80t/hr煤氣化廢水處理流程改造、控制與運(yùn)行

【摘要】：目前由于煤氣化廢水處理工藝流程的缺陷,帶來處理后廢水酚含量超標(biāo)、廢水難以達(dá)標(biāo)排放。為解決煤氣化廢水處理流程中存在的諸多問題,本文以一個(gè)典型煤氣化廠的廢水處理工藝流程為背景,模擬分析現(xiàn)有流程、找出流程的瓶頸問題,提出解決流程瓶頸和問題的新的方案并實(shí)施運(yùn)行,以保證廢水的達(dá)標(biāo)排放。 經(jīng)過分析、簡(jiǎn)化和核算,建立適合該廢水體系的有效熱力學(xué)模型,并使用該模型對(duì)處理流程中的關(guān)鍵工藝進(jìn)行標(biāo)定計(jì)算和問題分析。經(jīng)過分析和模擬,認(rèn)為現(xiàn)有流程存在 (1)設(shè)置不合理,造成萃取系統(tǒng)pH值過高,繼而嚴(yán)重影響萃取脫酚效果;(2)流程脫酸效率低,帶來設(shè)備嚴(yán)重結(jié)垢等問題;(3)脫氨時(shí)候造成萃取溶劑DIPE損失。 在對(duì)應(yīng)用于煉油工業(yè)含硫氨污水處理的單塔技術(shù)分析和模擬基礎(chǔ)上,對(duì)原有煤氣化廢水處理工藝引入兩個(gè)關(guān)鍵的改進(jìn)。第一,引入一個(gè)側(cè)線脫除氨,塔頂同時(shí)除去CO2的汽提塔;第二,在萃取酚之前脫氨,有效降低后續(xù)萃取系統(tǒng)pH值。在對(duì)單塔技術(shù)分析基礎(chǔ)上,針對(duì)煤氣化廢水體系,進(jìn)行了改造流程的模擬計(jì)算,以及關(guān)鍵的工藝操作參數(shù)的分析和優(yōu)化。 通過對(duì)汽提塔建立動(dòng)態(tài)模型,分析了當(dāng)進(jìn)料的組成、流量等發(fā)生波動(dòng)時(shí)改造后流程中汽提塔的動(dòng)態(tài)特性。以此為依據(jù),對(duì)改造后流程確定了較為合理的控制方案。對(duì)工藝實(shí)施中的控制方案的具體實(shí)施,包括控制點(diǎn)的設(shè)置和采樣、DCS系統(tǒng)的建設(shè)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和組態(tài)、PID參數(shù)的整定等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和探討。運(yùn)行的結(jié)果證明控制方案合理,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、易于操作。 利用工業(yè)運(yùn)行中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),對(duì)酸水汽提塔底氨含量,建立了以塔主要操作參數(shù)為自變量的一個(gè)基于偏最小二乘回歸軟測(cè)量模型。相對(duì)于多元回歸模型,偏最小二乘模型能有效克服塔操作參數(shù)之間的相關(guān)性問題,仿真結(jié)果表明該軟測(cè)量模型預(yù)測(cè)精度高,外推能力好。模型的建立為系統(tǒng)的進(jìn)一步控制和優(yōu)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 改造后的新流程在工業(yè)上得以順利實(shí)施和穩(wěn)定運(yùn)行。模擬和工業(yè)運(yùn)行的結(jié)果表明,改造后的工藝CO2脫除率從改造前的約60%上升至99%以上,氨也得到有效的脫除,處理后廢水體系pH值降至7以下。確保了隨后酚的脫除率比改造前酚脫除率提高30%以上,使處理后廢水減輕了后續(xù)生化處理的要求。該文提出的改造流程為解決煤氣化廢水處理領(lǐng)域內(nèi)困擾人們的脫酚問題,提出了可行的解決案例。 【關(guān)鍵詞】：煤氣化廢水 酚 流程模擬 控制 軟測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 本文所用到的符號(hào)說明9-16
• 第一章 緒論16-37
• 1.1 研究背景16-21
• 1.1.1 煤氣化廢水處理的緊迫性16-17
• 1.1.2 煤氣化廢水處理方法現(xiàn)狀17-20
• 1.1.3 本文研究的工業(yè)背景20-21
• 1.2 廢水脫酸、脫氨技術(shù)進(jìn)展21-26
• 1.2.1 空氣氧化法22
• 1.2.2 水蒸汽汽提法22-26
