环境生物技术生物122刘金梅课件.ppt
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1、煤焦煤焦化焦化焦化过化过程废程废水处水处理技理技术术刘金梅生物工程122班1201040207第一节、焦化生产工艺一、煤成焦过程及机理(一)、煤成焦过程 煤在隔绝空气下加热即炼焦过程中,煤的有机质随温度的提高而发生一系列不可逆的化学、物理和物理化学变化,形成气态(煤气)、液态(焦油)和固态(半焦或焦炭)产物。典型烟煤受热发生的变化过程见下图。脱气 析出煤气脱水析出焦油 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 温度/(450最多)物相变化 开始 融化、流动、膨胀 固化 收缩 形成裂纹 软化主要产物 干煤 胶质体 半焦 焦炭过程本质一干燥脱气 解聚、分
2、解为主 缩聚为主 阶段 干燥脱气 粘结形成半焦 熟化成焦 典型烟煤的焦化过程 从上图可知,煤的炼焦过程大致可分为以下三个阶段:第一阶段(室温300),从室温到300为炼焦的初始阶段,煤在第一阶段一般没有什么变化,主要从煤中析出储存的气体和非化学结合水。脱水主要发生在120前,而脱气(CH4、CO2和N2)大致在200前后完成。第二阶段(300600),这一阶段以解聚和分解反应为主,煤粘结成半焦,并发生一系列变化。煤在300左右开始软化,强烈分解,析出煤和焦油,煤在450前后焦油量最大,在450600气体析出量最多。煤气成分除热解水,一氧化碳和二氧化碳之外,主要是气态烃,故热值较高。烟煤(特别是
3、中等变质程度的烟煤)在这一阶段从软化开始,经熔融、流动和膨胀到在固化,发生了一系列特殊现象,并在一定的温度范围内转变成塑性状态的能力,产生了气、液、固三相共存的胶质体。煤转变成塑性状态的能力,是煤粘结性的基本条件,而煤的粘结性对制取焦炭质量极为重要。第三阶段(6001000),这是半焦变成焦炭的阶段,以缩聚反应为主。焦油量极少,温度的升高,促进了半焦脱气体挥发分,700后煤气主要成分是氢气。焦炭挥发分小于2,芳香晶核增大,排列规则化,结构紧密,坚硬并有银灰色金属光泽。从焦炭到半焦,一方面析出大量煤气,挥发分降低;另一方面焦炭本身的重量损失,密度增加,裂纹及裂缝产生,形成碎块。焦炭的块度和强度与
4、收缩情况有直接关系。(二)、炼焦原理 炼焦生产的基本原料是炼焦煤。将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸收气体,随后分解产生煤气和焦油等,剩下以碳为主题的焦炭。这种煤热解过程通常称为煤的干馏。煤的干馏分为低温干馏、中温干馏和高温干馏三种。它们的主要区别在于干馏的最终温度不同,低温干馏在500600进行,中温干馏在700800进行,高温干馏在9001000进行。目前的炼焦炉绝大多数属于高温炼焦炉,主要生产冶金焦、炼焦煤气和炼焦化学产品。这种高温炼焦过程就是高温干馏。二、焦化生产的工艺流程焦化生产的主要任务是生产优质的冶金焦供高炉冶炼使用,同时,回收焦炉煤气及焦炉煤气中的化工产品。焦化
5、生产工艺流程有多种,一般由备煤车间、炼焦车间、回收车间、焦油加工车间、苯加工车间、脱硫车间和废水处理车间组成。其主要生产工艺流程见下图。进 煤 破 配 粉 转 焦 熄 筛 焦厂 运 焦煤 场 碎 煤 碎 站 炉 焦 楼 炭 鼓 脱 净 风 脱 煤 冷 氨 苯 气 凝苯精制苯类产品焦油加工焦油加工产品氨产品焦化生产工艺流程图第二节、焦化废水的产生一、焦化废水产生的概况 焦化废水主要来自炼焦、煤气净化及化工产品的精制等过程,排放量大,水质成分复杂。从焦化废水产生的源头分,有炼焦带入的水分(表面水和化合水)、化学产品回收及精制时所排出的水,其水质随原煤和炼焦工艺的不同而变化。剩余氨水及煤气净化和化学
