重油气化炭黑污水处理工程设计运行

姬保江
（黑龙江浩良河化肥厂，黑龙江 伊春 153103）

　　摘要：以重油为原料的氮肥厂，重油气化后的裂化气中含有炭黑，用软水洗涤后产生了炭黑污水。采用压滤机加精密过滤的2级过滤处理方法，可使炭黑污水满足造气车间的使用要求。年产30×10⁴t的化肥厂，每小时可副产粗炭黑1t，回收软化水约50t。
　　关键词：化肥生产；重油气化；炭黑污水；污水处理；过滤
　　中图分类号：X703.1；X786
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2002)05-0053-03

Design and Operation of A Treatment Plant for Carbon Black-Bearing Wastewater
from Heavy Oil Gasification
JI Bao-jiang
（Haolianghe Fertilizer Plant，Haolianghe Town，Yichun 153103，China）

　　Abstract：In nitrogen fertilizer plants with heavy oil as raw material，the cracking gas from the gasification of heavy oil contains carhon black，which contributes to the formation of carhon black-containing wastewater after scrubbed with softened water．By using a two-stage treatment method consisting of a filter-press and a fine filtration，the carbon black-containing wastewater may meet the service requirements hy the gasification workshop．A 30×10⁴t/a fertilizer plant may hourly by-produce 1 ton of coarse carbon black and recover 50 tons of softened water．
　　Key words：production of chemical fertilizer；gasification of heavy oil；carhon black-containing wastewater；wastewater treatment；filtration

　　到目前为止，采用以重油为原料部分氧化法生产的中氮肥厂达11家之多。重油气化后其裂化气中含有炭黑，采用文丘里洗涤加最终洗涤塔工艺，用210℃化学软水洗涤，以确保出最终洗涤塔的裂化气中炭黑含量控制在5mg/m³。因此洗涤水中含有大量炭黑，一般采用自然沉淀后即直接排放，对环境造成了严重污染。
　　浩良河化肥厂自筹资金520余万元，设计了炭黑污水处理工程，经该装置处理后的污水可全部回用，并可副产粗炭黑。

1 工程概述

　　浩良河化肥厂尿素生产原料为重油，气化后可小时副产炭黑水60余吨，此工艺废水未经任何处理，直接排入灰场进行自然沉降，由于炭黑密度较小，沉降速度较慢，沉淀后出水经常夹带炭黑，污染水源及环境。另外灰面高低不平，露出水面的灰面，经常风大起尘，严重污染了附近居民的居住环境。为此，该厂对造气车间的炭黑污水进行综合治理，建设了1套规模为60t/h的炭黑污水处理装置，并且每小时可以副产粗炭黑约1.0t，回收软化水约50t，使炭黑污水达到了零排放。

2 工艺流程

　　造气车间重油气化后，产生的炭黑水利用自身余压将炭黑水送往炭黑回收车间，经蛇管于燥器换热后进入脱气塔，去除水中夹带的CO，H2等气体，污水经炭黑水泵加压后送入压滤机过滤后，炭黑滤饼存留在滤板中，由人工拉开滤板，将滤饼卸到料斗内，经螺旋输送机送往干燥厂房内进行干燥处理后，装袋入库，滤后水经中间水泵加压后送入精密过滤器过滤，滤后清水流入清水箱，送回造气车间循环使用，和原有工艺相比每小时节约软水约50t，流程见图1。

3 主要设备

　　炭黑污水处理装置所需设备详见表1：

表1 炭黑污水处理装置设备 名称 规格型号 数量/台 板框压滤机 XM60/φ800-60 4 精密过滤器 LWG-150 1 炭黑水泵 KQWR80-315 2 滤后水泵 KQW80-125 2 清水泵 KQW80-200 2 脱气塔 φ3.6m×12.8m　V=100m³ 1 滤后水罐 φ2.8m×3.0m　V=15m³ 1 清水罐 φ4.0m×3.6m　V=35m³ 1 蛇管干燥器 由两根φ80的不锈钢管制成 1

