第36卷第4期能源化工Vol 36 No 42015年8月Energy Chemical industrAug.,2015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(西南化工研究設(shè)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)實驗室,四川成都610225)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)≤L.5%、有機(jī)酸()≤0.5%、醇類(除乙醇)(v)≤0.8%、乙烯(姒)≥48.5%;溫度高達(dá)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,再通過汽提除去易揮發(fā)組分,然后進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)、機(jī)械過濾、IC厭氧反應(yīng)器厭氧處理、生物濾池好氧曝氣處理、PAM絮凝過濾后,作為中水循環(huán)利用。關(guān)鍵詞:乙醇乙烯水資源循環(huán)利用中圖分類號:TE992.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:2095-9834(2015)04-0066-03Study on recycling of waste water from ethanol dehydration to ethylene processLin, CHENG Muxi, TAN Yanan, HAN Wei, AI 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 ofequential treatment includes heeous adjusting, mechanical filtration, IC anaerobic treatment, aerobic treatment in bacteriafilter, and PAM flocculation filtrationKey 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。進(jìn)入獨(dú)立的廢水處理系統(tǒng),處理達(dá)標(biāo)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(tǒng)。廢水的處理應(yīng)當(dāng)追求達(dá)到漸被淘汰。但在某些地區(qū),如乙醇來源廣泛,乙烯與工藝和諧統(tǒng)一,在大幅度減少新水用量和終端污消費(fèi)量較小、運(yùn)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,對于整個生產(chǎn)線、廢得到的廢水成分復(fù)雜,COD值和BOD值高,其中催水處理站整體做出水平衡,達(dá)到分段處理、物盡其化劑粉末(m)≤0.2%、乙醇(w)≤1.5%、有機(jī)酸用的目的2。()≤0.5%、醇類(除乙醇)(w)≤0.8%、乙烯(u)目前還沒有乙醇脫水制乙烯的水處理相關(guān)報道?！?8.5%的工藝水蒸氣,溫度高達(dá)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,工藝廢水中就會含有較高的有機(jī)級冷卻分離一汽提均質(zhì)調(diào)節(jié)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:015H中國煤化工加效益,減小廢水的處理難度。作者簡介:何霖CNMHG,工程師,現(xiàn)從事現(xiàn)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。Emal:gufeng124@163.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(jī)物銷售給深加工企業(yè),從而提升濟(jì)效益?；赜弥兴畼?biāo)準(zhǔn)見表1(參照GBT19923乙醇脫水制乙烯廢水處理廠的經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)1.1方案選擇項目數(shù)值針對乙醇脫水制乙烯工廠的廢水特點(diǎn),通過考COD值/(mgL)察分析,選定的廢水處理思路為:廢水先階段性冷BOD值/(mgL)卻處理,然后進(jìn)行汽提除易揮發(fā)物,再進(jìn)行均質(zhì)調(diào)懸浮物(S質(zhì)量濃度/(mgL")節(jié),最后進(jìn)行生物處理、過濾,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s02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pH值6-8.5有機(jī)物,且這部分有機(jī)物可分離作為原料或粗產(chǎn)品進(jìn)行深加工處理;經(jīng)過“均質(zhì)調(diào)節(jié)一厭氧一好氧一1.2工藝流程絮凝一保安過濾”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(yīng)器換熱器分離塔汽提多級均質(zhì)機(jī)械調(diào)節(jié)過濾回用中水←保安溢流過濾器沉淀池厭氧池圖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(shè)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(jù)產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)約0.2%,若不對其處理,對后續(xù)的多級冷氣流量純度進(jìn)行適時調(diào)變卻分離影響較大。催化劑粉末會覆蓋在分離塔的2.3汽提工序內(nèi)壁,長期會堵塞管道,不利于水處理的正常運(yùn)行。汽提工序主要由汽提塔、鼓風(fēng)機(jī)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℃,汽提時間由塔底出多級冷卻分離工序主要由分離塔、回流設(shè)備、低濃度水有機(jī)物含量決定,進(jìn)一步除去有機(jī)物,將冷卻循環(huán)設(shè)備壓縮機(jī)等組成,本單元采用不銹鋼有機(jī)物含量控制在2gL以下,并降溫至20-30℃材質(zhì)。該廢水中有機(jī)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(jī)物,產(chǎn)物可作為原料回用或2.4均質(zhì)調(diào)節(jié)工序粗產(chǎn)品進(jìn)行銷售;在多級冷卻分離操作過程中,溫度區(qū)間變化較小,不但有利于易揮發(fā)有機(jī)物的分均質(zhì)調(diào)節(jié)工序主要由加藥裝置、混合池組成離,且能降低后續(xù)廢水的處理難度,間接提高廢水混合池采用鋼砼結(jié)構(gòu),汽提塔出來的廢水與的處理能力。