乙醇脫水制乙烯水資源循環(huán)利用研究

第36卷第4期能源化工VoL 36 No 42015年8月Energy Chemical IndustryAt015乙醇脫水制乙烯水資源循環(huán)利用研究何霖,程牧曦,譚亞南,韓偉,艾珍,潘相米,吳硯會(huì )(西南化工研究設計院有限公司國家碳一化學(xué)工程技術(shù)研究中心工業(yè)排放氣綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室,四川成都61025)摘要:乙醇脫水制乙烯工藝廢水蒸氣中含有多種組分,其中催化劑粉末()≤0.2%、乙醇(u)1.5%、有機酸()≤0.5%、醇類(lèi)(除乙醇)(u)≤0.8%、乙烯(u)≥48.5%;溫度高達200℃。將廢水蒸氣冷卻至105~10℃除去高濃度污泥后將氣相組分冷卻至常溫,再通過(guò)汽提除去易揮發(fā)組分,然后進(jìn)行均質(zhì)調節、機械過(guò)濾、IC厭氧反應器厭氧處理、生物濾池好氧曝氣處理、PAM絮凝過(guò)濾后,作為中水循環(huán)利用。關(guān)鍵詞:乙醇乙烯水資源循環(huán)利用中圖分類(lèi)號:TE992.2文獻標識碼:A文章編號:2095-9834(2015)04-0066-03Study on recycling of waste water from ethanol dehydration to ethylene processHE Lin, CHENG Muxi, TAN Yanan, HAN Wei, Al Zhen, PAN Xiangmi, WU YanhuiState Key Laboratory of Industrial Vent Gas Reuse, National Center of Cl Chemical Engineering ResearchThe Southwest Research and Design Institute of Chemical Industry Co., Ltd, Chengdu 610225, ChinaAbstract: In the ethanol dehydration to ethylene process, the steam of waste water contains multiple components in which themass fraction of pulverized catalyst less than 0. 2%, ethanol less than 1. 5%, organic acid less than 0.5%, non-ethanol alcohol lessthan 0. 8% and ethylene higher than 67%. The temperature of the steam reaches up to 200 C. The waste water steam can be reused asrecycled water by treatment. The treatment process includes some steps as follows cooling waste water steam to 105-110 C and thenremoving bulk dirt contents, cooling gas phase to room temperature, and removing volatile components by steam stripping, A series ofsequential treatment includes homogeneous adjusting, mechanical filtration, IC anaerobic treatment, aerobic treatment in bacteriafilter, and PAM flocculation filtration.Key words: ethanol; ethylene; water resource; recycle and reuse乙醇脫水制乙烯曾經(jīng)是主要的乙烯生產(chǎn)路線(xiàn)。進(jìn)入獨立的廢水處理系統,處理達標后外排或排入由于石油化工的蓬勃發(fā)展,乙醇脫水制乙烯工藝逐工業(yè)園污水處理系統。廢水的處理應當追求達到漸被淘汰。但在某些地區,如乙醇來(lái)源廣泛,乙烯與工藝和諧統一,在大幅度減少新水用量和終端污消費量較小、運輸不便等情況下,乙醇脫水制乙烯水排放量的前提下,做到“微”排放,甚至“零”排放。法仍然具有一定的優(yōu)勢。這就需要對生產(chǎn)工藝和廢水處理工藝進(jìn)行雙重改山西某化工企業(yè)乙醇脫水制乙烯工業(yè)裝置中進(jìn),采用生命周期分析的方法,對于整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)、廢得到的廢水成分復雜,COD值和BOD值高,其中催水處理站整體做出水平衡,達到分段處理、物盡其化劑粉末()≤0.2%、乙醇(n)≤1.5%、有機酸用的目的2()≤0.5%醇類(lèi)(除乙醇)(w)≤0.8%、乙烯(v)目前還沒(méi)有乙醇脫水制乙烯的水處理相關(guān)報道?！?85%的工藝水蒸氣溫度高達200℃。