• 1.3 化工過程模擬技術(shù)進(jìn)展26-31
• 1.3.1 流程模擬概念、分類及組成26-27
• 1.3.2 流程模擬的進(jìn)展27-31
• 1.4 化工過程控制研究進(jìn)展31-35
• 1.4.1 過程控制含義31
• 1.4.2 過程控制特點(diǎn)及意義31-32
• 1.4.3 過程控制理論及控制系統(tǒng)的發(fā)展32-35
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容35-37
• 第二章 全流程模擬37-51
• 2.1 廢水體系的熱力學(xué)研究37-42
• 2.1.1 體系的化學(xué)和相平衡模型37-41
• 2.1.2 汽提塔與精餾塔模型41-42
• 2.2 老流程模擬42-49
• 2.2.1 老流程工藝簡(jiǎn)介42-44
• 2.2.2 脫酸塔K01 模擬及分析44-46
• 2.2.3 萃取塔E01 分析46-48
• 2.2.4 溶劑汽提塔K02 模擬及分析48-49
• 2.3 本章小結(jié)49-51
• 第三章 流程改造與關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)51-80
• 3.1 改造技術(shù)思路51-52
• 3.2 單塔加壓側(cè)線脫氨技術(shù)52-59
• 3.2.1 工藝原理52-54
• 3.2.2 案例分析54-56
• 3.2.3 單塔工藝運(yùn)行初步分析56-59
• 3.3 單塔工藝設(shè)計(jì)59-72
• 3.3.1 煤氣化廢水組成特點(diǎn)59-60
• 3.3.2 固定銨的處理60-62
• 3.3.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)62
• 3.3.4 設(shè)計(jì)參數(shù)分析62-65
• 3.3.5 主要操作參數(shù)分析65-72
• 3.4 全流程分析72-79
• 3.4.1 改造后流程工藝72-73
• 3.4.2 改造后全流程分析73-79
• 3.5 本章小結(jié)79-80
• 第四章 流程控制與數(shù)據(jù)采集80-100
• 4.1 單塔動(dòng)態(tài)模型80-82
• 4.2 單塔控制方案確定82-92
• 4.2.1 備用控制方案提出82-85
• 4.2.2 PID參數(shù)整定85-89
• 4.2.3 控制方案的確定89-92
• 4.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及組態(tài)92-98
• 4.3.1 DCS簡(jiǎn)介92-93
• 4.3.2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)93-97
• 4.3.3 監(jiān)控系統(tǒng)HMI實(shí)現(xiàn)功能及組態(tài)97-98
• 4.4 運(yùn)行與分析98-99
• 4.5 本章小結(jié)99-100
• 第五章 汽提塔性能指標(biāo)軟測(cè)量模型的建立100-112
• 5.1 軟測(cè)量技術(shù)100-102
• 5.2 偏最小二乘回歸的建模原理102-105
• 5.3 軟測(cè)量模型的建立105-111
• 5.3.1 輔助變量選擇105-106
• 5.3.2 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理106
• 5.3.3 回歸模型106-110
• 5.3.4 軟測(cè)量模型的校正110-111
• 5.4 本章小結(jié)111-112
• 第六章 工業(yè)實(shí)施與工業(yè)運(yùn)行分析112-121
• 6.1 工業(yè)實(shí)施112-114
• 6.2 改造流程物料平衡分析114-117
• 6.3 改造流程能量平衡分析117-118
• 6.4 改造前后對(duì)比分析118-120
• 6.5 本章小結(jié)120-121
• 結(jié)論121-122
• 參考文獻(xiàn)122-133
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果133-134
• 致謝134

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