浅谈煤液化催化剂制备装置中的节水措施

郭志成

摘 要：本文主要讨论了煤直接液化“863催化剂”如何节约水资源的措施，从节约水资源的重要性，以及在操作中的不断优化、注意事项等入手多方面入手，讨论如何实现水资源的重复利用，通过合理优化改进，达到节能降耗的目的，减少催化剂废水外排及后续对废水处理的费用，降低公司运营成本、增加煤直接液化盈利的目的。为以后相近工艺奠定基础，提高利用率，起到相互学习的指导作用。

关键词：煤直接液化;“863”催化剂;节水措施

1、前言

2008年，有中国自主知识产权的煤直接液化技术取得了举世瞩目成绩，从实验室到中试再到工业化生产运行，神华煤直接液化项目实现了一次性试车成功。因此，煤制油项目做为新型的煤化工技术，在能源综合利用方面起到了重要的作用，是今后煤化工发展的一个新的风向标，但由于能源紧张，因此节能降耗是解决是企业发展的根本措施，是提高企业能源战略和持续发展的重要途径。而在此次投煤运行过程中也暴露出了许多问题，尤其具有国家高技术研究发展计划“863”煤直接液化高效催化剂制备装置最为突出[1]。

在装置生产过程中对水资源的合理利用显得尤为重要，通过工艺调整、技改等手段不断优化，使节水效果更加明显，综合吨煤水耗指标降低，为公司创效提供了基础保障。本文中就催化剂制备装置如何降低水耗进行了详细的总结汇报。

2、节水的意义

近年来，随着我国经济快速发展，工业化进程不断加速，但这种高速的发展造成环境污染也日趋严峻，而煤化工更是个高能耗行业，企业对污水的再生利用可有效的减轻环境的污染，又可解决当前的水资源短缺问题，在我国对环境治理的关键时期，更应该加强水资源的合理利用，企业废水实现“零排放”全面促进小康社会的全面建成具有重要的现实意义，因此本文结合实际，对催化剂制备装置如何节水进行了详细的分析叙述，从源头减少废水的排放，为后续水处理减轻了压力，使公司废水综合利用又上一个台阶。

3、目前节水存在的主要问题

3.1  员工对节水意识有待提高

部分員工对节水的意义及后续水处理认识不到位，没有从根源上进行治理，使节水工作开展进度较慢，从而导致水资源的重复利用率不高，给后续水处理带来一定的困难，所以要对员工普及节水的重要性，提高节能意识。

3.2  设备及工艺的完善优化

因煤直接液化催化剂制备属世界首套，在生产中暴露出设备及工艺的一些不足，需要进一步完善优化来降低水耗，通过综合治理提高装置的运营能力。

3.3  节水工作基础薄弱

在装置建设初期，重点工作放置在生产中，对节水措施没有充分认识提高，给后续节水工作的开展带来一定的困难，延续了传统方法，使节水效果不是特别明显。

3.4  技术改进相对困难

在装置建设初期，已对地面上及地面下管线进行了合理的布置，在准备改进优化中，受空间布置的影响，部分最优方案无法进行，只能通过备用方案来实施，优化效果标准降低。

4、催化剂制备装置节水措施

催化剂制备装置是废水排放大户，产生的催化剂废水又称为滤液，经过滤工段后产生的废水外送量达每小时近百立方，因此降低废水外送成为装置的重要任务，从工艺改进和优化等多方面入手，不断降低废水外排量，优化生产运行。

4.1  提高水煤浆浓度配置

水煤浆的配置是使用破碎机将洗精煤破碎后，用螺旋输送机送入溢流磨与水进行混合研磨，合格的水煤浆送入后续工段使用。由于洗精煤中含水约17%，设计水煤浆浓度为40%，在实际生产中通过不断摸索对钢球级配进行调整，使溢流磨一仓发挥应有的作用，将块煤充分进行粉碎与水混合，在煤浆进入第二仓后继续进行研磨，达到应用的标准，减少粒度偏粗流动性差的耗水量，这是其一。其二是对溢流磨内的钢衬板进行更换为橡胶衬板，一方面解决了钢衬板容易开裂漏浆的难题，另一方面橡胶衬板可以将钢球带至更高的高度，利用对洗精煤的研磨和粉碎，使浓度稍高的煤浆更易于在溢流磨内输送。综上所述，对水煤浆将的浓度由40%提至41%，运行效果较好，有效减少水耗。

