淺談煤液化催化劑制備裝置中的節(jié)水措施

郭志成

摘 要：本文主要討論了煤直接液化“863催化劑”如何節(jié)約水資源的措施，從節(jié)約水資源的重要性，以及在操作中的不斷優(yōu)化、注意事項等入手多方面入手，討論如何實現(xiàn)水資源的重復(fù)利用，通過合理優(yōu)化改進，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，減少催化劑廢水外排及后續(xù)對廢水處理的費用，降低公司運營成本、增加煤直接液化盈利的目的。為以后相近工藝奠定基礎(chǔ)，提高利用率，起到相互學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：煤直接液化;“863”催化劑;節(jié)水措施

1、前言

2008年，有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的煤直接液化技術(shù)取得了舉世矚目成績，從實驗室到中試再到工業(yè)化生產(chǎn)運行，神華煤直接液化項目實現(xiàn)了一次性試車成功。因此，煤制油項目做為新型的煤化工技術(shù)，在能源綜合利用方面起到了重要的作用，是今后煤化工發(fā)展的一個新的風(fēng)向標(biāo)，但由于能源緊張，因此節(jié)能降耗是解決是企業(yè)發(fā)展的根本措施，是提高企業(yè)能源戰(zhàn)略和持續(xù)發(fā)展的重要途徑。而在此次投煤運行過程中也暴露出了許多問題，尤其具有國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“863”煤直接液化高效催化劑制備裝置最為突出[1]。

在裝置生產(chǎn)過程中對水資源的合理利用顯得尤為重要，通過工藝調(diào)整、技改等手段不斷優(yōu)化，使節(jié)水效果更加明顯，綜合噸煤水耗指標(biāo)降低，為公司創(chuàng)效提供了基礎(chǔ)保障。本文中就催化劑制備裝置如何降低水耗進行了詳細(xì)的總結(jié)匯報。

2、節(jié)水的意義

近年來，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，工業(yè)化進程不斷加速，但這種高速的發(fā)展造成環(huán)境污染也日趨嚴(yán)峻，而煤化工更是個高能耗行業(yè)，企業(yè)對污水的再生利用可有效的減輕環(huán)境的污染，又可解決當(dāng)前的水資源短缺問題，在我國對環(huán)境治理的關(guān)鍵時期，更應(yīng)該加強水資源的合理利用，企業(yè)廢水實現(xiàn)“零排放”全面促進小康社會的全面建成具有重要的現(xiàn)實意義，因此本文結(jié)合實際，對催化劑制備裝置如何節(jié)水進行了詳細(xì)的分析敘述，從源頭減少廢水的排放，為后續(xù)水處理減輕了壓力，使公司廢水綜合利用又上一個臺階。

3、目前節(jié)水存在的主要問題

3.1? 員工對節(jié)水意識有待提高

部分員工對節(jié)水的意義及后續(xù)水處理認(rèn)識不到位，沒有從根源上進行治理，使節(jié)水工作開展進度較慢，從而導(dǎo)致水資源的重復(fù)利用率不高，給后續(xù)水處理帶來一定的困難，所以要對員工普及節(jié)水的重要性，提高節(jié)能意識。

3.2? 設(shè)備及工藝的完善優(yōu)化

因煤直接液化催化劑制備屬世界首套，在生產(chǎn)中暴露出設(shè)備及工藝的一些不足，需要進一步完善優(yōu)化來降低水耗，通過綜合治理提高裝置的運營能力。

3.3? 節(jié)水工作基礎(chǔ)薄弱

在裝置建設(shè)初期，重點工作放置在生產(chǎn)中，對節(jié)水措施沒有充分認(rèn)識提高，給后續(xù)節(jié)水工作的開展帶來一定的困難，延續(xù)了傳統(tǒng)方法，使節(jié)水效果不是特別明顯。

