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石油和天然气废水的复合处理工艺

Chemical Engineering，2012，119（11）：14

美国New Sky Energy公司与212 Resources公司合作，将两公司的技术联合应用于从石油和天然气钻井废水中回收纯水及有用无机化学品。

212 Resources公司开发了一种蒸气压精馏工艺，可将不同总可溶性固体浓度（TDS）的盐溶液进行浓缩并生产出纯水，回用于钻井、完井及油气生产中。浓缩后盐溶液的TDS高达300 000 mg/L，作为进料用于New Sky Energy公司的工艺。该工艺包括一个专利的电化学反应器及一个化学沉淀器，可将高浓度的盐溶液有效转化为有用的化学品。New Sky Energy公司的电化学反应器可将盐溶液分解为酸、碱、氢气、氧气或氯气。氢氧根可与二氧化碳废气反应生成碳酸钠和碳酸氢钠，而氯气可用于制造盐酸和漂白剂。在该过程中，料液在加入反应器之前要用软水剂事先除去钙离子和镁离子。

New Sky Energy公司及212 Resources公司将于2013年冬在美国德克萨斯启动一套该联合工艺的工业化中试装置。

一种新型挥发性有机化合物降解用光催化剂

Chemical Engineering，2012，119（12）：14

日本昭和电工集团的子公司Showa Titanium公司开发了一项具有高水平催化活性的二氧化钛微粒的生产工艺。该工艺与日本北海道大学的Bunsho Ohtani教授合作开发，并得到日本新能源与工业技术开发组织的资助。Showa Titanium公司目前正在该公司的中试工厂进行大规模生产试验，预计于2013年底实现工业化生产。

作为催化剂，这些二氧化钛微粒在紫外光下可导致强烈的氧化和还原反应，从而分解一系列的挥发性有机化合物（VOC）。这些二氧化钛微粒还具有极端的亲水性，使水伸展成薄膜，该性能可使其成为利用太阳能净化空气的有用材料，应用于防雾玻璃及建筑物外表面的抗污涂层等方面。

虽然众所周知，二氧化钛的光催化活性随颗粒变小而增强，但常规的二氧化钛微粒制造方法经常造成晶体缺陷，从而降低其光转化率及催化活性。为了避免该问题，Showa Titanium公司开发了一种气相生产工艺，可制造出极小缺陷的十面体的二氧化钛微粒。除了具有更好的光催化性能以外，这些低缺陷二氧化钛微粒作为功能材料还具有其他方面的应用潜力，如制造陶瓷电容器。

微生物法用废气生产醋酸的放大试验

Chemical Engineering，2012，119（12）：13

马来西亚国营石油公司根据与工艺发明方LanzaTech公司的协议，将在其位于吉隆坡的一座工厂建设一套利用工业废气中二氧化碳生产醋酸的示范装置。该项目预计于2013年后期启动，规模上与采用LanzaTech工艺从废气中一氧化碳生产乙醇及2，3-丁二醇的一套示范装置相似。后者已于2012年4月在上海宝钢集团有限公司启动，每年生产300 t乙醇。

该工艺与一氧化碳技术的相似之处在于二者都是采用含有经优化的自然菌群的发酵培养基生产产品。废气被喷入培养基溶液中，在35~40 ℃条件下二氧化碳与氢气反应生成醋酸及水。废气中的剩余成分穿过反应器，不参与反应。

与一氧化碳不同，二氧化碳易溶于水，因此使该二氧化碳工艺更为高效。LanzaTech公司计划采用逆流萃取法从溶液中回收醋酸（而一氧化碳工艺是采用蒸馏法制取乙醇）。二氧化碳在许多工业废气中都存在，可占原料天然气的50%~60%。而该工艺所需的氢气可从不同的低值原料得到，如焦炉煤气、氢气生产废气及炼厂气。这些气源的特点是不能满足化工厂及炼油厂对氢气浓度及压力的要求，而且为此而升级的成本将会很高。

（以上由叶晶菁供稿）

用人工湿地处理废水

Chem Eng，2014-02-01

目前，美国A lcoa公司的一项用于废水处理的采用自然植被的人工湿地技术已首次实现工业化。与常规的槽式废水处理系统相比，该人工湿地技术可降低投资及运行费用，还可降低能耗。