6、产品精制过程中的工艺介质分离水属于高浓度焦化废水;对于焦油蒸馏和酚精制蒸馏中,分离出的某些高浓度有机污水,因其中含有大量不可再生和生物难降解的物质,一般要送焦油车间管式焚烧炉焚烧;煤气净化和产品精制过程中,从工艺介质中分离出来的其他高浓度污水要与剩余氨水混合,经蒸氨后以蒸氨废水的形式排出,送焦化厂污水处理站处理。焦化厂所产生的废水数量与性质,随采用的工艺和化学产品的精制加工深度的不同有所不同。目前,我国焦化生产工艺流程及废水来源见下图。煤备煤焦炉煤炭加工煤气初冷煤气脱氨煤气终冷煤气脱苯蒸苯粗苯加工古马隆生产煤气初冷焦油氨水分离焦炭除尘废水除尘废水剩余氨水焦油精制分离水终冷废水粗苯分离水古马隆废
7、水净煤气煤气管道水封水焦化生产工艺流程及废水来源图二、焦化废水的组成及分类 1、炼焦煤中表面水及化合水 炼焦煤一般都经过洗选,常规炼焦时,装炉煤水分控制在10左右,这部分附着水在炼焦过程中挥发逸出;同时煤料受热裂解,又析出化合水。这些水蒸气随粗干馏煤气一起从焦炉引出,经初冷器冷却形成冷凝水,称剩余氨水;该股废水含有高浓度的氨、酚、氰化物、硫化物以及有机油类等,这是焦化工业主要治理的废水,是污水处理站主要的废水来源。2、生产过程中引入的生产用水和蒸汽等形成的废水 生产过程中引入的生产用水所形成的废水主要 有洗选煤、物料冷却、换热、熄焦、水封、冲洗地坪、化验、补充循环水系统等生产过程排放的废水。这
8、些废水可分为生产净排水和生产废水两部分。生产净排水主要分为间接冷却水排水以及排放的蒸汽冷凝水等,该废水基本不含污染物。生产废水来源于物料直接接触的水,主要有以下3种:(1)、接触煤、焦粉尘物质的废水 (2)、含有酚、氰、硫化物和有机油类的酚氰废水 (3)、生产古马隆树脂过程中的洗涤废水 焦化废水炼焦煤中表面水及化合水形成的废水:剩余氨水生产过程中引入的生产废水和蒸汽等形成的废水生产净排水:蒸汽冷凝水和间接冷却水排水生产废水:与物料直接接触的废水接触粉尘废水酚氰废水古马隆废水湿法熄焦水除尘洗涤水焦油分离水粗苯分离水煤气终冷水煤气管道水封水车间地坪冲洗水焦化废水组成图焦化废水组成图第三节、焦化废水
9、排放的危害一、焦化废水的水质特点 (1)、成分复杂 (2)、水质变化幅度大 (3)、含有大量的难降解物,可生化性较差 (4)、废水毒性大 二、焦化废水水质情况 氨氮和COD是焦化废水的主要污染物。氨氮是导致水体富营养化的重要因素,当含有大量氨氮的污水流入湖泊时,会加快藻类和微生物的繁殖生长,造成水体缺氧,使水质恶化变臭。传统废水处理工艺对氨氮的去除率极低,全国有80以上的焦化企业存在着废水氨氮和COD排放不达标的状况。20世纪90年代以后,国家颁布污水综合排放标准(GB8978-1996)和钢铁工业水污染物排放标准(GB13456-1992)中,对焦化工业排放废水中的氨氮和COD提出了更高的要
10、求。氨氮、氨氮、COD的排放标准的排放标准 三、焦化废水的危害 焦化废水危害性主要表现在以下几个方面:(1)、对人体的危害 焦化废水中含有的酚类化合物是原型质毒物,侵入人体,引起剧烈腹痛、呕吐和腹泻、血便等症状,重者甚至死亡。水中氰化物是氢氰酸,毒性很大。在多环芳烃中,有的物质已经被证明具有致癌、致崎和致突变特性。焦化废水含有大量的氨氮,即使经过处理后氮并未完全脱出,可转化成NO3-或NO2-,可是人体内正常的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,失去输氧能力,婴儿会有致畸胎的威胁。(2)、对水体和水生生物的危害 焦化废水中含有大量有机物,部分有机物具有生物可降解性,能消耗水中的溶解氧,水生生物的生存会
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