3.4? 技術(shù)改進相對困難

在裝置建設(shè)初期，已對地面上及地面下管線進行了合理的布置，在準(zhǔn)備改進優(yōu)化中，受空間布置的影響，部分最優(yōu)方案無法進行，只能通過備用方案來實施，優(yōu)化效果標(biāo)準(zhǔn)降低。

4、催化劑制備裝置節(jié)水措施

催化劑制備裝置是廢水排放大戶，產(chǎn)生的催化劑廢水又稱為濾液，經(jīng)過濾工段后產(chǎn)生的廢水外送量達(dá)每小時近百立方，因此降低廢水外送成為裝置的重要任務(wù)，從工藝改進和優(yōu)化等多方面入手，不斷降低廢水外排量，優(yōu)化生產(chǎn)運行。

4.1? 提高水煤漿濃度配置

水煤漿的配置是使用破碎機將洗精煤破碎后，用螺旋輸送機送入溢流磨與水進行混合研磨，合格的水煤漿送入后續(xù)工段使用。由于洗精煤中含水約17%，設(shè)計水煤漿濃度為40%，在實際生產(chǎn)中通過不斷摸索對鋼球級配進行調(diào)整，使溢流磨一倉發(fā)揮應(yīng)有的作用，將塊煤充分進行粉碎與水混合，在煤漿進入第二倉后繼續(xù)進行研磨，達(dá)到應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，減少粒度偏粗流動性差的耗水量，這是其一。其二是對溢流磨內(nèi)的鋼襯板進行更換為橡膠襯板，一方面解決了鋼襯板容易開裂漏漿的難題，另一方面橡膠襯板可以將鋼球帶至更高的高度，利用對洗精煤的研磨和粉碎，使?jié)舛壬愿叩拿簼{更易于在溢流磨內(nèi)輸送。綜上所述，對水煤漿將的濃度由40%提至41%，運行效果較好，有效減少水耗。

按照每小時加工含水17%的洗精煤50t，配置水煤漿濃度為40%，那么假設(shè)每小時耗水為X噸，計算可以得出：

40%=50*（100%-17%）/（X+50）*100%，X=53.7t

如果水煤漿配置濃度提高為41%，假設(shè)每小時耗水為Y噸，計算可以得出：

41%=50*（100%-17%）/（Y+50）*100%，Y=51.2t

節(jié)省水量：X-Y=53.7-51.2=2.5t

由此可見，提高1%的濃度每小時可節(jié)省水量約為2.5噸。

4.2? 地面沖洗水改為工藝水再利用

在催化劑制備裝置用于沖洗地面、沖洗管線的收集池共有四個，根據(jù)需要不定期進行沖洗，沖洗的水流入地下池進行回收，它的主要成份就是煤粉，也就是在池內(nèi)形成濃度較低的水煤漿。正常情況下，將其它池內(nèi)水由液下泵輸送至煤漿緩沖池進行集中回收，再由此池的液下泵將水打到過濾液緩沖槽，由壓濾機過濾后的液體送到環(huán)儲中心進行做為污水處理。經(jīng)過生產(chǎn)中的摸索發(fā)現(xiàn)，這部分水質(zhì)與配置水煤漿的水相近，因濃度極低，經(jīng)論證可以做為部分水煤漿的配置水，于是經(jīng)工藝技改，將這部分水輸送至溢流磨進行配煤漿。四個回收池每天約回收水量為12t，也就是相當(dāng)于節(jié)約新鮮水12t，同時也減少了相應(yīng)污水處理量，可以說是一舉兩得。

4.3? 機泵機封水增加轉(zhuǎn)子流量計

在催化劑制備中煤漿輸送泵較多，為了使煤漿輸送泵的機械密封正常運行，減少煤漿顆粒對機械密封的磨損損壞，在機械密封上裝有反沖洗水，將帶有煤漿顆料的物料沖離密封端，有效防止密封的損壞。

