1 引言

随着社会的高速发展，整个工业领域对聚乙烯和聚丙烯的需求量也在逐年不断增加，发展煤化工的煤制甲醇以及后续的甲醇制烯烃，不但有利于调整我国传统的煤炭产业的产品布局，还可以缓解我国对进口石油的依赖和短缺的现状。本文拟以我国典型的甲醇制聚烯烃工艺为例，分析甲醇制烯烃装置水系统的特点，结合具体的工艺提出减少相关废水排放的改进措施和意见，以求更好地促进该工艺的进步和发展。

本文中所提到的甲醇制烯烃装置工艺废水，是指整个甲醇制烯烃装置中反应物直接接触、产生并排放的水，不包含辅助供热蒸汽、冷凝水、工业冷却水等。

2 甲醇制烯烃装置工艺流程及涉水环节

甲醇制烯烃装置的主要生产工艺系统是由反应—再生单元、急冷—水洗单元等几个部分组成的。来自装置外的液态甲醇经换热后气化，在催化剂的作用下，气化甲醇在反应器内转化成为以烃类为主要产品的反应气，反应气经旋风分离出去其所携带的大部分催化剂细粉之后送到急冷—水洗单元降温、洗涤，进一步脱除残余的催化剂和部分杂质之后送到下游装置，急冷塔和水洗塔的废水经沉降、汽提等工艺之后，排出装置。（见图1）

  

图1 甲醇制烯烃装置工艺流程简图

3 甲醇制烯烃装置产生的废水主要来源及特点

3.1 废水中污染物质的主要来源

甲醇制烯烃反应器主要是流化床反应器，在催化剂作用下，各类原、辅材料在流化过程中相互摩擦、碰撞，颗粒直径比较大的催化剂颗粒变成催化剂细粉，而没有被分离器分离的催化剂则与混合器一起进入急冷水系统中，被急冷水和水洗水截留之后进入到工艺水系统中，这些催化剂颗粒是工艺水中含固量的主要来源。

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基于以上原因，从国内近期所发表的专利看，催化剂的改进是甲醇制烯烃核心研究内容之一，如：以SAPO-34分子筛为活性组分，与基质材料、粘结剂混合，制成具有一定固含量的浆料，然后经剪切、喷雾成型和焙烧，制得具有适宜粒度分布和磨损指数的流化床微球催化剂，其乙烯和丙烯选择性之和高达89%以上；将各种金属元素引入SAPO-34骨架上，金属离子的引入会引起分子筛酸性及孔口大小的变化，孔口变小限制了大分子的扩散，形成中等强度的酸中心，将有利于烯烃的生成，得到称为MAP⁃SO或ELPSO的分子筛等。通过不断研究机械强度强、选择性好、催化活性高的催化剂，这样的催化剂可以增加产物的产量，降低反应气的浓度，减少急冷水和水洗水中冷凝之后出现的难降解有机质、石油类杂物的含量，从而从源头上改善工业废水的水质，减少对环境的污染。

3.2 废水存在主要特点分析

3.2.2 含固量高

在进行甲醇制烯烃的催化和提取工作时，由于分离器分离效率的局限性和催化剂的强度等方面问题的影响，在具体的分离过程中分离效果并不是十分的理想，反应气中的催化剂粉尘浓度相当高，大部分没有经过分离的催化剂颗粒会随着反应气进入到急冷——水洗单元，在急冷塔中被急冷水所截留，这样很容易就会导致外排急冷水中的含固量居高不下，严重时甚至可能会造成急冷水换热器或者是空冷器的堵塞。

过程控制的主要方法是通过工艺优化实现的，其主要是在废水进入到汽提塔之前将催化剂细粉、石油类和水等进行彻底的分离。如在对水中催化剂固体颗粒物进行处理时，为了避免颗粒物对水洗水以及急冷水循环过程中相应设备进行堵塞，可采用并联组合运行多个旋液分离器的方法，对甲醇制烯烃工艺中相应的催化剂进行回收，特别是使用微旋流分离法，可以将废水中催化剂质量含量由350mg/L降低至25mg/L以下。对甲醇制烯烃装置中的油类物质进行处理时，可在水聚结器入口、油水分离器入口。油聚结器入口等处设置相应的多孔金属滤芯、复合纤维滤芯的过滤器，确保油水分离系统的效果。

3.2.1 难降解有机物、石油类含量高

基于单片机的多功能视力保护器设 计 ……………………………………………………… 梁东丽，刘 颖（21）

4 甲醇制烯烃装置废水的减排改进思路

在工艺水系统中要实现废水水质的源头控制，首先应当考虑减少催化剂细粉和副反应物的产生。甲醇制烯烃工艺废水中混有催化剂细粉，这主要是由于目前常规选用的小孔磷硅铝（SAPO-34)分子筛催化剂的机械强度比较低，沉降性能差、容易磨损成为小颗粒后，从分离器中没有经过分离就溢出产生。同时，由于催化剂本身的活性和选择性比较差，也导致废水中难降解的大分子有机物及石油类含量居高不下。

