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破解难“盐”之隐
来源:国能榆林化工有限公司 |作者:胡华贵 付露 |日期:2023-10-13

破解难“盐”之隐

国能榆林化工有限公司胡华贵 付露

壮美的陕西榆林,地处毛乌素沙漠东南缘,这里生态环境脆弱、水资源匮乏,但却是煤油气资源的富集区。

依托秃尾河之沃浦,一座崭新的绿色现代煤化工厂拔地而起,曾经寸草不生的荒漠如今已是绿色而又热火朝天的“能量场”。

榆林化工在项目建设初期,就坚持源头削减、过程控制和末端治理,实现废水的高品质处理回用。但煤化工废水排放量大,水质成分复杂,且含有大量的污染物。如何最大限度废水回用,缓解水资源严重短缺的困境?“零排放”成为了解决这一问题的关键途径。

在废水零排放技术的发展进程中,废水零排放技术的难点与重点往往并不在水的回收,而是在如何将高盐废水中的主要盐分提取出来,实现结晶混合盐的减量化和资源化循环经济利用。

就现有技术而言,实现提纯、回用的“分盐”技术虽有突破,但存在成本过高、技术不成熟、运行费用高、操作经验少等不足之处,真正实现“分盐”的在运煤化工项目,数量少之又少。

随着国家对危废处置要求趋严,榆林化工破解难“盐”之隐亟待根除。

寻新路:创新技术路线选择

榆林化工高盐水分盐结晶装置属于CTC-1项目配套建设工程,从设计、施工,到运营,一直以实现废水最高回收利用率、固废最大减量化为己任,不断探索与创新,最终走出一条自己的生态环保之路。

煤化工“零排放”作为整个化工综合体的最后一道工序,上游的轻微波动会导致下游的大幅波动。目前,国内在运分盐结晶装置的工艺技术仍处于试验和工程示范阶段,如何创新升级,实现结晶混合盐最大化回收利用成为了制约项目设计的一大难题。

化工废水分盐包括纳滤膜法和热法工艺技术路线,不论哪种分盐技术目前在国内外均无成功案例。没有可以借鉴的运行装置,该公司只能前往相类似的企业,交流学习运行情况和经验。

前期,国内外优秀的水处理公司分别采用纳滤膜工艺和冷冻结晶+热法分盐工艺对浓盐水进行了结晶分盐中试实验。经过综合考量、研究,最终,该公司以调研为参考以中试结果为依据,并通过对吨水投资、运行费用等综合评价,选择投入资金少、日常运行费用低、综合经济性较好的冷冻结晶+热法分盐工艺,其中采用冷冻结晶加芒硝热熔蒸发结晶分离硫酸钠产品盐,采用蒸发强制循环闪蒸结晶+溶盐重结晶工艺分离氯化钠产品盐,实现废水的回收及盐的资源化利用。

但冷冻结晶+热法分盐工艺从未实现真正的工业化运行,毫无运行经验可循。榆林化工成为了第一个“敢吃螃蟹的人”。

解难题:扛起技术攻关“冲锋枪”

化工废水分盐综合了水处理技术和无机化学的盐化工技术,且存在有机物、硅、硝酸根等含量高不易去除、盐硝比波动大等特点,给生产装置运行带来极大困难和挑战。如何才能提高装置的运行稳定性和产品的质量,最大限度降低混盐量,成为了该公司分盐结晶装置丞待解决的难题。

自投用以来,该公司通过摸索工艺操作参数,不断进行工艺调整和技术创新,带来的不仅是生产管理上的高效,更是让结晶盐走上资源化路径,跑好煤化工环保的“最后一公里”难题。

结晶盐处置难在多个方面,既有来自盐分本身的原因,也有现行技术、政策制度等外在难题。

相对传统的纳滤膜法分盐工艺,低温临界冷冻+真空热法分盐技术具有投资省、流程短、运行费用低等特点,但对操作精细度和操作水质水量的稳定性要求非常高,且控制参数多、技术难度大,上下游关联密切,需从整个水处理系统进行严格指标和操作管控。

试车初期,该公司分盐结晶系统陆续暴露出氯化钠产品品质无法达到设计要求、装置运行稳定性差、管线设备堵塞等问题,且运行操作强度大,几乎是一人盯着一台设备,操作人员更是放弃自己的休息时间,天天泡在现场。

面对装置运行中出现的瓶颈问题,困难没有吓退榆化人,他们上下齐心,攻坚克难,在工程设计和运行操作均无经验可循的情况下,成立了技术攻关小组,定期召开会议,收集装置运行参数和分析数据,研究工艺包及技术路线,分析影响装置稳定运行的瓶颈问题,进行理论研究和现场实际运行摸索。无数个日夜,他们挑灯研讨,有时一天甚至只休息三、四个小时又投入到连续的加班中,只为确定最佳的运行方案。