正常煤漿泵運行過程中，打開DN15的機械密封沖洗水手閥，連續(xù)進行沖洗保護設(shè)備的正常運行，水量的大小只能估算調(diào)節(jié)，每臺耗水量約1t/h左右，不利于精細(xì)運行管理。經(jīng)過分析研究在每臺煤漿泵機械密封沖洗水上加裝了轉(zhuǎn)子流量計，用于檢測耗水量，調(diào)試水量控制在0.5t/h，實現(xiàn)了精準(zhǔn)控制，減少水量的消耗。正常生產(chǎn)中運行的煤漿泵有11臺，按照每臺每小時可減少水量0.5t計算，此項技改每小時共可節(jié)約水量約11X0.5=5.5。

4.4? 液位計沖洗水改由催化劑廢水替代

催化劑制備裝置各煤漿罐液位計、壓力計防止被煤漿堵塞影響正常顯示，在運行中需要使用工藝生產(chǎn)水進行連續(xù)沖洗。而在生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)催化劑外送廢水可以替代工藝水沖洗催化劑煤漿罐液位計、壓力計，以達(dá)到減少工藝水用量，同時降低催化劑廢水外排量的目的。

催化劑制備裝置共有煤漿罐八臺和反應(yīng)器兩臺，每個點的沖洗水量約1t/h。經(jīng)過改造，將四臺含氨煤漿罐和兩臺反應(yīng)器的液位計和壓力計沖洗水改為催化劑廢水沖洗，沖洗所用催化劑廢水來自在用的廢水外送輸送泵。

由于技改的液位計沖洗水與催化劑廢水外送使用的同一臺泵，經(jīng)常因生產(chǎn)波動外送量不穩(wěn)定使壓力變化較大，為防止煤漿罐的煤漿倒串，操作人員定期使用生產(chǎn)水對液位計、壓力計進行沖洗，按實際估算此項技改每小時至少節(jié)約生產(chǎn)水4噸。

4.5? 加壓沖洗水雙閥改造

在催化劑制備裝置制漿系統(tǒng)中，為了防止輸送煤漿的管線中有煤漿沉積，在各管線分支點設(shè)計有加壓沖洗水，當(dāng)該管線切換停用時，就用沖洗水將管線內(nèi)的煤漿沖洗干凈。正常情況下加壓沖洗水是不進入系統(tǒng)，但由于各沖洗點的閥門是單閥控制，部分閥門存在內(nèi)漏現(xiàn)象，導(dǎo)致廢水量增加，因內(nèi)漏水是直接進入系統(tǒng)，排查比較困難，為了減少水量的浪費，經(jīng)改造將加壓沖洗水由單閥改為雙閥控制，兩閥中間增加導(dǎo)淋，從而避免了加壓沖洗水漏入系統(tǒng)造成水耗的增加，此項技改每小時可節(jié)約廢水量約2t左右。

4.6? 加壓過濾機濾板防泄露檢查

催化劑制備中的料漿反應(yīng)完成后，由加壓過濾機進行固液分離，其中使用的隔膜板是在料漿完全進入設(shè)備后對其進行充水加壓，使物料實現(xiàn)脫水的其中一個步驟，在對隔膜濾板長時間來回擠壓的過程中，使部分濾板損壞，擠壓的水直接進入系統(tǒng)，造成水耗的增加。同時破損濾板檢查較為困難，于是在每塊濾板上增安檢查手閥，操作人員定期對閥門打開排查，發(fā)現(xiàn)擠壓水變黑，說明濾板有破損使料漿串入，則檢查更換即可，減少水耗的浪費。

4.7? 減少水煤漿管線沖洗時間

沖洗煤漿管線的作用主要是防止靜止的煤漿在管線內(nèi)沉積，造成管線堵塞，為了減少水耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)中要求員工在沖洗的同時，觀察廢漿池口排水的顏色來判斷管線沖洗是否干凈，以便及時關(guān)閉沖洗水閥來節(jié)約水耗，改變以往用時間估算沖洗管線的方法。

