一种气流床煤气化黑水深度处理工艺制造技术

本发明专利技术提供一种气化黑水处理工艺，包括以下步骤(1)将气化黑水通入电磁反应池，所述电磁反应池由金属材料或合金制成；反应池上下安装有永磁体，反应池内形成垂直于水流方向的磁场；(2)气化黑水从电磁反应池进入混凝池及絮凝池中，混凝池内加入有除硅剂和混凝剂，絮凝池内加入有絮凝剂；通过斜板沉淀池沉淀。(3)然后经过过滤器过滤后脱除剩余悬浮固体。气化黑水使用本发明专利技术所述工艺处理后，硬度小于20mg/L，可溶性硅小于20mg/L，悬浮固体含量小于3mg/L，氯离子<20mg/L，可全部在气化系统内循环使用，降低气化系统结垢速率90％、减少外排废水量80％。

【技术实现步骤摘要】
一种气流床煤气化黑水深度处理工艺
本专利技术属于煤化工领域，特别涉及一种气流床煤气化黑水处理工艺。
技术介绍
煤气化单元是整个煤化工的源头，目前应用最广泛的煤气化技术是气流床气化(包括水煤浆和粉煤气化)，该类型气化工艺均使用水洗工艺去除合成气中煤灰，因此产生大量废水(含有悬浮煤灰、可溶性钙镁硅、氨氮等)，行业内一般称之为气化黑水。目前行业内气化黑水处理工艺普遍采用絮凝沉淀法，在黑水中混入混凝剂聚丙烯酰胺，通过澄清槽使煤渣沉降，澄清槽溢流水(行业内称为气化灰水)少部分外排至生化处理系统，大部分返回气化系统用于合成气洗涤。由于目前的气化黑水处理工艺过于简单，仅能除去黑水中大部分的悬浮固体，处理后的灰水悬浮物含量约40-100mg/L，钙镁离子浓度约400-600mg/L，可溶硅100-120mg/L，因此在气化系统造成了非常严重的结垢问题；为减缓结垢，一个单日处理3000吨原煤的典型煤气化装置每小时需外排120t/h废水，同时外排至生化处理系统的灰水也造成生化系统积渣、结垢、反渗透膜结垢。黑水处理不彻底导致的结垢堵塞是气化行业难题，业内一直尝试解决，最常用工艺为加碱除钙镁，但由于该方法需要将灰水pH提高至10.5以上才能得到较好的钙镁去除率，而灰水中高浓度氨、二氧化碳构成的缓冲体系pH稳定在8-8.5，必须加入大量药剂导致成本很高；此外，加碱除钙镁后需加酸调节pH，引入氯离子或硫酸根离子，前者会造成气化系统管道和设备腐蚀，后者会加剧气化炉、黑水管线的硫酸钙结垢，降低减排效果。因此部分煤气化企业尝试加碱除钙镁工艺后，均未长期使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种煤气化黑水的深度处理工艺，使用本专利技术工艺处理后得到的净化水，悬浮固体含量<5mg/L，硬度小于20mg/L(以碳酸钙计)，可溶性硅浓度<40mg/L(采用国标硅钼黄法分析)，氯离子浓度<20mg/L，减少气化系统结垢速率90％以及减少80％的外排废水量。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种气化黑水处理工艺，包括以下步骤：(1)将气化黑水通入电磁反应池，所述电磁反应池由金属材料或合金制成；反应池上下安装有永磁体，反应池内形成垂直于水流方向的磁场；(2)气化黑水从电磁反应池进入混凝池及絮凝池中，混凝池内加入有除硅剂和混凝剂，絮凝池内加入有絮凝剂；气化黑水中的钙镁离子等阳离子与碳酸根、除硅剂等形成不溶物，最终与煤灰一起与混凝剂、絮凝剂结合，通过沉淀池沉淀；(3)然后经过过滤器过滤后脱除悬浮固体。优选的，所述气化黑水还包括以下步骤：(4)最后经离子交换树脂进一步去除杂质。过滤后黑水使用阳离子交换树脂进一步去除钙镁离子，可使黑水硬度降至20mg/L以下。优选的，所述树脂为弱酸性阳离子交换树脂，过滤通量为5-10Bv/h，离子交换树脂的运行周期为120-150h，可采用5-10％盐酸和5-8％氢氧化钠再生。优选的，本专利技术中的气化黑水为来自气流床煤气化渣水系统的气化黑水。优选的，所述电磁反应池可由碳钢或不锈钢等导电材料制成，利用材料本身构成导电回路，为节约成本优选碳钢，可与常规黑水管线采用相同材质，底部和顶部衬有环氧树脂涂层，上方及下方对称安装有永磁体，在反应池内形成垂直于水流方向的强磁场。水处理行业内目前普遍采用在管外安装电极、线圈等进行水处理的工艺，其核心为利用交变电流产生变化磁场，利用磁场改变水中成垢离子活性、电位等性质，使其形成的结垢产物变得疏松，从而难以在设备壁面上生长。