在煤制甲醇、煤制油、合成二甲醚等煤炭深加工中，煤炭氣化是煤炭進行轉化的有效途徑之一。在此過程中會排放出大量的污水，其中包含大量的酚、二氧化碳、硫化氫、氨和多種有機質。如果直接對這些污水進行排放，就會對環境造成非常大的污染。因此需要進行脫酸、氨、酚處理。目前在實際脫除工藝處理中，很難達到良好的脫除效果，廢水的排放質量也很難保證。如果采用單塔加壓汽提工藝，則可以有效解決該問題。

　　1、煤氣化廢水體系的特點

　　通過對煤氣化長污水排放的成分監察，發現其中酚和氨的濃度往往會比較高，污水的pH值在9以上。其中酚屬于一種劇毒物質，如果水體中的酚含量超過了一定的濃度，有機生物將難以生存。由于這些物質會對環境造成非常大的傷害，因此需要對其進行進一步的污水處理，有效脫除其中的酚、氨，這樣才能進入下一步的生化處理段。

　　在傳統的煤氣化水處理過程中，經常通過脫酸塔來去除其中的酸性氣體，然后采用二異丙醚來萃取脫酚，之后再采用蒸氨法來去除其中的氨，利用萃取劑進行回收。在將其中的酸性成分、氨和酚回收完畢后，再進行生化處理。雖然該處理工藝已經得到了多年的實際應用，但還是有不完善之處。在脫酸塔脫除其中大量的酸后，溶液的pH值會集中在9到10.5之間，這會極大影響到酚的脫除效果。如果污水的pH值超過了12，酚就基本上不能被脫除，這會對后續的生化處理有非常大的影響。因此，需要在萃取酚之前有效去除其中的酸性氣體和氨，這樣才能讓污水的pH值保持在一個比較合適的范圍，滿足生化處理對酚的要求。

　　為了有效解決這個問題，設計了一種單塔測抽氨的設備，可以同時去除污水中的氨和酸性成分，是一種比較理想的處理工藝。該工藝在石油煉化生產中已經得到了成功的應用，單煤氣化水體系和石化行業中廢水成分并不相同：

　　1)煤氣化污水的成分更為復雜。煤氣化水中的成分主要以CO2為主，其中硫化氫的量往往較低，CO2在常溫下水中的溶解度更低，因此如果采用汽提的方法更容易脫除其中的酸性氣體。此外，石化廢水中的氨成分往往會比較復雜，其中除了存在游離態的氨之外，還存在大量離子態的氨。

　　2)煤氣化污水中酚類物質濃度更多，且成分更為復雜。

　　3)煤氣化廢水中含有一定量的脂肪酸和油類物質。其中脂肪酸的成分濃度較高，還有很多細小的粉塵不能完全沉降分離。在實際生產的過程中，各種有機質和粉塵進行混合，很容易發生乳化反應，讓設備產生嚴重的結垢現象，堵塞塔板和管道，從而大大影響汽液的傳質效率，降低對污水的處理能力。

　　2、單塔汽提側線脫氨的工藝原理

　　在該工藝中，主要是利用了汽提塔內上下的溫差，和酸性氣體和氨在水中溶解度的特性，從而有效達到分離的目的。在壓力為0.5MPa的狀態下，CO2在60°下揮發度大于氨的揮發度，而氨在溶液中的溶解度要大于CO2的溶解度。因此，在進入到汽提塔酸性氣體的精餾段，會使大量的水蒸氣和氨轉入液相而隨液體向下流動。大部分的CO2等酸性氣體會被汽提到塔頂處得以去除。如果對塔體的溫度進行有效的控制，塔的中部會形成氨的質量分數較大的液相和富氨汽，這些富氨汽將從塔中間側線采出并采用三級冷凝進行進一步的濃縮。在有效去除污水中酸性氣體和氨后，能夠有效降低污水的pH值，有利于后續萃取工藝的順利進行。

　　在該工藝的實際進行中，對富氨抽出位置的選擇和抽出量的選取非常重要，這是汽提塔優化過程中的一個重要量，其會直接影響塔的實際操作效果。為此，我將要在中對該量的選擇進行重點的介紹。