4 设计中着重解决的几个问题

　　为保证装置投产后能正常连续运行，需要其运行的费用最低，因此设计重点放在关键设备选型。工艺指标确定、设备运行的维护费用及投资效益比等几方面。

4.1 压滤机选型
　　压滤机为本工艺的核心设备，装置的运行费用主要取决于此，因此选型时尤为慎重。压滤机属于成型设备，但应用于炭黑水处理上，介绍的资料及经验较少，考虑到炭黑水水温高、颗粒细小（平均50μm）、且具有腐蚀性等特点，经考察论证，并与设备生产厂家的技术人员探讨，决定由供货厂家对压滤机作如下改造：
4.1.1 取消滤板间隔膜
　　目的是防止滤布粘料，造成卸料困难，另外隔膜的使用寿命短，造价又高，至使系统的运行费用增加，为此，将隔膜改为密封橡胶圈和不锈钢丝网，经实际运行验证，橡胶圈的使用寿命可达到4～6个月。
4.1.2 滤布
　　滤布的使用周期直接关系到污水处理成本，为延长滤布的使用周期，将单层滤布改为双层滤布，且选用不同型号，实践证明滤布的周期可达到3～4个月。
4.2 精密过滤器
　　考虑到滤布损坏的情况下，炭黑水可能渗漏到系统内，影响回用水质，为此在流程中增加精密过滤器，以保证水质可完全达标回用。
　　从炭黑水的特性：水温高、粒径细小、吸附性强，以及压滤机出水中的炭黑含量、反洗操作的难易程度。运行周期、投资与运行费用等因素综合考虑，经现场试验，最终决定选用以聚丙烯热喷纤维膜为过滤介质的精密过滤器，其过滤精度不受进料压力波动的影响，压差低，通量高，运行费用低。从实际运行来看，选型合理，滤前水质无需投加混凝剂可完全满足过滤要求，简化了操作。
4.3 工艺指标的确定
　　从经济运行的角度，经方案比较，将炭黑水泵出口的压力定位在1.2～1.5MPa，一方面可以降低粗炭黑产品的含水率，另一方面可以充分发挥压滤机的性能。
4.4 厂房排气设计
　　考虑到压滤机的卸料操作在室内，外加北方冬季室内外温差大，卸料时瞬间产生的蒸汽量多，故在厂房设计上，层高增加了2层，排汽方式采用天窗排气，从实际运行来看，达到了目的。

5 运行情况

　　炭黑污水处理装置自投产以来，一直运行良好，经装置处理后的污水，可全部达标回用，并副产粗炭黑，成品含水率小于70％；压滤机滤布的实际使用周期大于3个月，卸料操作方便，没有出现滤布粘料情况；运行维护费用较低，总运行费用在30万元/a以内；经济效益显著，年生产按8000h计，其回收软化水和炭黑的经济效益约为206.2万元/a。达到了工艺可行、设计合理、运行稳定、操作方便、维护费用低等预期目的。
　　该厂炭黑污水主要污染物为炭黑、氰化物、重金属，一般炭黑的质量分数在0.58％，氰化物总的质量分数小于0.00003％，Fe，Ni，Co，Cu等重金属的质量分数均小于0.00002％，因此，本工艺主要处理污染物为炭黑，黑色的炭黑污水经装置处理后，出水无色、浊度小于5度，实际进装置的污水量约60t/h，去除炭黑夹带的水量、卸料操作漏量（循环回收）及其他用水量等，每小时可重复利用软水约50t。

6 结语

　　采用2级过滤对造气车间重油气化产生的炭黑污水进行综合治理，既治理了污水又可副产炭黑、回收软化水和热量。既使炭黑污水实现零排放，又彻底解决了炭黑对环境的污染，保护了当地的水资源，有显著的经济效益和社会效益。

---

作者简介：姬保江（1969～），男，吉林人，工程师，1993年毕业于东北农业大学，现什职于浩良河化肥厂生产技术开发科，从事
给排水设计及运行管理工作，电话(0454)8198743，baojaing@0451.com。