我國目前天然氣制乙炔廠(chǎng)仍然在運行過(guò)程中，而且一些新廠(chǎng)也在建設之中。天然氣制乙炔過(guò)程會(huì )產(chǎn)生一定量的炭黑廢水，給環(huán)境造成嚴重污染，因此有效解決炭黑廢水的污染問(wèn)題，并實(shí)現對其的有效應用具有非常重要的實(shí)際意義。

　　目前我國的天然氣制乙炔廠(chǎng)針對天然氣制作乙炔過(guò)程中所產(chǎn)生的炭黑，通常情況下采取的都是天然氣助燃方法來(lái)實(shí)現焚燒處理，以此來(lái)避免炭黑廢水污染，但是這種處理方法所需要的燃燒裝置需要投資大量成本，而且天然氣燃燒成本也較高，燃燒過(guò)程中還會(huì )讓炭黑粉隨著(zhù)燃燒擴散到大氣中，造成二次粉塵污染。

　　1、炭黑廢水處理工藝流程

　　目前大多數天然氣制乙炔廠(chǎng)在進(jìn)行炭黑廢水處理過(guò)程中主要有廢水儲存、配置和添加絮凝劑、炭黑分離、炭黑輸送、炭黑泥脫水等幾個(gè)環(huán)節。

　　2、炭黑廢水儲存

　　乙炔裂解過(guò)程中所產(chǎn)生的炭黑廢水在經(jīng)過(guò)分離后直接進(jìn)入沉降器，此時(shí)將沉降器進(jìn)水閥打開(kāi)，并關(guān)閉廢水儲槽進(jìn)水閥，從而使得炭黑廢水被直接輸送到高效沉降器來(lái)完成分離過(guò)程，反沖洗過(guò)程中需要將炭黑廢水在儲槽內進(jìn)行暫時(shí)儲存，此時(shí)需要將炭黑廢水儲槽進(jìn)水閥打開(kāi)，并同時(shí)關(guān)閉高效沉降器進(jìn)水閥。

　　當高效沉降器完成正洗和反洗兩個(gè)過(guò)程之后，必須要將裂解過(guò)程中所產(chǎn)生的炭黑廢水切換到高效沉降器內部進(jìn)行處理，在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)輸送泵就能夠將儲槽內儲存的炭黑廢水輸送到高效沉降器進(jìn)行處理，當儲槽內部液位較低的時(shí)候關(guān)閉廢水泵。整個(gè)處理過(guò)程中必須要充分保證儲槽內部液位處在較低的位置，如果炭黑廢水在處理過(guò)程中出現問(wèn)題，可以將其在炭黑廢水儲槽中進(jìn)行暫時(shí)保存。

　　3、配置和添加絮凝劑

　　3.1 配置絮凝劑

　　攪拌溶液箱是配置絮凝劑的主要設備，在正常處理過(guò)程中間隔12小時(shí)必須要進(jìn)行一次配藥，在配藥過(guò)程中通常情況下會(huì )配置兩臺攪拌溶液箱，其中一臺作為備用。首先將適量的生產(chǎn)水以及絮凝劑加入到人工攪拌溶液當中，當液位達到一定程度后就可以停止進(jìn)水，并將攪拌電機啟動(dòng)進(jìn)行30分鐘自動(dòng)攪拌，即可停止。在實(shí)際進(jìn)行配藥過(guò)程中會(huì )結合實(shí)際的實(shí)驗狀況來(lái)選擇合理的配藥濃度，通常情況下取經(jīng)驗配藥質(zhì)量分數為0.1%。

　　如果攪拌溶液箱在配置過(guò)程中出現液位較低現象的時(shí)候可以立即切換到備用溶液箱，繼續進(jìn)行配藥，絮凝劑計量泵的加藥量可以充分結合混合器進(jìn)口炭黑廢水流量變化狀況來(lái)進(jìn)行合理調整，這樣才能夠有效提升炭黑分離效果。

　　3.2 加入絮凝劑

　　炭黑廢水再輸送到高效沉降器的過(guò)程中需要加入適量絮凝劑并進(jìn)行充分混合，這樣才能讓分離效果達到最佳。針對加絮凝劑環(huán)節通常會(huì )使用混合三通和混合器，炭黑廢水首先會(huì )在混合三通中實(shí)現與絮凝劑之間的初步混合，混合器呈現圓柱狀，在混合性?xún)炔糠胖昧所Z卵石，混合器的主要作用是讓炭黑廢水和絮凝劑在內部通過(guò)折流作用進(jìn)行充分混合。

　　3.3 加藥量與加藥濃度的影響分析

　　3.3.1 炭黑廢水加藥量的影響

　　乙炔裂解過(guò)程中炭黑廢水的產(chǎn)生量通常能夠達到35m3/h，高效沉降器以及脫水裝置在運行過(guò)程中通過(guò)加入適量絮凝劑來(lái)進(jìn)一步提升炭黑的分離效果。通過(guò)對絮凝劑加入量以及加藥濃度對分離效果的影響進(jìn)行統計分析后可以知道：當絮凝劑質(zhì)量分數達到0.1%的情況下，保證加藥量與炭黑廢水之間保持1:1000的體積比，實(shí)際的沉降效果最佳。而如果使用固體絮凝劑來(lái)進(jìn)行質(zhì)量分數為0.1%絮凝劑的配置，其實(shí)際分離效果要比成品液體藥劑配置效果更加明顯，但是通過(guò)固體絮凝劑進(jìn)行配置的過(guò)程中存在固體藥劑溶解難度大，容易出現結塊、結團等現象，而且一旦發(fā)生結團很難再進(jìn)行溶解，這樣就非常容易導致設備以及管線(xiàn)上出現堵塞。因此在具體的配置過(guò)程中必須要保證藥劑得到充分攪拌。

