摘要：文章通过对FMTP压缩冷冻装置碱洗塔产生的含黄油碱液，送去废碱液储罐，通过静置分层黄油和废碱液分离，将废碱液由输送泵送至气化装置磨煤单元，采用水煤浆气化炉掺烧协同处置的工艺方法，实现废碱液综合利用。符合国家相关环保政策要求，取得了良好效果，实现了污染物无害化、减量化和资源化的处置目标。
关键词：废碱液,气化炉,协同处置,生态环保
0引言
华亭华煤清能煤化工公司60万吨甲醇制20万吨聚丙烯(FMTP)科技示范项目，压缩冷冻装置工艺气压缩机采用四段压缩，在二段和三段之间设水洗塔和碱洗塔，工艺气经水洗塔洗涤后，从水洗塔底部送入碱洗塔，工艺气在碱洗塔内与20%碱液进行气液相传质，经过碱洗塔三段碱洗和一段水洗后从塔顶排出。为了保证碱洗塔塔釜油水有效分离，在塔釜设置隔油板，碱液由碱液泵送回一段循环使用，油相排出的含黄油碱液去废碱液储罐，通过静置分层达到黄油和废碱液分离，黄油被列入2021年《国家危险废物名录》，需每年委托有资质的第三方单位转移处置。根据FMTP科技示范项目《变更环境影响报告书》及批复意见，废碱液由输送泵送至气化装置磨煤单元，与原料煤、添加剂以及水的混合物进入磨煤机制成水煤浆，从而进入气化炉发生反应，在炉膛内掺烧协同处置综合利用，对气化炉系统的运行基本无影响，不会造成环境污染。
1碱洗塔系统工艺流程
在科技示范项目FMTP压缩冷冻装置正常操作中，工艺气压缩机采用四段压缩，在二段和三段之间设水洗塔和碱洗塔，来自水洗塔顶部脱除了含氧化合物的工艺气从底部进入碱洗塔(T15302)。工艺气从下至上经过碱洗塔三段碱洗和一段水洗后从塔顶排出。碱洗塔从上到下四段，分别是水洗段、强碱段、中碱段和弱碱段。三段碱洗的主要目的是除去工艺气中的酸性气体，水洗段的作用是用透平凝液(开车时用脱盐水)洗涤工艺气中雾沫夹带的碱液。
强碱段和中碱段的塔釜均设有降液管和气体上升管。强碱段和中碱段均设有远传液位计和就地液位计，液位仅显示，不做控制。正常操作工况，塔釜液位应和降液管顶部等高，碱液通过降液管溢流到下一段。工艺气通过气体上升管，从下往上走。
通过1580配碱站，使用来自聚丙烯装置的透平冷凝液或来自公用系统的脱盐水，配置浓度为20%氢氧化钠溶液，再通过碱液泵(P15307A/B)送入压缩冷冻装置碱洗塔上部，吸收送入碱洗塔工艺气中的酸性气体后进入塔釜。碱洗塔强碱段浓度为20%的碱液，一部分通过溢流管直接进入碱洗塔中碱段，另一部分与新鲜碱液混合后回流至强碱段上部；中碱段碱液一部分通过溢流管直接进入碱洗塔弱碱段，另一部分由碱液泵(P15306A/B)自循环[1]。
工艺气经碱洗塔三段碱洗后，再经碱洗塔水洗段洗涤工艺气中的残留的少量碱液。水洗段底部排出的洗涤水，一部分由碱洗塔塔釜循环泵P15303AB返回至水洗段循环使用，一部分用于和20%碱液按比例混合后去送至碱洗段，还有一部分含黄油碱液送至废碱液储罐(V15325)。废碱液储罐内设置加热盘管将废碱液升温至80℃,通过静置分层的方法将黄油和废碱液分离，废碱液由废碱液输送泵(P15337A/B)送至气化装置参与煤浆制备，利用水煤浆气化炉协同处置综合利用或送至污水处理装置进行生物降解处理[2]。
2废碱液送气化炉制浆协同处置工艺流程
气化装置采用西北化工研究院设计的多元料浆气化技术，制备好的水煤浆通过高压煤浆泵加压后，与氧气一起通过单烧嘴喷入气化炉内，在1 250～1 350℃的炉膛内反应生成粗合成气，粗合成气经洗涤除尘后送至后续的变换单元进一步调节氢碳比及废热回收。将FMTP压缩冷冻装置废碱液由废碱液输送泵(P15337A/B)送至气化装置磨煤单元，与原料煤、添加剂以及水的混合物进入磨煤机制成水煤浆，从而进入气化炉发生反应，在炉膛内掺烧协同处置综合利用。
2.1废碱液掺混制浆工艺
FMTP压缩冷冻装置废碱液含有油、酚、苯以及其他碳氧化合物。为实现废碱液资源化利用，废碱液由废碱液输送泵(P15337A/B)送至气化装置磨煤单元掺混综合利用，废碱液流量为1.8 m3/h。在输送废碱液的管线设置伴热管，减少废碱液堵塞检修，并在外管设置一套备用管线，当管线需要检修时，切换到另一根管道使用。
废碱液送至气化装置磨煤单元后，如果先送至制浆水槽，然后与制浆水混合后一起送去磨煤机，可能会导致制浆水槽底部沉积凝聚物，造成制浆水泵入口堵塞，制浆水槽也需不定期清理。鉴于上述不利影响，为保证气化装置的连续稳定运行，实际生产中废碱液直接送至磨煤机，并在废碱液的总管进入磨煤厂房后，分3个支路分别进入3台磨煤机的进水管线上，尽量靠近磨煤机入口落煤管，而且在去每一路磨煤机的废碱液支管上安装流量计，通过调节其他补充水量，保证煤浆浓度的实时控制。
