專利名稱：一種由工業廢水和焦粉制取氣化料漿的方法
一種由工業廢水和焦粉制取氣化料漿的方法
技術領域：
本發明屬于煤氣化技術領域。更具體地，本發明涉及一種由工業廢水和焦粉制取氣化料漿的方法。
背景技術：
濕法氣流床氣化技術是以氣化料漿和純氧為原料制取合成氣的技術，是一項環保、高效、節能的煤氣化技術。利用濕法氣流床氣化技術制取主要成分為CO和H2的合成氣用以生產合成氨、甲醇以及一些下游產品，因此，這種技術在國民生產活動中占有重要的地位。目前，濕法氣流床氣化技術中的氣化料漿主要由煤粉、新鮮水和少量助劑在磨機中一次 濕磨制得，其中以重量計煤占55飛8%，水占32 45%。據統計，我國目前約有60多套濕法氣流床氣化裝置在穩定運行，每年都需要消耗大量的煤和新鮮水。我國是一個水資源短缺的國家，水資源分布不均。目前，我國600多個城市中，400多個缺水，其中100多個嚴重缺水，節約用水，合理利用水資源將成為未來發展的主題。由于我國經濟的快速發展，帶動我國煉油、化工、染紡等行業的發展，這些行業在生產過程中會產生大量的工業污水，這些工業廢水含有大量的有機物及無機物，COD、BOD含量都很高，這些工業廢水不僅不易凈化，而且處理也比較困難。而現有工業廢水處理方法雖然取得了一些成果，但是存在著運行成本高，運行不穩定的缺陷，因而大規模推廣應用存在一些問題。由于缺乏經濟有效的處理技術，很多企業將產生的廢水直接排至終端污水處理系統，導致該處理系統的正常操作受到影響，成為長期以來污水處理不達標的重要因素，甚至個別企業將廢水直接排放，造成嚴重的環境污染問題。焦粉是焦炭破碎過程產生的小粒子焦炭，其物化性能與大塊焦炭并無多大差異。但是，焦粉的粒度難以滿足生產工藝要求，不能直接利用，因而焦粉的產生將降低焦炭的利用率。目前，我國大多數用焦企業因沒有找到合理利用焦粉的辦法，使得大部分焦粉露天堆積，風吹日曬，四處飛揚，嚴重污染了環境，直接影響到生產廠區及周圍居民的工作和生活，危害人體健康。有些企業即便對焦粉進行利用也只是當作普通燃料廉價處理，降低了焦粉的經濟價值，造成了大量的能源浪費，同時對環境造成了危害。一方面是制備氣化料漿需要大量的新鮮水和原料煤，另一方面是大量的工業廢水和焦粉得不到充分利用。開發一種利用工業廢水及焦粉制取氣化料漿的方法，利用工業廢水和焦粉替代新鮮水和煤制取氣化料漿，在綜合治理焦粉和工業廢水污染問題的同時降低了原煤的消耗量，可以創造良好的經濟效益和社會效益。
發明內容[要解決的技術問題]本發明的目的是提供一種由工業廢水和焦粉制取氣化料漿的方法。[技術方案]本發明是通過下述技術方案實現的。
本發明涉及一種由工業廢水和焦粉制取氣化料漿的方法。 該氣化料漿制備方法的步驟如下A、工業廢水分析與預處理所述的工業廢水進行色度、濁度、BOD, COD、pH值、固形物、有機物或無機物含量分析，然后將所述工業廢水的固形物含量調整到以所述工業廢水總重量計30%以下，再將所述工業廢水的pH值調整至7 9，得到一種處理工業廢水；B、焦粉使用破碎設備進行破碎，得到一種粒度以重量計100%小于I. 4mm、4(T55%小于O. 076mm的破碎焦粉；C、將步驟A得到的處理工業廢水、步驟B得到的破碎焦粉與助劑加入研磨設備中 進行濕磨，得到所述的氣化料漿；
所述處理工業廢水、破碎焦粉與助劑的重量比是32 45、55飛8與O. Γθ. 5 ；所述的助劑是pH值調節劑、助熔劑和添加劑。根據本發明的一種優選實施方式，所述的工業廢水是一種或多種選自造紙廢水、印染廢水、煉油廠污水或藥廠廢水的工業廢水。根據本發明的另一種優選實施方式，所述工業廢水的固形物含量是以所述工業廢水總重量計20%以下。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的工業廢水含有疏水性的油脂類物質時，需要加熱進行熱力破乳，以達到所述焦粉在水中的分散性及穩定性。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的焦粉是一種或多種選自高溫熱解焦粉、低溫熱解焦粉或石油焦粉的焦粉；所述焦粉的粒度是以重量計100%小于20mm,可磨指數HGI是彡50。根據本發明的另一種優選實施方式，所述處理工業廢水、破碎焦粉與助劑的重量比是35 40、60 65與O. 2 O. 35。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的pH值調節劑是堿性pH值調節劑或酸性PH值調節劑；所述的堿性pH值調節劑是一種或多種選自氫氧化鈉、碳酸鈉或氨水的堿性pH值調節劑；所述的酸性pH值調節劑是一種或多種選自硫酸亞鐵、鹽酸、硫酸或硝酸的酸性pH值調節劑。