4.1 废水源头控制

根据上节所述可知，在当前甲醇制烯烃装置涉及到废水的主要问题是：排废水的水量比较大，废水中难以降解的有机物、石油类和含固量比较高。为了更好的解决该问题，我们提出从源头、过程和资源利用三方面入手来解决相关的问题。

甲醇制烯烃反应中，反应气中所携带的未反应的原料甲醇、反应产物烯烃以及反应过程中所产生的含氧化合物（二甲醚等）及少量芳烃（三甲基苯、四甲基苯等）一并进入到后续急冷—水洗单元，并随着急冷水、水洗水送到反应水汽提进行处理。甲醇制烯烃装置汽提塔对水中的甲醇、二甲醚等含氧化合物进行汽提，并最终回到甲醇制烯烃反应器中。而少量的大分子芳烃类和油类随着废水最终外排至废水处理装置。

4.2 生产过程控制

当前国内的生产水平有限，大部分甲醇制烯烃装置汽提塔仅仅只是考虑到了含氧化合物的汽提，而芳烃以及大分子烃类物质的含量比较高，致使水中难以降解的有机物和石油类含量比较高。

通过从工艺生产过程上改进甲醇制烯烃装置，能够有效地改善甲醇制烯烃装置的外排废水水质，降低杂质的处理难度，但是在进行技术改进时相关的工序涉及到的内容比较复杂，各方面工作的开展难度也比较大，改进工作需要改动多个设备，耗费大量的资金，加之改进技艺也并不是很成熟，因此在改进工作开展时，需要慎重，要充分的考虑到改进过程中可能会存在的问题，以便更好的应用相关技术。

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4.3 甲醇制烯烃外排废水资源化利用

甲醇制烯烃外排废水资源化利用的主要目的是为了减小废水处理装置的负荷，减少水资源污染，提高水资源重复利用效率，以合适的废水处理成本来确保水资源优化。

由于甲醇制烯烃装置外排废水中全盐量、硬度等数据与煤制气气化灰水的含量相似，因此含有难降解有机质、石油类以及催化剂颗粒的废水可作为气化装置的原料参与气化反应。在废水处理的预处理过程中增加相关沉淀、气浮、除油、刮渣等设备，将废水中难降解有机质、石油类以及催化剂颗粒统一回收后，重新加入到煤制气装置的气化灰水系统内，通过参与磨煤制浆的方式，在高温高压环境下转变为CO、H2，从而实现资源化利用。

另外，经处理的甲醇制烯烃装置外排废水的COD、SS、含盐量，硬度等都在可控范围内，可以在后续增加一套回用水系统，进一步提高水资源利用效率。具体工艺如下：废水处理站达标废水进入回用水调节池，然后进入软化澄清池中进行软化澄清处理，依次加入符号第一次出现需用聚合氯化铝、石灰乳、碳酸钠、聚丙烯酰胺等药剂进行混凝反应沉淀，沉淀澄清后出水进入V型滤池过滤处理，以上处理单元均为预处理工段。V型滤池出水经过滤水池停留、加压后进入膜处理工段。膜处理工段包括超滤与反渗透两部分，回用水全部进入超滤单元处理后，部分超滤出水进入反渗透系统，反渗透淡水与其余的超滤出水混合，满足回用水要求后回用于全厂循环水系统。

无高度的点状符号依然保留了二维数字地形图的点样式，例如控制点、各种井盖以及高程点等。这些符号本身是没有高度的，但作为三维数字地形图的地理要素，是有高程值的。绘制无高度的点状符号时，可直接引用二维数字地形图的符号，且都是不依比例尺的地物符号。

5 结束语

由上述甲醇制烯烃装置水系统特点和改进建议可知，在具体的废水处理过程中，需要注意以下几个方面的问题。首先，明确甲醇制烯烃装置外排废水的特点：水量比较大造成废水处理场的处理负荷大幅度增加，难降解、可生化性差的物质比较多，而且出水质量也不稳定。其次，可以通过改良催化剂性能，在不调整工艺装置的前提下提升外排水的水质，从源头上减少系统里的催化剂从而减少对废水处理的难度和费用，这是一种较为可行的改良方法。最后，虽然当前工艺过程中的工艺改进能够较好地处理和改善甲醇制烯烃装置外排废水水质，但其实际工艺较为复杂，对于设备的要求高，成本比较高，能耗大。因此，在进行实际废水处理时，应该从工艺、成本等实际情况出发，慎重考虑是否应用以及如何合理地运用。

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