若直接本文主要介紹可行的處理回用工藝其流程如下:多換熱到較低溫度,工藝廢水中就會(huì )含有較高的有機級冷卻分離一汽提均質(zhì)調節一厭氧一好氧一絮物加大廢水的處理難度;若采用階段性換熱冷卻凝一保安過(guò)濾。該工藝可以盡可能回收乙醇原料回分離,則能回收絕大部分的乙醇減少原料投入,增收稿日期:2015-04-15。加效益,減小廢水的處理難度作者簡(jiǎn)介:何霖(1984),男,四川達州人,研究生,工程師,現從事現階段的廢水處理常常是單一的廢水排放后,化工研發(fā)工作。Emil:geng124@l63.com何霖等乙醇脫水制乙烯水資源循環(huán)利用研究67用,并副產(chǎn)其他有機物銷(xiāo)售給深加工企業(yè),從而提升濟效益?；赜弥兴畼藴室?jiàn)表1(參照GBT19923乙醇脫水制乙烯廢水處理廠(chǎng)的經(jīng)濟效益。2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》1方案選擇及處理工藝的確定表1回用中水的標準1.1方案選擇項目數值針對乙醇脫水制乙烯工廠(chǎng)的廢水特點(diǎn),通過(guò)考COD值/(mg:L)察分析,選定的廢水處理思路為:廢水先階段性冷BOD值/(mg·L)卻處理,然后進(jìn)行汽提除易揮發(fā)物,再進(jìn)行均質(zhì)調懸浮物(SS)質(zhì)量濃度/(mgL)節,最后進(jìn)行生物處理、過(guò)濾,對廢水進(jìn)行物化法和C質(zhì)量濃度/(mgL)≤350生化法多種組合方案試驗。由于廢水COD值高,采9042質(zhì)量濃度/(mgL)250用“多級冷卻分離-汽提”處理,可除去絕大部分的dH值6-8.5有機物,且這部分有機物可分離作為原料或粗產(chǎn)品進(jìn)行深加工處理;經(jīng)過(guò)“均質(zhì)調節一厭氧一好氧1.2工藝流程絮凝一保安過(guò)濾”后得到的中水可循環(huán)進(jìn)行回用。乙醇脫水制乙烯水資源循環(huán)利用工藝流程見(jiàn)采用上述處理方法大幅減少了原料投入,增加了經(jīng)圖1。乙醇制乙烯反應器熱器分離塔液機提塔「均質(zhì)L「機槭回用中水←過(guò)濾器沉淀池濾池下厭氧池圖1乙醇脫水制乙烯水資源循環(huán)利用工藝流程示意2處理工序設計的雜質(zhì),對烯烴進(jìn)一步提純,水洗水絕大部分由本由于乙醇制乙烯廢水中含有較多催化劑粉末,水處理裝置所得清液提供。水洗水用量根據產(chǎn)品質(zhì)量分數約0.2%,若不對其處理,對后續的多級冷氣流量、純度進(jìn)行適時(shí)調變。卻分離影響較大。催化劑粉末會(huì )覆蓋在分離塔的2.3汽提工序內壁,長(cháng)期會(huì )堵塞管道,不利于水處理的正常運行。汽提工序主要由汽提塔、鼓風(fēng)機等組成。汽提2.1多級冷卻分離工序塔塔底溫度控制在100~120℃,汽提時(shí)間由塔底出多級冷卻分離工序主要由分離塔、回流設備、低濃度水有機物含量決定,進(jìn)一步除去有機物,將冷卻循環(huán)設備壓縮機等組成,本單元采用不銹鋼有機物含量控制在2gL以下,并降溫至20-30℃材質(zhì)。該廢水中有機物濃度高,采用多級冷卻分離作進(jìn)一步生化處理?？捎行Щ厥沾蟛糠钟袡C物,產(chǎn)物可作為原料回用或粗產(chǎn)品進(jìn)行銷(xiāo)售;在多級冷卻分離操作過(guò)程中,溫2.4均質(zhì)調節工序均質(zhì)調節工序主要由加藥裝置、混合池組成度區間變化較小,不但有利于易揮發(fā)有機物的分離,且能降低后續廢水的處理難度,間接提高廢水混合池采用鋼砼結構,汽提塔出來(lái)的廢水與的處理能力。通過(guò)工程技術(shù)軟件計算,同時(shí)通過(guò)試Ca(OH)2和碳酸鈉在攪拌裝置混合后進(jìn)入中和沉驗驗證后,本工序采用的最佳工藝條件為:①一級淀池。本工序操作條件:pH值調至6-8,調節時(shí)間分離塔:塔頂溫度控制在105~110℃,分離出有機物含量高的高濃度廢水;②二級分離塔:塔頂溫度2.51C厭氧反應工序控制在85~95℃,分離出絕大多數的乙醇和烯烴混IC厭氧反應工序是一種借助IC厭氧反應器進(jìn)合物;③三級分離塔:常溫冷卻。經(jīng)過(guò)多級冷卻分行高效厭氧反應處理廢水污染物的工藝。lC厭氧離汽提后,廢水的COD可降至2gL以下。反應器是一種高效的多級內循環(huán)反應器,為第三代2.2水洗工序厭氧反應器的代表類(lèi)型,與第二代厭氧反應器水洗工序主要是為了去除產(chǎn)品氣烯烴中含有(UASB為第二代厭氧反應器的代表類(lèi)型)相比,具能源化工2015年第36卷第4期有占地少、成本低、有機負荷高、抗沖擊能力強的特表2中水水質(zhì)指標點(diǎn),性能更穩定,操作更簡(jiǎn)單。