按照每小时加工含水17%的洗精煤50t，配置水煤浆浓度为40%，那么假设每小时耗水为X吨，计算可以得出：

40%=50*（100%-17%）/（X+50）*100%，X=53.7t

如果水煤浆配置浓度提高为41%，假设每小时耗水为Y吨，计算可以得出：

41%=50*（100%-17%）/（Y+50）*100%，Y=51.2t

节省水量：X-Y=53.7-51.2=2.5t

由此可见，提高1%的浓度每小时可节省水量约为2.5吨。

4.2  地面冲洗水改为工艺水再利用

在催化剂制备装置用于冲洗地面、冲洗管线的收集池共有四个，根据需要不定期进行冲洗，冲洗的水流入地下池进行回收，它的主要成份就是煤粉，也就是在池内形成浓度较低的水煤浆。正常情况下，将其它池内水由液下泵输送至煤浆缓冲池进行集中回收，再由此池的液下泵将水打到过滤液缓冲槽，由压滤机过滤后的液体送到环储中心进行做为污水处理。经过生产中的摸索发现，这部分水质与配置水煤浆的水相近，因浓度极低，经论证可以做为部分水煤浆的配置水，于是经工艺技改，将这部分水输送至溢流磨进行配煤浆。四个回收池每天约回收水量为12t，也就是相当于节约新鲜水12t，同时也减少了相应污水处理量，可以说是一举两得。

4.3  机泵机封水增加转子流量计

在催化剂制备中煤浆输送泵较多，为了使煤浆输送泵的机械密封正常运行，减少煤浆颗粒对机械密封的磨损损坏，在机械密封上装有反冲洗水，将带有煤浆颗料的物料冲离密封端，有效防止密封的损坏。

正常煤浆泵运行过程中，打开DN15的机械密封冲洗水手阀，连续进行冲洗保护设备的正常运行，水量的大小只能估算调节，每台耗水量约1t/h左右，不利于精细运行管理。经过分析研究在每台煤浆泵机械密封冲洗水上加装了转子流量计，用于检测耗水量，调试水量控制在0.5t/h，实现了精准控制，减少水量的消耗。正常生产中运行的煤浆泵有11台，按照每台每小时可减少水量0.5t计算，此项技改每小时共可节约水量约11X0.5=5.5。

4.4  液位计冲洗水改由催化剂废水替代

催化剂制备装置各煤浆罐液位计、压力计防止被煤浆堵塞影响正常显示，在运行中需要使用工艺生产水进行连续冲洗。而在生产期间发现催化剂外送废水可以替代工艺水冲洗催化剂煤浆罐液位计、压力计，以达到减少工艺水用量，同时降低催化剂废水外排量的目的。

催化剂制备装置共有煤浆罐八台和反应器两台，每个点的冲洗水量约1t/h。经过改造，将四台含氨煤浆罐和两台反应器的液位计和压力计冲洗水改为催化剂废水冲洗，冲洗所用催化剂废水来自在用的废水外送输送泵。

由于技改的液位计冲洗水与催化剂废水外送使用的同一台泵，经常因生产波动外送量不稳定使压力变化较大，为防止煤浆罐的煤浆倒串，操作人员定期使用生产水对液位计、压力计进行冲洗，按实际估算此项技改每小时至少节约生产水4吨。

4.5  加压冲洗水双阀改造

在催化剂制备装置制浆系统中，为了防止输送煤浆的管线中有煤浆沉积，在各管线分支点设计有加压冲洗水，当该管线切换停用时，就用冲洗水将管线内的煤浆冲洗干净。正常情况下加压冲洗水是不进入系统，但由于各冲洗点的阀门是单阀控制，部分阀门存在内漏现象，导致废水量增加，因内漏水是直接进入系统，排查比较困难，为了减少水量的浪费，经改造将加压冲洗水由单阀改为双阀控制，两阀中间增加导淋，从而避免了加压冲洗水漏入系统造成水耗的增加，此项技改每小时可节约废水量约2t左右。