本申请中采用永磁体来产生磁场，该磁场为静态磁场，当电荷在静态磁场中运动时，若其运动方向不完全平行于磁场方向，则会受到平行于磁场方向的洛伦兹力。黑水从反应池内高速流过时，其中的带电离子受前述洛伦兹力影响，根据所带电荷正负不同会向反应池两侧偏转。黑水中溶解的阳离子和阴离子分别在反应池两侧聚集并形成电势差，反应池本身由碳钢、不锈钢等导电材料制成，与两侧离子富集区形成通路从而产生电流，此时反应池内部的黑水相当于电池，反应池外壳相当于导线，其能源则来自于黑水本身的动能，外部磁场起转换作用。黑水中阴离子发生氧化反应失去电子，黑水中阴离子主要为碳酸氢根、氢氧根、氯离子、甲酸根离子、硫酸根离子，根据其氧化还原电位排序，氯离子首先失去电子并形成氯气，从水中逸出从而实现除氯目的，阴离子富集区剩余的氢氧根会在此形成强碱性环境，并与碳酸氢根反应使其几乎全部转化为碳酸根。与此同时，另一侧的阳离子富集区得到电子发生还原反应，黑水中阳离子主要为钙离子、镁离子、钠离子、铵根及氢离子，根据其氧化还原电位排序，氢离子首先反应并从水中逸出，因此阳离子区可维持接近中性的环境。优选的，为了能够在反应池两侧产生足够的电势差，永磁体所产生的磁场强度需达到1T以上，黑水的流速也需要达到3m/s以上，其中的离子具有足够的速度才能在磁场中产生足够的电势差。优选的，所述电磁反应池截面为方形，边长150-200mm，总长度25-40m，所述边长和总长度可由本领域技术人员根据需要进行适当调整，但一般认为边长过大将导致管内磁场强度无法达到要求，总长度过长会增加投资没有必要。优选的，黑水在电磁反应池中的流速为3-6m/s，优选4-6m/s；所述永磁体优选安装在上方和下方，永磁体优选钕铁硼永磁体，反应池内平均磁场强度为1-3T，反应过程产生的微量气体经导气管引出、碱吸收后排空。离开电磁反应池后，黑水在在混凝池及絮凝池中依次加入除硅剂、混凝剂及絮凝剂。在这一过程内，黑水中阴阳离子重新混合，钙离子与碳酸根、镁离子(水中原有的以及除硅剂提供的)与硅酸形成不溶物，最终与煤灰一起与混凝剂、絮凝剂结合，通过沉淀池沉淀。沉淀池溢流清水经过滤器进一步脱除悬浮固体，实现黑水的彻底净化。优选的，所述沉淀池为斜板沉淀池。优选的，所述除硅剂为氧化镁浆体，氧化镁加入量(干基)为20-40mg/L(每升黑水)。优选的，所述混凝剂为聚合硅酸铁、聚合硅酸铁铝、聚合硅酸铝中的一种或多种，混凝剂(干基)加入量为100-400mg/L(每升黑水)。优选的，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，分子量400-800万，絮凝剂(干基)加入量为1-10mg/L，例如1.5mg/L、2mg/L、3mg/L、5mg/L、6mg/L、7mg/L、9mg/L。优选的，黑水在混凝池中的平均停留时间为10-30min，池内搅拌的剪切强度为100-150s-1。优选的，黑水在絮凝池中的平均停留时间为10-30min，池内搅拌的剪切强度为30-50s-1。优选的，黑水在沉淀池中的平均停留时间为4-6h。优选的，所述过滤器为多介质过滤器，其中，滤料为改性玻璃滤料，滤速设置为5-12m/h，过滤器内部滤料床层高度400-1200mm；优选的，过滤器内部滤层上方安装有超声源，超声频率20-40kHz，超声强度0.5-1W/cm2。其余结构按照常规多介质过滤器设计即可。超声器可以定期清洁滤料，防止滤料粘结。优选的，所述改性玻璃滤料为异氰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气化黑水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将气化黑水通入电磁反应池，所述电磁反应池由金属材料或合金制成；反应池上下安装有永磁体，反应池内形成垂直于水流方向的磁场；/n(2)气化黑水从电磁反应池进入混凝池及絮凝池中，混凝池内加入有除硅剂和混凝剂，絮凝池内加入有絮凝剂；气化黑水中的部分阳离子形成不溶物，最终与煤灰一起与混凝剂、絮凝剂结合，通过沉淀池沉淀；/n(3)然后经过过滤器过滤后脱除剩余悬浮固体。/n

