发器中，可以用来实现加热循环利用。通常情况下，在正常操作时不需要外供蒸汽，能够降低外供蒸汽的消耗情况，有利于达到节省成本的目的。煤制烯烃蒸发结晶零排放技术和单纯的外供蒸汽驱动系统相比，能够获得更高的热效应，可以达到单效蒸发器的30倍左右，不仅使用工艺流程变得简单化，还能减少冷却水的用量，又易于实现自动化控制。

3.2强制循环降膜蒸发技术

利用循环泵对其进行强制循环和液体分布器均匀布液，可以更好地实现对浓盐水在蒸发器换热单元的高效蒸发。而在整个蒸发浓缩的过程中，需要循环泵将蒸发器送至顶部的管箱内，随着液体流入特殊的结构中，能够完成均匀有效地分布，并且还可以做到减少热管表面的干点出现。但随着换热管的结束，液体会在重力的作用下沿着管壁形成均匀的液膜，随后这些液膜会逐渐下降到盐水槽内并呈现出浓缩的整个过程。但由于循环泵在料液的流速比较大，往往经过冲刷后会形成抑垢的作用，因此能够更好地实现沸腾传热，使传热系数得到有效提高。

3.3盐种技术

在以硫酸钙作为“种子”的过程中，结晶出来钙、镁、硅等核心结晶通常都会悬浮在液体中，但不会附着热管的表面，所以不会形成结垢。然而新型盐种在蒸发循环的过程中会出现不断浓缩的情况，因此在蒸发浓缩时，需要不断地补充并添加晶种，才能很好地控制蒸发器中盐水槽内的浓度，避免出现排放以及旋流分离的情况发生。将盐水槽内的浓度控制在15%左右，并利用盐种技术，可以使料液浓缩到最小的饱和倍数，能够更多地回收产品水，实现蒸发系统的连续稳定运行，为解决煤制烯烃蒸发结晶结垢提供了有效的解决方案。

3.4高效传热技术

为了更好地降低成本和节约能源，可以在装置中使用高效换热管以及特型换热器，这是因为换热管和换热器可以提高传热效率。同时在整个传热过程中，特型管的几何形状具有自动清洗的功能，使管道的表面不会出现结垢，从而延长设备的使用寿命。做好对加热器中浓盐水温度的控制，可以使结晶器与加热器之间出现相应的液位差，有利于防止浓盐水的换热沸腾情况。

结束语：

在煤制烯烃含盐废水近零排放技术的应用中，根据废水的特点和处理现状，选择高效率的浓盐水蒸发结晶处理工艺，可以避免设备因为长期不运作而出现的污垢化情况，不仅做到了对废水的处理，还能降低设备的运行和维护成本。

参考文献：

[1]张雷， 符秀梅.现代煤化工废水近零排放技术难点及展望[J].城镇建设， 2019， 000（010）：275.