段勤国
(陕西润中清洁能源有限公司,陕西 长武713600)
[摘 要]陕西润中清洁能源有限公司600 kt/a甲醇装置配套3台多元料浆气化炉(两开一备),其甲醇精馏系统副产杂醇油约14 kt/a,杂醇油一直作为普通燃料产品销售。2016年杂醇油被列入《国家危险废物名录》,需交由有资质的第三方单位处置或在企业内部实行点对点无害化处理。陕西润中借鉴甲醇精馏废水用作磨煤水的设计理念,将杂醇油(随甲醇精馏废水)添加至棒磨机内,最终送往气化炉内掺烧处置。结合杂醇油的物化特性和甲醇装置的生产实际,研究与探讨将杂醇油送至多元料浆气化炉掺烧处置的可行性,并着重就杂醇油选在制浆系统这一最佳添加位置的技改方案和安全操作要点进行介绍,评价杂醇油在水煤浆气化炉内掺烧处置的效果,在此基础上提出了无害化、资源化和减量化处置杂醇油的建议。
[关键词]杂醇油;制浆系统;多元料浆气化炉;掺烧处置;可行性研究;技改方案;安全操作要点;效果评价
[中图分类号]TQ223.12+1 [文献标志码]B [文章编号]1004-9932(2022)03-0043-04
1 概 述
陕西润中清洁能源有限公司(简称陕西润中)甲醇装置设计产能为600 kt/a,配套的多元料浆气化炉设计投煤浆量为2×78 m3/h(3台气化炉,两开一备),气化炉规格Φ3 200 mm/Φ3 800 mm×19 477 mm,设计操作温度1 360 ℃、操作压力6.5 MPa。目前,气化炉运行正常,单炉平均运行周期约60 d;甲醇装置最长连续生产141 d,日产量达到2 200 t以上,2021年生产甲醇685.9 kt,创开车以来最高年产纪录。
在甲醇精馏过程中会产生甲醇重馏分,即异丁基油,俗称杂醇油,为无色或黄色液体,密度约1 260 kg/m3,沸点90~92 ℃,可溶于水,逸散刺激性气味,属于一种精馏废液(渣)。实际生产中,陕西润中甲醇装置副产杂醇油约14 kt/a,约占精甲醇总量的2.33%,杂醇油的主要成分为甲醇,其中的甲醇含量约31.95%,还有约14.02%的乙醇、约7.01%的丙醇、约4.09%的正丁醇、约42.35%的水分,异丁醇含量仅约0.58%,由于杂醇油纯度较差,一直以来作为普通燃料产品销售。
杂醇油常温常压下为易燃、有毒液体,其毒性较低,但对人的神经系统和血液系统影响较大,可损坏呼吸道黏膜和视力。杂醇油中各种醇类物典型浓度及危险性指标如表1。
自2016年起,因杂醇油具有毒性这一危险特性而被列入《国家危险废物名录》(2016年版),其代码为261-128-11,废物类别为精(蒸)馏废渣HW11,废物特性为T(毒性)。依据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,危险废物处置单位应办理《危险废物经营许可证》,杂醇油需统一回收或无害化处理,严禁作为产品销售,严禁随意倾倒和违法处置,严防污染生态环境,严防造成人身伤害。
杂醇油作为危险废物,既可交由第三方有资质的单位处置,又可在企业内部实行点对点无害化处置或资源化利用。起初,陕西润中的杂醇油作为危险废物联系处置时,第三方单位漫天要价,于是借鉴甲醇精馏废水用作磨煤水的设计理念,陕西润中拟将杂醇油添加至棒磨机内,最终送多元料浆气化炉内掺烧处置,以达到资源化利用的目的。
2 杂醇油掺烧处置的可行性分析
(1)杂醇油的主要成分为碳氢化合物,而水煤浆的主要成分也是碳氢化合物,这是杂醇油和水煤浆的共同点,也是其用于气化炉加压燃烧与生产粗合成气的前提。
(2)在水煤浆气化炉内掺烧处置时,杂醇油和水煤浆不完全燃烧后的主要产物为CO和H2,还有CO2和水,这是两者经高温高压燃烧后的共同产物,也是生产甲醇等煤化工产品的主要原料气。
(3)杂醇油较水煤浆中的杂质要少,所制得的粗合成气纯度更高、品质更好,有利于改善甲醇产品质量,也有利于变换、低温甲醇洗、甲醇合成和甲醇精馏等下游系统的平稳运行。
(4)掺烧杂醇油时,杂醇油的燃烧产物只有水煤气,基本上无其他金属杂质和灰渣等,不会增加气化炉的排渣负荷。
(5)掺烧杂醇油时,气化炉及其粗合成气洗涤系统均处于高温、高压、密闭的环境中,无泄漏和污染等风险;硫回收系统、火炬、灰水处理系统和污水处理系统等环保设施齐全,可同步处理杂醇油掺烧过程中产生的“三废”。
(6)气化炉及下游系统的安全保护设施如自动报警联锁系统(DCS)、自动跳车系统(ESD)、安全阀、可燃气和有毒有害气体检测仪等一应俱全,掺烧杂醇油不会影响气化系统的安全生产。
(7)陕西润中杂醇油的实际产生量约14 kt/a,年运行天数以330 d计,平均掺烧量约1.8 t/h,通过均匀、稳定、连续地掺烧,可保证气化炉的长周期、安全、稳定运行。
(8)利用水煤浆气化炉掺烧处置杂醇油,无需专门投资专用设备,仅需小改小革即可在企业内部实现杂醇油的无害化处置和资源化利用。
总之,在水煤浆气化炉内掺烧杂醇油,杂醇油中大量的醇类物质如甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、异戊醇等先转化成水煤气,再进一步合成为甲醇等煤化工产品,可节约原料煤,达到变废为宝的目的,使危险废物杂醇油得到无害化处理与回收利用,既符合危险废物的处置要求,又符合低碳环保、循环经济、可持续发展的国家战略。
3 掺烧处置方案
更多内容详见《中氮肥》2022年第3期