【技术特征摘要】
1.一种气化黑水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将气化黑水通入电磁反应池，所述电磁反应池由金属材料或合金制成；反应池上下安装有永磁体，反应池内形成垂直于水流方向的磁场；
(2)气化黑水从电磁反应池进入混凝池及絮凝池中，混凝池内加入有除硅剂和混凝剂，絮凝池内加入有絮凝剂；气化黑水中的部分阳离子形成不溶物，最终与煤灰一起与混凝剂、絮凝剂结合，通过沉淀池沉淀；
(3)然后经过过滤器过滤后脱除剩余悬浮固体。


2.根据权利要求1所述的气化黑水处理工艺，其特征在于，所述气化黑水还包括以下步骤：
(4)最后经离子交换树脂进一步去除杂质；
优选的，所述离子交换树脂采用弱酸性阳离子交换树脂，处理通量为5-10Bv/h。


3.根据权利要求1或2所述的气化黑水处理工艺，其特征在于，所述的气化黑水为来自气流床煤气化渣水系统的气化黑水。


4.根据权利要求1-3任一项所述的气化黑水处理工艺，其特征在于，所述电磁反应池由碳钢或不锈钢材料制成，优选碳钢，底部和顶部衬有环氧树脂涂层，上方及下方安装有永磁体，在反应池内形成垂直于水流方向的强磁场；
优选的，所述电磁反应池截面为方形，边长150-200mm，总长度25-40m，
所述电磁反应池底部和顶部还可衬有环氧树脂涂层；
优选的，黑水在电磁反应池中的流速为3-6m/s，优选4-6m/s；所述永磁体优选安装在上方和下方，永磁体优选钕铁硼永磁体，反应池内平均磁场强度为1-3T。


5.根据权利要求1-4任一项所述的气化黑水处理工艺，其特征在于，所述除硅剂为氧化镁浆体，氧化镁加入量(干基)为20-40mg/L；
所述混凝剂为聚合硅酸铁、聚合硅酸铁铝、聚合硅酸铝中的一种或多种，混凝剂(干基)加入量为100-400mg/L；
所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，分子量400-800万，絮凝剂(干基)加入量为1-10mg/L。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡耀峰，王阳，姜晓锋，高学顺，朱宝，张宏科，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，万华化学宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37