4.8? 加強員工的培訓(xùn)教育

在生產(chǎn)中要全面提高員工的節(jié)能意識，持久的、深入的進行節(jié)能宣傳教育，從思想上提高全員的認(rèn)識，樹立節(jié)能降耗的典型，組織人員培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，正確引導(dǎo)員工積極參與到節(jié)能降耗的行動中，鼓勵員工多思考、多創(chuàng)意節(jié)能新思路，逐步完善獎懲機制，培養(yǎng)節(jié)能的自覺性，使節(jié)能工作有序全面展開。

5、節(jié)水措施中的注意事項

（1）合理控制水煤漿的配置濃度，定期檢查溢流磨鋼球磨損情況，并按要求添加，防止溢流磨出料端的滾筒篩因濃度過高或粒度過大而堵塞向外溢流。

（2）地面沖洗水在送入溢流磨替代部分工藝水回收利用的過程中，因是間斷性輸送，要控制好輸送量，穩(wěn)定操作，避免大幅度波動。

（3）機泵機封水在投用前后要觀察轉(zhuǎn)子流量計是否運行正常，以防內(nèi)部構(gòu)件卡澀損壞機械密封的正常運行。

（4）液位計沖洗水改由催化劑廢水替代后，由廢水外送泵提供，若短時間催化劑廢水輸送泵外送量過大，會造成泵出口壓力過低，從而可能導(dǎo)致液位計引壓管內(nèi)煤漿倒串，堵塞引壓管，使液位計和壓力計失靈。所以后續(xù)考慮增加一臺配套的液位計沖洗水泵，用于單獨給液位計沖洗使用。

（5）加壓沖洗水雙閥中間的導(dǎo)淋要定時檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏部位，減少水耗的浪費。

6、節(jié)水效果比對分析

催化劑制備裝置設(shè)計廢水量為103.8t/h，后期生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)用于配置稀氨水的靜態(tài)混合器在使用中振動較大，存在安全風(fēng)險，于是重新設(shè)計改進為超級吸氨器，用水量為8t/h，催化劑制備裝置廢水外排合計為111.8t/h。

經(jīng)過一系列的技改，催化劑外水廢水量明顯降低，如下表：

經(jīng)過一系列的技改，每小時至少可以節(jié)約用水15噸，也就是說每小時少產(chǎn)生廢水15噸，按照催化劑制備滿負(fù)荷進行生產(chǎn)，產(chǎn)生的廢水由111.8t/h可降低到96.8t/h，此部分減少廢水外排技術(shù)功關(guān)每年可為公司節(jié)約費用上百萬元。

催化劑廢水量與負(fù)荷有關(guān)，生產(chǎn)負(fù)荷越高，廢水量就越大，但并非按負(fù)荷等比例增減，比如機泵沖洗水等，不論負(fù)荷高低都是消耗等量的生產(chǎn)水，所以根據(jù)不同的負(fù)荷計算產(chǎn)生的廢水量要考慮一些定常消耗。

7、結(jié)論

本裝置通過工藝流程的優(yōu)化、加強生產(chǎn)管控、提高人員節(jié)水意識等措施，多層次、多方位來降低水量的消耗，切實采取有效措施，加大節(jié)水降耗的力度，為公司整體的健康運營助力前行。從某種意義上講，裝置節(jié)約了水耗，也就是相當(dāng)于減少了廢水的外排量，催化劑制備裝置產(chǎn)生的廢水需要外送至污水裝置進行除鹽等一系列凈化處理，所以催化劑制備裝置的節(jié)水降耗，不僅僅是節(jié)約了水耗，也是為降低后續(xù)裝置的處理成本提供了一定的保障。同時，做好節(jié)約資源行動是每一個人應(yīng)有的責(zé)任和義務(wù)，從小事做起，形成良好的節(jié)能意識習(xí)慣，以實實際際的行動為社會做貢獻。

參考文獻

[1]舒歌平編著.煤炭液化技術(shù).北京.煤炭工業(yè)出版社.2003