煤氣化技術(shù)及煤氣化廢水處理技術(shù)

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1、摘要煤氣化是減少燃煤污染的有效途徑，但氣化過程中產(chǎn)生的廢水會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本文針對(duì)廢水中主要污染物的不同，對(duì)其處理方法、治理技術(shù)、工藝分別進(jìn)行了論述，并提出了建議。分別介紹了煤氣化廢水中有用物質(zhì)的回收，生化處理方法以及深度處理方法。具體介紹了廢水中酚和氨的回收，采用活性污泥法、生物鐵法，炭—生物鐵法、缺氧—好氧（A—O）法對(duì)廢水進(jìn)行處理，采用活性炭吸附法和混凝沉淀法對(duì)廢水進(jìn)行深度處理。關(guān)鍵詞：煤氣化，廢水處理，活性污泥法前言煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體，液體，固體燃料以及化學(xué)產(chǎn)品的過程，主要分為煤炭焦化、煤氣化、煤氣化合成氨、煤

2、氣化合成其他產(chǎn)品及直接液化等。煤氣化是煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的單元技術(shù)，采用空氣、氧氣、CO2和水蒸氣為氣化劑，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行煤的氣化反應(yīng)，可以產(chǎn)生不同組分不同熱值的煤氣。主要用于生產(chǎn)各種燃料氣，是干凈的能源，有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護(hù)；還可以合成液體燃料和很多化工產(chǎn)品。煤氣化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水，屬于焦化廢水的一種。水質(zhì)成分復(fù)雜，污染物濃度高。廢水中含有大量的酚類、聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機(jī)污染物，還含有氰、無機(jī)氟離子和氨氮等有毒有害物質(zhì)，污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。對(duì)煤氣化

3、廢水的處理，單純靠物理、物理化學(xué)、化學(xué)的方法進(jìn)行處理，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，往往需要通過由幾種方法組成的處理系統(tǒng)，才能達(dá)到處理要求的程度。因此煤氣化廢水的處理，一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題。23一、煤氣化技術(shù)[1]（一）起源1857年，德國的Siemens兄弟最早開發(fā)出用塊煤生產(chǎn)煤氣的爐子。這項(xiàng)工藝經(jīng)過以后許多開發(fā)商的開發(fā)，到1883年應(yīng)用于生產(chǎn)氨氣。（二）現(xiàn)狀與原理煤干餾過程主要經(jīng)歷如下變化：當(dāng)煤料的溫度高于100℃時(shí)，煤中的水分蒸發(fā)出；溫度升高到200℃以上時(shí)，煤中結(jié)合水釋出；高達(dá)350℃以上時(shí)，粘結(jié)性煤開始軟化，并進(jìn)一步形成粘稠的膠質(zhì)體（泥

4、煤、褐煤等不發(fā)生此現(xiàn)象）；至400～500℃大部分煤氣和焦油析出，稱一次熱分解產(chǎn)物；在450～550℃，熱分解繼續(xù)進(jìn)行，殘留物逐漸變稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦繼續(xù)分解，析出余下的揮發(fā)物（主要成分是氫氣），半焦失重同時(shí)進(jìn)行收縮，形成裂紋；溫度高于800℃,半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭。當(dāng)干餾在室式干餾爐內(nèi)進(jìn)行時(shí)，一次熱分解產(chǎn)物與赤熱焦炭及高溫爐壁相接觸，發(fā)生二次熱分解，形成二次熱分解產(chǎn)物（焦?fàn)t煤氣和其他煉焦化學(xué)產(chǎn)品）。煤干餾的產(chǎn)物是煤炭、煤焦油和煤氣。煤干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率和組成取決于原料煤質(zhì)、爐結(jié)構(gòu)和加工條件（主要是溫度和時(shí)間）。隨著干餾終溫的

5、不同，煤干餾產(chǎn)品也不同。低溫干餾固體產(chǎn)物為結(jié)構(gòu)疏松的黑色半焦，煤氣產(chǎn)率低，焦油產(chǎn)率高；高溫干餾固體產(chǎn)物則為結(jié)構(gòu)致密的銀灰色焦炭，煤氣產(chǎn)率高而焦油產(chǎn)率低。中溫干餾產(chǎn)物的收率，則介于低溫干餾和高溫干餾之間。煤干餾過程中生成的煤氣主要成分為氫氣和甲烷，可作為燃料或化工原料。高溫干餾主要用于生產(chǎn)冶金焦炭，所得的焦油為芳烴、雜環(huán)化合物的混合物，是工業(yè)上獲得芳烴的重要來源；低溫干餾煤焦油比高溫焦油含有較多烷烴，是人造石油重要來源之一。（三）煤氣化技術(shù)分類煤氣化被譽(yù)為煤化工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù)，目前可作為大型工業(yè)化運(yùn)行的煤氣化技術(shù)，可分為固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)

6、、氣流床氣化技術(shù)。1．固定床氣化技術(shù)23（1）常壓固定床煤氣化技術(shù)常壓固定床煤氣化是以空氣、蒸汽、氧氣為氣化劑，在常壓下將煤轉(zhuǎn)化成煤氣的過程。由于該技術(shù)成熟可靠、操作簡單、投資少、建設(shè)期短，在國內(nèi)冶金、建材、機(jī)械等行業(yè)廣泛用于制取燃?xì)?；在中小型合成氨廠、甲醇廠用于制取合成氣；在用氣量較少的小型化工裝置中用于制取CO和H2。這種煤氣化技術(shù)的缺點(diǎn)是原料煤要求較高，且單爐生產(chǎn)能力小、渣中殘?zhí)驾^高、氣化為常壓煤氣的壓縮功耗高。隨著煤氣化技術(shù)的不斷發(fā)展，及國家對(duì)煤化工準(zhǔn)入生產(chǎn)規(guī)模要求的提高，在新建的大型煤化工裝置中一般不采用此技術(shù)。（2）加壓固定床煤氣化技術(shù)

7、圖1魯奇加壓氣化爐魯奇加壓[2]氣化技術(shù)（圖1）是加壓固定床氣化技術(shù)的代表，在20世紀(jì)30年代已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，義馬氣化廠[3]23單臺(tái)爐運(yùn)行可達(dá)172天，是比較成熟的氣化模式。20世紀(jì)80年代以來，我國已引進(jìn)4套現(xiàn)代化的Lurgi氣化裝置，其中3套用于生產(chǎn)城市煤氣，1套用于生產(chǎn)合成氨，在設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行方面均已取得豐富經(jīng)驗(yàn)。該氣化技術(shù)原料適應(yīng)范圍廣，除黏結(jié)性較強(qiáng)的煙煤外，從褐煤到無煙煤均可氣化，且可氣化灰分高的劣質(zhì)煤。Lurgi氣化爐中煤與氣化劑逆向運(yùn)動(dòng)，爐溫較低，采用固態(tài)排渣。Lurgi固定床氣化工藝成熟可靠,包括所副產(chǎn)焦油在內(nèi)的氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率

8、、氣化熱效率都較高，氧耗是在各類氣化工藝中最低的，且原料制備、排渣處理簡單。由于煤氣中含有CH4，熱值是各類氣化工藝中最高