　　3.3.2 炭黑泥加藥量的影響

　　高效沉降器在經(jīng)過(guò)處理之后產(chǎn)生的炭黑泥將會(huì )在離心脫水集中進(jìn)行脫水處理，在脫水處理之后需要進(jìn)行脫泥處理，整個(gè)處理過(guò)程需要上其中加入質(zhì)量分數為0.1%的絮凝劑。

　　4、炭黑分離

　　4.1 高效沉降器炭黑沉降

　　高效沉降器在運行過(guò)程中主要會(huì )經(jīng)過(guò)混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮、過(guò)濾等幾個(gè)處理工序[4]?；旌掀髦饕O置在高效沉降器前，再加入絮凝劑的過(guò)程中需要利用計量泵來(lái)進(jìn)行控制。經(jīng)過(guò)混合器進(jìn)行混合處理的炭黑廢水最終進(jìn)入到高效沉降器中，通過(guò)絮凝劑的作用使得顆粒直徑較小的炭黑實(shí)現絮凝，最終形成粒度相對比較大而且尺寸也呈現出均一狀態(tài)的礬花沉淀，最后再進(jìn)行過(guò)濾處理，這樣就能夠將固液兩相實(shí)現有效分離。經(jīng)過(guò)沉淀分離后澄清水最終會(huì )經(jīng)過(guò)上部濾層的過(guò)濾處理后產(chǎn)生合格水最終被輸送到裝置外，沉淀室的下部將炭黑泥進(jìn)行濃縮處理后，最終排放到污泥池中。

　　4.2 高效沉降器正反洗操作

　　高效沉降器在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運行之后必須要進(jìn)行濾料反洗，通常情況下將高效沉降器的反洗周期設置為12h，每個(gè)反洗過(guò)程持續10min左右。在進(jìn)行反洗處理的過(guò)程中沖洗工作壓力通常設置在0.2～0.25MPa之間，沖洗強度為4L/(m2?s)。在進(jìn)行反沖洗之前首先需要充分保證集水坑內部的液位不能超過(guò)最低液位，而且加藥計量泵處在停運狀態(tài)。整個(gè)反洗過(guò)程中，系統運行過(guò)程中所產(chǎn)生的炭黑廢水將會(huì )被切換到儲槽內部進(jìn)行暫時(shí)儲存，當高效沉降器完成正反洗處理過(guò)程之后就可以投入運行，然后再將炭黑廢水切換到高效沉降系統。為了能夠進(jìn)一步增強反沖洗效果，通常情況下會(huì )在進(jìn)水管線(xiàn)下設置一個(gè)氮氣接口，這樣就能夠讓反沖洗效果更加明顯。在廢水出水管段通常會(huì )設置濁度計，當出水端的濁度達到30mg/L的情況下，就需要進(jìn)行反沖洗處理。反沖洗處理完成之后需要進(jìn)行正洗，正洗時(shí)間通常設置在10min左右，當正洗處理過(guò)程達到合格之后，高效沉降器就可以投入到運行狀態(tài)。

　　5、炭黑泥的儲存和輸送

　　炭黑廢水在與絮凝劑進(jìn)行混合之后，經(jīng)過(guò)高效沉降器混合、沉淀、過(guò)濾等處理之后實(shí)現固液兩相的有效分離，分離處理產(chǎn)生的炭黑泥最終從系統上部進(jìn)入污泥池中進(jìn)行沉淀，而上部的澄清水則會(huì )通過(guò)溢流管進(jìn)入到污水坑中。污水池通常情況下有兩個(gè)，其中一個(gè)作為備用，其主要的作用是儲存高效沉降器分離出來(lái)的炭黑泥，當炭黑泥在污泥池中的儲存時(shí)間超過(guò)6h后必須要進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮處理。

　　污泥池內部液位當達到一定位置的時(shí)候，就可以將污泥提升螺旋泵打開(kāi)，將底部的污泥輸送到離心脫水機中進(jìn)行脫水處理，當污泥池出現低液位現象后就可以停止螺旋泵運行，并將沖洗管路閥門(mén)打開(kāi)進(jìn)行沖洗處理，整個(gè)沖洗過(guò)程持續2min左右。

　　6、炭黑泥脫水

　　炭黑污泥在經(jīng)過(guò)濃縮處理后利用提升螺旋泵將其輸送到離心脫水機中進(jìn)行脫水處理，離心脫水機主要是通過(guò)高速旋轉產(chǎn)生的離心力作用來(lái)實(shí)現污泥和水的分離。在脫水處理之前會(huì )利用計量泵來(lái)實(shí)現絮凝劑加入量的合理控制，經(jīng)過(guò)脫水處理后的廢液會(huì )最終排入到積水坑中，脫水處理后產(chǎn)生的炭黑泥通過(guò)螺旋輸送泵最終輸送到小車(chē)上向外運輸，螺旋輸送泵在完成炭黑泥的輸送工作之后停止運轉，與此同時(shí)還要將離心脫水機以及離心輸送機、計量泵等停運，與此同時(shí)打開(kāi)生產(chǎn)水來(lái)進(jìn)行脫水機沖洗處理。

　　7、結語(yǔ)

　　綜上所述，天然氣裂解制乙炔過(guò)程會(huì )產(chǎn)生一定量的副產(chǎn)物炭黑，炭黑與污水混合排放后會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染，因此必須要對其進(jìn)行分離、沉降、脫水等處理過(guò)程，經(jīng)過(guò)處理后就能夠得到大量可實(shí)現回收利用的天然氣炭黑產(chǎn)品。(來(lái)源：新疆美克化工股份有限公司)