　　3、側線及其抽出位置的選擇

　　根據實際對工藝裝置的研究中發現，側線富氨汽采出的位置與塔頂氣相采出氨質量分數、塔底凈化水中的氨存在著一定的關系。隨著側線采出位置的下移，塔頂氣中中氨的質量分數呈現出下降的趨勢，這會有利于氨的脫除。但如果其采出位置下降超過了一定的值，塔底中的氨成分含量會急劇上升。由于塔內的溫度從上到下是逐漸升高的，因此側線位置的選擇應該考慮到塔的實際分離效果，如果將位置適當的上移，會讓側富氨汽會帶走更少的熱，從而減少塔的熱負荷。但如果過于考上，就會對酸性氣體成分的分布造成較大的影響。在通常的情況下，如果側線的位置越高，氨中酸性氣體的成分含量會有增加的趨勢，因此在確定側線的位置時，應該綜合考慮多種因素。

　　4、側線采儲量

　　側線氨的采出量將影響塔下部汽提的強度和蒸汽的消耗量。隨著抽出量的逐漸增加，塔底凈化水氨質量分數也會呈現出下降的趨勢。當側線的采取量超過進料量的9%時，塔底凈化水中氨的質量濃度會低于100mg/L，水質情況得到明顯的好轉。如果繼續增加采出量，蒸汽的單耗和側線的凝液量也會隨之增加，循環液中的氨含量也會有所增加，因此過分加大側線抽出量是不合適的。在通常的情況下，會將側線抽出量維持在進料總質量的9%左右。

　　5、三級冷凝系統

　　三級分凝系統主要用于脫除氨中的酸性氣體和水蒸氣，從而提高氣相中氨的質量分數。因此需要做好對操作溫度和操作壓力的控制，這對提高三級分凝系統出口處氨氣的質量分數和降低其中酸性氣體的含量，有較大的作用，有效降低后續氨精制系統負荷，對三級分凝液的循環量液也會有較大的影響。在通常的情況下，較低的溫度和較高的溫度將更有利于氨的濃縮。根據后續氨精制工藝的要求，一般會將溫度選擇在40~50℃。在經過3級分凝后，氨中的酸性氣體和揮發酚就會全部溶解在分凝液中，并最終返回到單塔系統，氨在濃縮后的質量分數可以達到99%以上，為后續的氨精制打下了一個非常好的基礎。

　　6、實際工業運行分析

　　該工藝在實際生產過程中，已經替代了原有的工藝流程。該加壓塔的設計處理量為80t/h，該塔直徑為2.2m，塔高為37m。經過長時間的生產研究，最終將塔頂的壓力選定在0.6MPa，塔底的溫度為160℃，塔頂的運行溫度為80℃，側線抽出量的質量百分數為9%。該工藝在進入穩定運行段后，原來工藝處理后廢水中氨和二氧化碳的質量濃度分別為450mg/L和1500mg/L。在新的工藝流程中，氨的質量分數下降到30mg/L，二氧化碳的含量已經非常少。經過工藝改造后，廢水的pH值得到了顯著的降低，可以維持在7左右，有利于后續萃取工藝的進行。

　　為了對采出口的數量和位置進行確定，使用了相關的工藝模擬軟件。結果表明，在采用3個采出口后，切換采出側線的位置對實際操作影響并不大。之后的工業生產實踐，也非常好的證實了該結論，因此僅設計1~2個側線采出口即可。

　　采用進料板的第28塊板采出，通過對側線采出富氨汽的分析，經過軟件模擬的結果和實際結果，氨氣中的二氧化碳質量分數分別為0.5%和0.9%，而氨的質量分數為16.9%和15.7%。側線氨氣的氨質量分數較高，這樣更有利于氨的濃縮和提純，軟件模擬結果可以很好反應側線氨氣的實際組成。

　　7、結語

　　在傳統對煤化氣污水中，往往難以得到很好的處理效果。如果采用汽提塔煤氣化廢水處理系統，將側線的抽出量控制在9%左右，就可以得到較好的處理效果，能夠有效清除廢水中的酸性氣體和氨，并降低污水的pH值，這非常有利于后續工藝的進行。該工藝在實際的使用過程中，對各種參數的選擇非常重要，尤其是對抽出量和位置的選擇。在實際選擇的過程中，應該根據實際情況進行選擇，如果有條件，可以進行工藝生產軟件模擬，從而找到最佳的量，達到理想的工藝處理效果。