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的助熔劑選自二氧化硅、氧化鈣或碳酸鈣。根據本發明的另一種優選實施方式，所述的添加劑是陰離子型分散劑或陰離子-非離子復配型添加劑；所述的陰離子型分散劑是一種或多種選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、縮聚萘磺酸鈉、高聚合萘磺酸鈉或非膠狀高磷瓷土的分散劑；所述的陰離子-非離子復配型添加劑是由木質素磺酸鹽與環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物按照其重量比1:2 4組成的。本發明還涉及采用上述方法所得到的氣化料漿。所述的氣化料漿具有下述性能流變性呈屈服假塑性、穩定性2. (Γ3. 0%、靜止7天無明顯沉淀、表觀粘度為110(Tll80mPa. S、流動性13. 0 16· O、pH值為7. 0 9· O。下面將更詳細地描述本發明。本發明涉及一種由工業廢水和焦粉制取氣化料漿的方法。該氣化料漿制備方法的步驟如下A、工業廢水分析與預處理所述的工業廢水進行色度、濁度、BOD, COD、pH值、固形物、有機物或無機物含量分析，然后將所述工業廢水的固形物含量調整到以所述工業廢水總重量計30%以下，再將所述工業廢水的pH值調整至7 9，得到一種處理工業廢水。在本發明中，所述的工業廢水可以是酸性或堿性工業廢水，可以是含油污水，也可以是BOD、COD含量很高的工業廢水，其BOD含量可以超過2000mg/l、COD含量可以超過10000mg/l。在本發明中，所述的工業廢水例如是一種或多種選自造紙廢水、印染廢水、煉油廠污水或藥廠廢水的工業廢水。本發明使用的廢水是化學組分非常復雜，BOD、COD含量很高的工業廢水。因此，這些工業廢水在使用前需要進行詳細分析，其中包括色度、濁度、BOD, COD、pH值分析，固形物、有機物、無機物含量測定，這些分析項目都是按照國家規定的現行技術標準進行測定與分析的。在本發明中，上述分析項目通常是主要的分析項目，但是，根據廢水來源與實際情況有時還應該增加其他的相關分析項目，以確保后續工藝過程能夠順利進行，制備出合乎后續氣化工藝要求的氣化料漿，這對于本領域的技術人員而言是顯而易見的。收集的工業廢水一般都需要進行預處理才能進一步使用。預處理的主要作用是去掉工業廢水中的大顆粒雜質、調整工業廢水pH、調整工業廢水的固體物含量。
在各種不同的工業廢水中可能含有巖石顆粒、金屬碎屑等各種各樣的固體物質，因此在制漿前需要過濾除去這些固體物質。同時，從制槳工藝與經濟方面考慮，可以將這些廢水中的固體物質含量控制在一定水平上，通常將這些工業廢水的固體含量控制在以工業廢水總重量計30%以下。優選地，這些工業廢水的固體含量控制在以工業廢水總重量計20%以下。更優選地，這些工業廢水的固體含量控制在以工業廢水總重量計15%以下。接著，所述工業廢水還需要進行改質處理才能作為制漿用水。在本發明中，所謂改質應該理解是調節其PH與消除乳化現象。調節工業廢水pH值使料漿的pH值在7-9的合理范圍以內，而pH值調節方法是本領域技術人員熟知的方法。下一步根據廢水有機物組份決定是否需要進行破乳處理，如石油產品精制過程中的廢堿液含有石油類環烷酸和有機酚類，需要先加熱進行加熱破乳，以消除廢水中疏水性油脂類物質影響焦粉在水中的分散性及穩定性。所述的加熱破乳是本領域的一種常規破乳技術，根據具體情況選擇加熱方式進行加熱破乳對于本領域技術人員而言應該是沒有任何困難的。B、使用破碎設備將可磨指數HGI ^ 50的焦粉進行破碎，得到一種粒度以重量計100%小于20mm的破碎焦粉；所述的焦粉是一種或多種選自高溫熱解焦粉、低溫熱解焦粉或石油焦粉的焦粉。它們都是目前市場上銷售的焦粉產品。一般地，從目前市場上獲得的焦粉還需要進行破碎才能夠使用。在進行破碎之前需要用磁鐵除去焦粉中可能存在的鐵，然后利用破碎設備進行破碎，得到的焦粉粒度是以重量計100%小于20mm。優選地,所述焦粉的粒度是以重量計100%小于15mm。更優選地，所述焦粉的粒度是以重量計100%小于10mm。本發明使用的破碎設備是制漿領域常用的反擊式破碎機，例如上海遠華機械制造有限公司以反擊式破碎機商品名、上海世邦機器制造有限公司以反擊式破碎機商品名或鴻森集團礦冶公司以反擊式破碎機商品名銷售的破碎機。