通過工程技術(shù)軟件計算,同時通過試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(diào)至6-8,調(diào)節(jié)時間分離塔:塔頂溫度控制在105-110℃,分離出有機(jī)12~36b3)物含量高的高濃度廢水;②二級分離塔:塔頂溫度2.5忑C厭氧反應(yīng)工序控制在85~95℃,分離出絕大多數(shù)的乙醇和烯烴混IC厭氧反應(yīng)工序是一種借助LC厭氧反應(yīng)器進(jìn)合物;③三級分離塔:常溫冷卻。經(jīng)過多級冷卻分行高效厭氧反應(yīng)處理廢水污染物的工藝。C厭氧離汽提后,廢水的COD可降至2g/L以下。反應(yīng)器是一VT凵中國煤化工器,為第三代2.2水洗工序厭氧反應(yīng)器CNMHG厭氧反應(yīng)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(yīng)器的代表類型)相比,具68·能源化工2015年第36卷第4期有占地少、成本低、有機(jī)負(fù)荷高、抗沖擊能力強(qiáng)的特表2中水水質(zhì)指標(biāo)點(diǎn),性能更穩(wěn)定,操作更簡單。反應(yīng)器由下而上共數(shù)值分為5個區(qū):混合區(qū)、第1厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)、沉淀COD值/(mg·L區(qū)和氣液分離區(qū)。為了增強(qiáng)處理效果,需限制水力BOD值/(mgL)懸浮物(SS)質(zhì)量濃度/(mg·L)負(fù)荷的大小,使污水具有足夠的停留時間,同時減C質(zhì)量濃度/(mgL-)6825輕好氧負(fù)擔(dān)。并且反應(yīng)器內(nèi)部通過大量產(chǎn)生的沼42質(zhì)量濃度/(mgL)氣和內(nèi)循環(huán)的劇烈擾動,使廢水內(nèi)部具有良好的傳值7.6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(jì)技術(shù)指標(biāo)廢水的COD值,且LC反應(yīng)器耐低溫、緩沖pH效果1)以5萬t/a乙烯工業(yè)裝置為例,該廢水處理好、穩(wěn)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,具體分配見表3。主要控制參數(shù)如下:COD容積負(fù)荷2~14kg/(m3表3廢水處理站投資構(gòu)成d),污泥質(zhì)量濃度0.2~1g/L,反應(yīng)器出水進(jìn)行外循序號費(fèi)用名稱金額/萬元投資比例,%環(huán),循環(huán)比(2~4):1,反應(yīng)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(shè)備購置安裝工程(100~200):3:1;其中芬頓試劑和臭氧投加比例根227018.33其他據(jù)COD值確定4。經(jīng)均質(zhì)調(diào)節(jié)的廢水采用EC厭氧反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理后,COD可降至0.5g/L2)噸廢水運(yùn)行成本(包括電費(fèi)、人工、管理費(fèi)、以下。藥劑費(fèi)等):0.48元。2.6生物濾池(CSBR)好氧處理工序3)噸廢水折舊費(fèi)成本(按10年折舊):3.01元。生物濾池含有1個連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水的恒水4)噸廢水維修成本:0.77元。位生物反應(yīng)池和2個污泥回流間歇反應(yīng)、靜止沉淀5結(jié)論采用“多級冷卻分離一汽提一均質(zhì)調(diào)節(jié)一厭和潷水的布置對稱的恒水位SBR池。采用鋼砼結(jié)氧一好氧一絮凝一保安過濾”工藝處理乙醇脫水制構(gòu)先進(jìn)可靠、投資省、占地少、運(yùn)行管理簡便,能有乙烯的工藝廢水效果良好、各項指標(biāo)均能達(dá)到回用效降低COD、BOD、SS、NH3-N、總氮、總磷等,與普至原料水的標(biāo)準(zhǔn),處理工序穩(wěn)定、簡單可靠、投資通活性污泥法相比,具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小省、操作維修簡單,具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。(是普通活性污泥法的1/3)、投資少(節(jié)約30%)所獲得的中水還可作為其他用途,應(yīng)用較為廣泛不會產(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(shù)如參考文獻(xiàn)下:BOD容積負(fù)荷0.6-1kg/(m3:d),污泥質(zhì)量濃1]烏錫康.有機(jī)水污染治理技術(shù)[M].上海:華東化工度0.4~28-9T分經(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]宋樂平,顧國維.混合化工廢水集中預(yù)處理提高可生2.7PAM絮凝工序化性的研究[J]J.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(qiáng).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(dá)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(jié)構(gòu)。絮凝后產(chǎn)品水達(dá)到中水的標(biāo)準(zhǔn),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(yīng)器的啟動及其影響因素[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)過一段時間穩(wěn)定運(yùn)行后,處[6]張忠祥,錢易.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(biāo)結(jié)果見表2。大學(xué)出版社,2004:1-2.[7]鄭俊吳浩江,曝氣牛物油油共的理論與工程應(yīng)用此水質(zhì)完全滿足作為乙醇脫水原料水的要求,[M].北中國煤化工2-89也具有其他廣泛的用途,如冷卻水、洗滌水、鍋爐用[8]梁晨輝,CNMHG處理高鹽度有機(jī)水等磷農(nóng)藥廢水[J].污染防治技術(shù),2003,16(1):44-45