4.6  加压过滤机滤板防泄露检查

催化剂制备中的料浆反应完成后，由加压过滤机进行固液分离，其中使用的隔膜板是在料浆完全进入设备后对其进行充水加压，使物料实现脱水的其中一个步骤，在对隔膜滤板长时间来回挤压的过程中，使部分滤板损坏，挤压的水直接进入系统，造成水耗的增加。同时破损滤板检查较为困难，于是在每块滤板上增安检查手阀，操作人员定期对阀门打开排查，发现挤压水变黑，说明滤板有破损使料浆串入，则检查更换即可，减少水耗的浪费。

4.7  减少水煤浆管线冲洗时间

冲洗煤浆管线的作用主要是防止静止的煤浆在管线内沉积，造成管线堵塞，为了减少水耗，节约生产成本，在生产中要求员工在冲洗的同时，观察废浆池口排水的颜色来判断管线冲洗是否干净，以便及时关闭冲洗水阀来节约水耗，改变以往用时间估算冲洗管线的方法。

4.8  加强员工的培训教育

在生产中要全面提高员工的节能意识，持久的、深入的进行节能宣传教育，从思想上提高全員的认识，树立节能降耗的典型，组织人员培训和学习，正确引导员工积极参与到节能降耗的行动中，鼓励员工多思考、多创意节能新思路，逐步完善奖惩机制，培养节能的自觉性，使节能工作有序全面展开。

5、节水措施中的注意事项

（1）合理控制水煤浆的配置浓度，定期检查溢流磨钢球磨损情况，并按要求添加，防止溢流磨出料端的滚筒筛因浓度过高或粒度过大而堵塞向外溢流。

（2）地面冲洗水在送入溢流磨替代部分工艺水回收利用的过程中，因是间断性输送，要控制好输送量，稳定操作，避免大幅度波动。

（3）机泵机封水在投用前后要观察转子流量计是否运行正常，以防内部构件卡涩损坏机械密封的正常运行。

（4）液位计冲洗水改由催化剂废水替代后，由废水外送泵提供，若短时间催化剂废水输送泵外送量过大，会造成泵出口压力过低，从而可能导致液位计引压管内煤浆倒串，堵塞引压管，使液位计和压力计失灵。所以后续考虑增加一台配套的液位计冲洗水泵，用于单独给液位计冲洗使用。

（5）加压冲洗水双阀中间的导淋要定时检查，以便及时发现内漏部位，减少水耗的浪费。

6、节水效果比对分析

催化剂制备装置设计废水量为103.8t/h，后期生产中发现用于配置稀氨水的静态混合器在使用中振动较大，存在安全风险，于是重新设计改进为超级吸氨器，用水量为8t/h，催化剂制备装置废水外排合计为111.8t/h。

经过一系列的技改，催化剂外水废水量明显降低，如下表：

经过一系列的技改，每小时至少可以节约用水15吨，也就是说每小时少产生废水15吨，按照催化剂制备满负荷进行生产，产生的废水由111.8t/h可降低到96.8t/h，此部分减少废水外排技术功关每年可为公司节约费用上百万元。

催化剂废水量与负荷有关，生产负荷越高，废水量就越大，但并非按负荷等比例增减，比如机泵冲洗水等，不论负荷高低都是消耗等量的生产水，所以根据不同的负荷计算产生的废水量要考虑一些定常消耗。

7、结论

本装置通过工艺流程的优化、加强生产管控、提高人员节水意识等措施，多层次、多方位来降低水量的消耗，切实采取有效措施，加大节水降耗的力度，为公司整体的健康运营助力前行。从某种意义上讲，装置节约了水耗，也就是相当于减少了废水的外排量，催化剂制备装置产生的废水需要外送至污水装置进行除盐等一系列净化处理，所以催化剂制备装置的节水降耗，不仅仅是节约了水耗，也是为降低后续装置的处理成本提供了一定的保障。同时，做好节约资源行动是每一个人应有的责任和义务，从小事做起，形成良好的节能意识习惯，以实实际际的行动为社会做贡献。

参考文献

[1]舒歌平编著.煤炭液化技术.北京.煤炭工业出版社.2003