单塔压力处理煤气化污水脱酸脱氨工艺
煤气化是煤深加工转化的有效途径之一，如煤制甲醇、煤制油和合成二甲醚。在这个过程中，会排出大量的污水，其中含有大量的苯酚、二氧化碳、硫化氢、氨和各种有机物。如果污水直接排放，会对环境造成很大的污染。因此，需要脱酸、氨和酚处理。目前在实际去除过程中，很难达到良好的去除效果，废水的排放质量也难以保证。采用单塔加压汽提工艺可有效解决这一问题。
1.煤气化废水系统的特点
通过对煤气化排放的龙污水成分的监测，发现酚和氨的浓度往往较高，污水的pH值在9以上。苯酚是一种剧毒物质。如果水中的苯酚含量超过一定浓度，有机生物就很难存活。因为这些物质会对环境造成很大的危害，所以需要进一步污水处理对其进行处理，以有效去除其中的酚和氨，从而进入下一个生化处理阶段。
传统的煤气化水处理工艺中，常采用脱酸塔脱除酸性气体，然后用二异丙醚萃取脱酚，再用蒸氨法脱除氨，用萃取剂回收。回收其中的酸性成分、氨和酚后，进行生化处理。虽然这种处理工艺已经在实践中应用多年，但仍然存在一些不完善的地方。在脱酸塔中脱除大量酸后，溶液的pH值会集中在9-10.5之间，大大影响苯酚的脱除效果。如果污水pH值超过12，苯酚基本无法去除，对后续生化处理影响很大。因此，在提取苯酚之前，必须有效地去除酸性气体和氨，以保持污水的pH值在合适的范围内，满足生化处理对苯酚的要求。
为了有效解决这一问题，设计了单塔抽氨设备，可以同时去除污水中的氨和酸性成分，是一种理想的处理工艺。该工艺已成功应用于石油炼制和化工生产中。单一煤气化水系统的废水成分不同于石化行业的废水成分:
1)煤气化污水成分比较复杂。煤气化水的主要成分是CO2，其中的硫化氢含量往往较低，常温下CO2在水中的溶解度较低，更容易通过汽提除去酸性气体。此外，石化废水中氨的成分往往比较复杂，其中除了游离氨外，还有大量的离子氨。
2)煤气化污水中酚类物质的浓度更多，成分更复杂。
3)煤气化废水中含有一定量的脂肪酸和油脂。其中脂肪酸浓度较高，有许多不能完全沉降分离的微尘。在实际生产过程中，当各种有机物和粉尘混合时，容易发生乳化反应，造成设备严重结垢，堵塞塔盘和管道，从而大大影响汽、液传质效率，降低污水处理能力。
2.单塔汽提侧线脱氨工艺原理
该工艺主要是利用汽提塔上下部分的温差和酸性气体及氨在水中的溶解度，从而有效地达到分离的目的。在0.5MPa的压力下，60°时CO2的挥发性大于氨水，氨水在溶液中的溶解度大于CO2。因此，在进入汽提塔的酸性气体的精馏段，大量的水蒸汽和氨将被转移到液相中，随液体向下流动。大多数酸性气体，如CO2，将被汽提至塔顶除去。如果有效控制塔体温度，在塔中部会形成液相和氨质量分数较大的富氨蒸气，从塔的中间侧线抽出，通过三级冷凝进一步浓缩。在有效去除污水中的酸性气体和氨后，可以有效降低污水的pH值，有利于后续萃取过程的顺利进行。
在实际过程中，富氨的提取位置和提取量的选择非常重要，是汽提塔优化过程中的一个重要量，它将直接影响汽提塔的实际运行效果。为此，我将把重点放在这个量的选取上。
3.侧线及其提取位置的选择
根据对工艺装置的实际研究，发现侧线富氨蒸汽的抽出位置与塔顶气相抽出的氨和塔底净化水中的氨的质量分数有一定的关系。随着侧线采出位置的下移，塔顶气体中氨的质量分数呈下降趋势，有利于氨的脱除。但如果萃取位置下降超过一定值，塔底氨含量会急剧上升。随着塔内温度自上而下逐渐升高，侧线位置的选择应考虑塔的实际分离效果。如果位置适当上移，侧线富氨蒸汽带走的热量较少，从而降低了塔的热负荷。但如果你通过测试太多，会对酸性气体成分的分布产生很大的影响。一般情况下，如果侧线位置较高，氨中酸性气体的含量有增加的趋势，所以在确定侧线位置时要综合考虑很多因素。
4.副业保护区
从侧线回收氨将影响塔下部的汽提强度和蒸汽消耗。随着提取量的逐渐增加，塔底纯化水的氨含量也会呈下降趋势。侧线量超过进料量的9%时，塔底净化水中氨的质量浓度将低于100mg/L，水质明显改善。如果回收率继续提高，侧线蒸汽单耗和冷凝液量也会增加，循环液中的氨含量也会增加，不宜过度提高侧线抽出率。正常情况下，侧线取出量会维持在进料总质量的9%左右。
5.三级冷凝系统
三级分离系统主要用于脱除氨中的酸性气体和水蒸气，从而提高气相中氨的质量分数。因此，必须控制好操作温度和压力，这对于提高三级分凝系统出口氨气的质量分数和降低其中酸性气体的含量有很大作用，有效降低后续氨精制系统的负荷，对三级分凝液的循环计量液也有很大影响。一般情况下，较低的温度和较高的温度会更有利于氨的浓缩。根据后续氨精制工艺的要求，温度一般会在40~50℃。三级分离后，氨水中的酸性气体和挥发酚将全部溶解在分离液中，最终返回单塔系统。浓缩后氨的质量分数可达99%以上，为后续氨精制打下了很好的基础。
6.实际工业运行分析
在实际生产过程中，这种工艺已经取代了原有的工艺流程。加压塔设计处理能力为80t/h，塔径2.2m，塔高37m。经过长时间的生产研究，最终选定塔顶压力为0.6MPa，塔底温度为160℃，塔顶操作温度为80℃，侧线采出质量百分比为9%。工艺进入稳定运行阶段后，原工艺处理后废水中氨和二氧化碳的质量浓度分别为450mg/L和1500mg/L。在新的工艺过程中，氨的质量分数降低到30毫克/升，二氧化碳的含量已经很低。技术改造后，废水的pH值明显降低，可维持在7左右，有利于后续的萃取过程。
为了确定采矿出口的数量和位置，使用了相关的过程模拟软件。结果表明，采用三个开采口后，切换生产侧线位置对实际运行影响不大。之后的工业生产实践很好的证明了这个结论，所以可以只设计一到两个侧线出口。
进料板的第28块用于提取。通过对侧线抽出的富氨蒸汽的分析，软件模拟结果和实际结果表明，氨中二氧化碳的质量分数分别为0.5%和0.9%，而氨的质量分数分别为16.9%和15.7%。侧线氨气的氨含量更高，更有利于氨的浓缩和提纯。软件模拟结果能很好地反映侧线氨气的实际组成。
7.结论
传统的煤气化废水往往难以得到良好的处理效果。如果采用汽提塔煤气化废水处理系统，侧线采出量控制在9%左右，可以获得较好的处理效果，可以有效去除废水中的酸性气体和氨，降低废水的pH值，对后续工艺非常有利。在实际应用过程中，各种参数的选择非常重要，尤其是提取量和提取位置的选择。在实际选择过程中，应根据实际情况进行选择。如果有条件，可以用工艺生产软件模拟，寻找最佳数量，达到理想的工艺处理效果。(来源:浦城清洁能源化工有限公司)
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