哈氏可磨指數HGI是反映煤的可磨性的重要指標。煤的可磨性是一種與煤的硬 度、強度、韌度和脆度有關的綜合物理特性，與煤的年代、煤巖結構、煤礦類型和分布等有關。當前國際上常用哈氏可磨性指數HGI來衡量煤的可磨性，HGI是一個無量綱的物理量，其值的大小反映了不同煤樣破碎成粉的相對難易程度。HGI值越大，說明在消耗一定能量的條件下，相同量規定粒度的煤樣磨制成粉的細度越細。優選地，本發明使用的焦粉可磨指數HGI彡55。更優選地，本發明使用的焦粉可磨指數HGI彡60。C、將步驟A得到的處理工業廢水、步驟B得到的破碎焦粉與助劑加入研磨設備中進行濕磨，得到所述的氣化料漿；在本發明中，所述的助劑是pH值調節劑、助熔劑和添加劑。所述處理工業廢水、破碎焦粉與助劑的重量比是32 45、55飛8與O. Γθ. 5 ；優選地，所述處理工業廢水、破碎焦粉與助劑的重量比是35 40、6(Γ65與O. 2 O. 35。更優選地，所述處理工業廢水、破碎焦粉與助劑的重量比是36 38、62飛4與O. 25、. 30。所述的pH值調節劑應該理解是一種具有調節料漿pH值作用的物質。在本發明中，所述氣化料漿的PH值需要控制在7. (T9. 0，因此一般使用堿性pH值調節劑或酸性pH值調節劑控制其氣化料漿的PH值。在本發明中，所述的pH值調節劑是堿性pH值調節劑或酸性pH值調節劑。所述的堿性pH值調節劑是一種或多種選自氫氧化鈉、碳酸鈉或氨水的堿性pH值調節劑。所述的酸性pH值調節劑是一種或多種選自硫酸亞鐵、鹽酸、硫酸或硝酸的酸性pH值調節劑。本領域的技術人員可以根據所述處理工業廢水的酸、堿度情況，很容易確定是選擇堿性PH值調節劑，還是選擇所述的酸性pH值調節劑。在本發明中，所述的助熔劑應該理解是一種能降低本發明物料軟化、熔化或液化溫度的物質，常用的助熔劑有二氧化硅、氧化鈣或碳酸鈣等。本領域的技術人員根據所使用焦粉的灰分含量并通過常規實驗可以確定所述助熔劑的加入量，所述助熔劑的添加量一般為灰分含量的5 20%。在本發明中，所述的添加劑應該理解是一種具有降低料漿粘度、改善料漿分散性能、增強料漿流動性的物質。所述的添加劑可以是陰離子型或陰離子-非離子復配型料漿添加劑。所述的陰離子型添加劑是一種或多種選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、縮聚萘磺酸鈉、高聚合萘磺酸鈉或非膠狀高磷瓷土的添加劑。優選地，所述的陰離子型添加劑是一種或多種選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、高聚合萘磺酸鈉或非膠狀高磷瓷土的添加劑。更優選地，所述的陰離子型添加劑是一種或多種選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣或非膠狀高磷瓷土的添加劑。本發明使用的陰離子型添加劑都是目前市場上銷售的產品，例如木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣是江蘇省新沂市飛皇化工有限公司所售產品，非膠狀高磷瓷土是河北保定唐縣保毅礦業有限公司所售產品。所述的陰離子-非離子復配型料漿添加劑由木質素磺酸鹽與環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物按照其重量比1:2 4組成的。所述的木質素磺酸鹽選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、縮聚萘磺酸鈉或高聚合萘磺酸鈉。本發明使用的環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物是目前市場上銷售的產品，例如廣州市碧盛貿易有限公司出售的環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物產品。在本發明中，所述的添加劑的量是根據焦粉與廢水的成漿實驗確定的，一般地是以所述氣化料漿總重量計O. 1-0. 5%。所述的磨機是本技術領域中通常使用的磨機，例如中信重工有限公司、江蘇江秋林重工有限責任公司以棒磨機商品名、沈陽重型機械集團有限責任公司以棒磨機商品名或沈陽有色冶金機械總廠公司以球磨機商品名銷售的磨機。為了使氣化料漿中焦粉的粒度分布合理，各種粒度互相填充，最大限度提高焦粉制漿濃度，需要在制漿過程中依據焦粉種類及物性選擇合理的研磨體級配比，即球磨機選擇合理的鋼球配比，棒磨機選擇合理的磨棒配比。本領域的技術人員可以通過試驗選擇合理的鋼球配比或合理的磨棒配比，使其焦粉的粒度分布符合下述要求。氣化料漿中焦粉的粒度分布要求如下