他们提出了多项创新优化技改路线,通过研究硫酸钠结晶堵管的理论和实际,设计降低冷却器温差的方法和工艺系统;设计回收冷量降低冷冻结晶进料温度的工艺系统;设计快速在线对冷却器化冻除晶的方法和工艺系统;设计冷冻进料罐的搅拌防沉积方法;对冷冻器内固体沉降比的控制方法等……

经过近一年半时间的不懈努力,该公司先后完成了分盐结晶一级二级预冷器技改,降低进料温度,提高冷冻结晶运行负荷;冷冻结晶器增加快速化冻措施,缩短化冻时间,极大的提高了装置运行周期;芒硝离心机设置稠厚器,稳定离心机进料,实现了冷冻结晶系统稳定运行;技改氯化钠系统,增设离析器,提高有机物去除效率,产品盐纯度进一步提高。

此外,在进行技术创新的同时,该公司技术攻关小组不断摸索运行参数和水质变化情况,总结运行操作经验。不断调整系统盐硝比;提高蒸发器TDS浓度,通过工艺优化调整,降低冷冻结晶器运行温度至-5.5℃,确保盐水中芒硝得到有效分离;调整氯化钠系统进料硫酸根离子含量降低至10000mg/L以下;调整氯化钠结晶系统浓缩倍数和盐腿淘洗量,稳定产出氯化钠合格盐。

功夫不负有心人。目前,该公司分盐结晶系统蒸发器实现长周期稳定运行,芒硝系统逐渐稳定,处理负荷由不足5吨/小时提高至18吨/小时,冷却器温差由2.4℃降至1.6℃以下,化冻时间由36小时降至4小时以内,冷却器爆晶周期由3-5天延长至长周期运行,芒硝悬浮物几乎无流失,各项运行参数逐渐趋于稳定,氯化钠纯度达到了99.4%以上。

一个个切实可行的方案,一项项有理可循的参数,一条条落在实处的攻关措施,不仅实现了低温临界冷冻+真空热法分盐技术在煤化工废水处理上“零”的突破,而且填补了国内技术空白,树立了行业标杆。

筑绿梦:续写“绿色企业”新篇

在中心控制室门口,践行“走绿色低碳发展道路”是榆林化工对环保工作的坚定承诺。

该公司积极践行“保护母亲河”行动,贯彻落实“两山论”,秉承“奉献清洁能源,引领绿色发展”使命,坚定不移走能源开发与生态保护的协同发展之路,实现了从“黑色革命”到“绿色发展”的嬗变。

依托工艺路线优势,该公司水处理系统结合水质特点将生活污水、生产污水、检修废水、工艺废水、初期污染雨水分别设置了收集系统,根据来水水质特点进行工艺路线优化。

针对甲醇制烯烃装置排放的生产污水,该公司创新提出了“水解酸化+曝气池+MBR膜生物反应器”工艺,将生产废水和生活污水变为再生水,直接回用至循环水、废碱液焚烧等装置使用,同时用于全厂绿化。针对煤气化装置高硬度废水,结合下游分盐工艺对硝酸根的要求,该公司创新提出“新型两级A/O+两级反硝化+曝气生物滤池”工艺,在提高脱氮效果的同时,保证了硝酸根的高效去除。这些工艺路线,大大降低了吨水投资和运行费用,实现了废水和结晶盐循环经济利用,提高了水资源综合利用效率。

该公司还自我加压,主动作为,以现场运行操作为发力点,探索不同盐硝比工况下盐的回收率,提高氯化钠回收率,降低混盐率。同时,深入市场调研,做好对不同行业使用不同盐产品等级的分级利用,提升副产盐的最大利用效率。

按照各岗位人员职责分工,内操人员重点关注冷冻结晶器温度、循环泵电流、离心机振动值、浓盐水罐液位等运行参数,存在异常情况及时进行工艺调整;外操人员重点对现场制冷机组、冷冻结晶器、流化床、芒硝离心机、浓盐水罐、循环泵等关键设备、薄弱环节加大巡回检查力度,找准装置最佳运行方式。

此外,结合员工自身特点,该公司建立人才梯度培养方案,抽调部分班长出白班在工程师岗位、部分主操带班、部分副操担任主操进行轮岗,以多层次、多方面、多形式培训靶向发力,提高员工专业技能、强化安全素养,打造一支素质高、业务强、技能水平高的高质量人才队伍,为绿色低碳发展提供强大的人才支撑。

高耸的烟囱,洁白的水蒸气缓缓蒸腾,整齐美观的管廊塔罐琳琅满目,绵延的秃尾河在广袤的黄土高原缓缓流淌,留下了奇丽的“绿色走廊”,春季美好的瞬间在这一刻定格。

踔厉奋发,勇毅前行。在党的二十大精神的引领下,榆林化工坚定“绿水青山就是金山银山”的理念,以“扛起行业环保大旗,勇做绿色循环先锋”为工作目标,以奋斗实干的最强音,不断修炼内功,持续探寻清洁低碳发展之路,促进煤化工产业“高端化、多元化、低碳化”转型升级,以实干实绩回报总书记的殷殷嘱托。

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