通过对废碱液中的组成以及类似工程运行情况分析，由于进入煤浆中的废碱液流量非常小，水煤浆中添加废碱液以后，对煤浆的浓度、黏度及粒度分布等基本无影响。虽然使用废碱液使煤浆pH值略有升高，但幅度较小，pH值不超过9，不会对煤浆的质量造成影响。
2.2气化运行效果分析
气化装置接收添加废碱液的水煤浆，经高压煤浆泵升压后送入到气化炉烧嘴，与氧气一起喷入到气化炉的燃烧室内，通过约1 250～1 350℃的高温燃烧后，废碱液中的油、酚、苯及其他碳氧化物均转化为碳氢化合物。水煤气在气化炉内停留时间＞6 s，足以将其中的有机物彻底分解，分解后的有机物都转化成水煤气，剩余的碱类物质会与煤灰一起在气化炉急冷过程中形成玻璃体状渣，随气化炉渣一起外排。在气化炉运行过程中，只要严格控制操作温度，可以保证废碱液中有机物的完全转化，不会导致油、酚等有机物带入水系统中，也不会对气化装置的灰水系统产生不利影响。
从废碱液组成成分来看，废碱液中不含有可检测到的Cl-，主要溶解物质成分为NaOH(1.37%)和Na2CO3(10.31%)，不会在气化炉燃烧室内生成二噁英等杂质，如表1所示。
2.3灰水、灰渣系统运行情况
由于合成气中含有大量的CO2，当废碱液燃烧后，废碱液中的碱均转化为钠盐，会稍微提升灰水中的pH值，但灰水中的pH值不会超过9。经核算钠离子在气化灰水系统中的浓度约为1 435 mg/L，此钠盐的存在不影响废渣排放量及残碳含量。由于钠盐含量非常小，对于灰渣中的金属离子的含量几乎无影响，气化装置废渣仍按照一般固废处理。
3废碱液综合利用环境保护措施及方案
正常工况下，气化装置年生产7 200 h，采用多原料水煤浆加压气化技术，正常有效气(CO+H2)量为19×104 m3/h(标准态)，产生的主要废水为气化灰水，主要固体废物为气化粗渣及气化细渣。
3.1废气治理措施
FMTP压缩冷冻装置废碱液送至气化装置后，在水煤浆制备过程中，废碱液处置量约占水煤浆制备用水量的1.31%，废碱液与原料煤、添加剂以及水的混合物一并注入，因此在废碱液注入水煤浆制浆过程中几乎没有有机类物质以无组织形式排放。添加废碱液的水煤浆制备完成后，以密闭管道输送进入气化炉，因此在水煤浆后续输送过程中也没有有机类物质以组织形式排放。所以气化炉开停车期间排放至火炬的粗合成气、高压闪蒸汽等均与废碱液未送气化炉时的排放量及组成一致，不新增废气污染源和污染因子，不会受到影响。
3.2废水治理措施
FMTP压缩冷冻装置废碱液送至气化装置后，气化装置原料煤消耗量、工艺技术、产能保持不变，仅制浆过程中新鲜水消耗量略有减少，pH值增加，碱度提高，有利于灰水中的悬浮固体沉降效果，便于降低灰水系统中的悬浮物含量、浊度等指标，对于COD、BOD、氯离子等没有影响，具体数据如表2所示。
3.3固废治理措施
FMTP压缩冷冻装置废碱液送至气化装置后，根据《国家危险废物名录(2021年版)》，经水煤浆气化炉协同处置产生的气化炉渣，全部环节不按照危险废物进行管理，因此气化装置产生的气化粗渣和气化细渣成分未发生变化，仍属于一般废物，贮存和处理须满足GB 18599—2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》，优先考虑综合利用，具体数据如表3所示。
4结语
废碱液利用水煤浆气化炉协同处置综合利用与FMTP科技示范项目《变更环境影响报告书》及批复意见一致，不需要再进行环评变更、批复。
废碱液送气化炉后：
(1)不需要增加燃料，运行维护成本低。
(2)对气化炉烧嘴寿命、炉砖寿命、气化炉反应情况及合成气成分几乎无影响，对气化炉系统的运行基本无影响。
(3)原料煤消耗量、工艺技术、产能保持不变，因进入煤浆中的废碱液流量非常小，对煤浆的浓度、黏度及粒度分布等参数不变基本无影响。
(4)水煤浆pH值略有升高，但幅度较小，pH值不超过9，不会对煤浆的质量造成影响。
参考文献：
[1]杨淑慧.流化床甲醇制丙烯(FMTP)轻烃分离工艺优化[J].西安科技大学硕士论文，2018(12)：63.
[2]郝睿，杨淑慧，董国亮，等.FMTP烯烃分离技术在工业化应用中的改进[J].煤化工，2019(12)：20-23.
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