權利要求
1.一種由工業廢水和焦粉制取氣化料漿的方法，其特征在于該方法的步驟如下 A、工業廢水分析與預處理 所述的工業廢水進行色度、濁度、BOD、COD、pH值、固形物、有機物或無機物含量分析，然后將所述工業廢水的固形物含量調整到以所述工業廢水總重量計30%以下，再將所述工業廢水的PH值調整至7 9，得到一種處理工業廢水； B、使用破碎設備將可磨指數HGI^ 50的焦粉進行破碎，得到一種粒度以重量計100%小于20mm的破碎焦粉； C、將步驟A得到的處理工業廢水、步驟B得到的破碎焦粉與助劑加入研磨設備中進行濕磨，得到所述的氣化料漿； 所述處理工業廢水、破碎焦粉與助劑的重量比是32 45、55飛8與O. Γθ. 5 ； 所述的助劑是PH值調節劑、助熔劑和添加劑。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述的工業廢水是一種或多種選自造紙廢水、印染廢水、煉油廠污水或藥廠廢水的工業廢水。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述工業廢水的固形物含量是以所述工業廢水總重量計20%以下。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述的工業廢水含有疏水性的油脂類物質時，需要加熱進行熱力破乳，以達到所述焦粉在水中的分散性及穩定性。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述的焦粉是一種或多種選自高溫熱解焦粉、低溫熱解焦粉或石油焦粉的焦粉；所述焦粉的粒度是以重量計100%小于20mm,可磨指數HGI是彡50。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述處理工業廢水、破碎焦粉與助劑的重量比是35 40、60 65與O. 2 O. 35。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述的pH值調節劑是堿性pH值調節劑或酸性PH值調節劑； 所述的堿性PH值調節劑是一種或多種選自氫氧化鈉、碳酸鈉或氨水的堿性pH值調節劑； 所述的酸性PH值調節劑是一種或多種選自硫酸亞鐵、鹽酸、硫酸或硝酸的酸性pH值調節劑。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述的助熔劑選自二氧化硅、氧化鈣或碳酸鈣。
9.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述的添加劑是陰離子型分散劑或陰離子-非離子復配型添加劑； 所述的陰離子型分散劑是一種或多種選自木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、縮聚萘磺酸鈉、高聚合萘磺酸鈉或非膠狀高磷瓷土的分散劑。
所述的陰離子-非離子復配型添加劑是由木質素磺酸鹽與環氧乙烷和環氧丙烷嵌段共聚物按照其重量比1:2 4組成的。
10.根據權利要求1-9中任一項權利要求所述方法得到的氣化料漿，其特征在于所述氣化料漿具有下述性能流變性呈屈服假塑性、穩定性2. (Γ3. 0%、靜止7天無明顯沉淀、表觀粘度為1100 1180mPa. S、流動性13. 0 16· O、pH值為7. 0 9· O。
全文摘要
本發明涉及利用工業廢水和焦粉制備氣化料漿的方法，該方法包括工業廢水分析與預處理、焦粉破碎以及處理工業廢水、破碎焦粉與助劑進行濕磨得到氣化料漿等步驟。工業廢水有機物質不僅降低料漿添加劑的使用量，提升制漿濃度，同時其中C、H等有用元素提高料漿的氣化性能指標，本發明廢水為BOD≤500mg/l、COD≤260mg/l，極大降低了廢水處理成本及難度。本發明拓寬了氣化制漿原料的來源，降低制漿成本，同時本發明制備的氣化料漿粘度適中、穩定性好、流動性好、易于泵送，可以直接在現有的濕法氣流床氣化裝置上使用，具有良好的發展前景。
文檔編號C10L1/32GK102899111SQ201210429540
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者賀根良, 門長貴, 韋孫昌, 袁善錄, 林益安, 徐宏偉, 徐紅東, 葛啟明, 戴愛軍 申請人:西北化工研究院