反應器由下而上共數值分為5個(gè)區:混合區、第1厭氧區、第2厭氧區、沉淀COD值/(mgLBOD值/(mg·L區和氣液分離區。為了增強處理效果,需限制水力懸浮物(S)質(zhì)量濃度/(m:L”)負荷的大小,使污水具有足夠的停留時(shí)間,同時(shí)減C質(zhì)量濃度/(mgL)68268輕好氧負擔。并且反應器內部通過(guò)大量產(chǎn)生的沼O42質(zhì)量濃度/(mgL)氣和內循環(huán)的劇烈擾動(dòng),使廢水內部具有良好的傳pH值質(zhì)效果,不需要另加攪拌裝置。此工序可有效降低4主要經(jīng)濟技術(shù)指標廢水的COD值,且IC反應器耐低溫、緩沖pH效果1)以5萬(wàn)/a乙烯工業(yè)裝置為例,該廢水處理好、穩定性較好,產(chǎn)生的沼氣可做燃料進(jìn)行利用。站工程總投資311萬(wàn),具體分配見(jiàn)表3。主要控制參數如下:COD容積負荷2~14kg/(m3表3廢水處理站投資構成d),污泥質(zhì)量濃度0.2-1gL,反應器出水進(jìn)行外循序號費用名稱(chēng)金額/萬(wàn)元投資比例%環(huán),循環(huán)比(2~4):1,反應溫度控制在20~30℃,土建工程COD值、芬頓試劑和O3的質(zhì)量比控制在設備購置安裝工程5718.33(100383:其中芬頓試劑和臭氧投加比例根4其他30965據COD值確定45。經(jīng)均質(zhì)調節的廢水采用C厭氧反應器進(jìn)行厭氧處理后,COD可降至0.5g/L2)噸廢水運行成本(包括電費、人工、管理費以下。藥劑費等):0.48元。2.6生物濾池(CSBR)妤氧處理工序3)噸廢水折舊費成本(按10年折舊):3.01元。生物濾池含有1個(gè)連續進(jìn)水、連續出水的恒水4)噸廢水維修成本:0.77元。5結論位生物反應池和2個(gè)污泥回流、間歇反應、靜止沉淀采用“多級冷卻分離一汽提一均質(zhì)調節一厭和潷水的布置對稱(chēng)的恒水位SBR池。采用鋼砼結氧一好氧一絮凝一保安過(guò)濾”工藝處理乙醇脫水制構,先進(jìn)可靠、投資省、占地少、運行管理簡(jiǎn)便,能有乙烯的工藝廢水效果良好、各項指標均能達到回用效降低COD、BOD、SS、NH-N、總氮、總磷等,與普至原料水的標準,處理工序穩定簡(jiǎn)單可靠投資通活性污泥法相比,具有有機負荷高、占地面積小省、操作維修簡(jiǎn)單,具有較好的工業(yè)化應用前景。(是普通活性污泥法的1/3)、投資少(節約30%)、所獲得的中水還可作為其他用途,應用較為廣泛。不會(huì )產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。曝氣方法采用鼓風(fēng)曝氣,主要控制參數如參考文獻:下:BOD容積負荷0.6-1kg(m3d),污泥質(zhì)量濃1烏錫康.有機水污染治理技術(shù)[M].上海:華東化工度0.4~2gL6。經(jīng)此工序處理后,COD值可降學(xué)院出版社,1989:271-276至50mg/L以下,BOD值可降至10mg/L以下2]宋樂(lè )平,顧國維.混合化工廢水集中預處理提高可生2.7PMM絮凝工序化性的研究[].上海環(huán)境科學(xué),1996,15(11):14-17PAM作為絮凝劑起的是吸附架橋作用,使懸浮[3]呂炳南陳志強.污水生物處理新技術(shù)[M]哈爾濱哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2005:2-3的粒子產(chǎn)生絮凝沉淀,達到凈化水的目的。同樣該4]張希衡。廢水厭氧生物處理工程[M中國環(huán)境科學(xué)池采用鋼砼結構。絮凝后產(chǎn)品水達到中水的標準,出版社.1996:12可進(jìn)行回用,水質(zhì)質(zhì)量較好。[5]周律.厭氧生物反應器的啟動(dòng)及其影響因素[J].工3處理效果業(yè)水處理,1996,16(5):1-3該廢水處理工程經(jīng)過(guò)一段時(shí)間穩定運行后,處6]張忠祥,錢(qián)易,廢水生物處理新技術(shù)[M.,北京:清華理效果良好,中水水質(zhì)指標結果見(jiàn)表2。大學(xué)出版社,2004:1-2.此水質(zhì)完全滿(mǎn)足作為乙醇脫水原料水的要求,[7]鄭俊,吳浩汀.曝氣生物濾池工藝的理論與工程應用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:82-89也具有其他廣泛的用途,如冷卻水、洗滌水、鍋爐用8]梁晨輝吉風(fēng)蓉龐春霞,改進(jìn)型SBR法處理高鹽度有機水等。磷農藥廢水[J].污染防治技術(shù),2003,16(1):44-45