A lcoa公司自2004年开始开发其湿地技术，并与德国Bauer Resources公司合作，将该技术在全世界推广。现在，它们正使该技术应用于A lcoa公司以外的领域，以代替陈旧的市政或工业废水处理设施。Bauer Resources公司负责安装、设计及施工，Alcoa公司负责技术开发。

该技术由3步骤组成。首先，经沉淀池和厌氧池去除废水中的固体、金属及有机物。然后，废水流入生长有湿地植被的人工设计的区块。在表层下的水流中，含氮和磷化合物随着外加有机物一同被去除。这些区块中的湿地植物的品种是根据当地的气候和环境而特殊挑选的，而且这些区块还能根据停留时间（通常为1～3 d）的要求而建造。最后，废水进入一个铝矾土过滤池，进行最后的澄清和消毒处理。

该系统出水的水质与常规处理系统的水质相当或更好，适于作为灌溉或工艺用水。此外，该人工湿地技术所需要的场地面积与常规废水处理系统一样，而费用和能耗却降低了。

（以上由叶晶菁供稿）

Graboplast公司投资PVC回收装置

Eur Plast News，2013-12-23

匈牙利乙烯基地板制造商Graboplast公司近期在匈牙利西部Tatabánya推出其新的耗资272万欧元的聚氯乙烯（PVC）回收装置，将使生产成本大幅降低。据报道，由于该新建的PVC再生工厂的产能为1 kt/a，待新厂正式投产运营后，公司位于Tatabánya和Györ地区的两座PVC地板生产厂每年将节约6%～8%的原材料消耗。产品特性没有任何变化。

该PVC再生加工厂采用的是Graboplast公司的专利技术，总占地面积600 m2，借助于欧盟和匈牙利政府提供的80万欧元资金而建造。据该公司报道，该技术采用了一种特殊的研磨工艺，把PVC地板打成碎片，然后将其冷却到-100 ℃，将所得的玻璃状的PVC片材通过气化重新用于新产品的生产。

同时，设在Györ的该公司已经着手进一步扩大项目的工作，已开始在Tatabánya建设一套新的耗资2千万欧元的PVC地板生产装置，用于生产高档乙烯基地砖（ LVT ）地板。该产品在市场中的占有率将以每年15%的速度增长。

（以上由彭琳供稿）

自清洁电池将废水转化为消毒剂

Chem Eng，2014-02-01

对炼油及石油化工废水的处理处置常常是一项令人头痛的任务——因为环境、经济、后勤保障等方面的法规，特别是对于废水中含盐量的规定，非常严格。然而，许多废水实际上含有许多有用成分，如氯化物可通过电解转化为次氯酸钠等氧化剂或消毒剂，用于下游的其他废水处理工序中。

美国M IOX公司正在进行一项中试研究，用一种新型电池处理高浓度含氯废水，并生成含氯氧化剂。生成了含氯氧化剂的处理出水可回用于处理过程，以去除其他污染物并进行消毒。通过采用该工艺，处理费用和原料费用都会有大幅下降。

用人工湿地处理废水

Chem Eng，2014-02-01

目前，美国A lcoa公司的一项用于废水处理的采用自然植被的人工湿地技术已首次实现工业化。与常规的槽式废水处理系统相比，该人工湿地技术可降低投资及运行费用，还可降低能耗。

A lcoa公司自2004年开始开发其湿地技术，并与德国Bauer Resources公司合作，将该技术在全世界推广。现在，它们正使该技术应用于A lcoa公司以外的领域，以代替陈旧的市政或工业废水处理设施。Bauer Resources公司负责安装、设计及施工，Alcoa公司负责技术开发。

该技术由3步骤组成。首先，经沉淀池和厌氧池去除废水中的固体、金属及有机物。然后，废水流入生长有湿地植被的人工设计的区块。在表层下的水流中，含氮和磷化合物随着外加有机物一同被去除。这些区块中的湿地植物的品种是根据当地的气候和环境而特殊挑选的，而且这些区块还能根据停留时间（通常为1～3 d）的要求而建造。最后，废水进入一个铝矾土过滤池，进行最后的澄清和消毒处理。

该系统出水的水质与常规处理系统的水质相当或更好，适于作为灌溉或工艺用水。此外，该人工湿地技术所需要的场地面积与常规废水处理系统一样，而费用和能耗却降低了。

（以上由叶晶菁供稿）

日本东丽公司开发出超低压耐久性反渗透膜

化学工业时报（日），2014（ 2856）：4

日本东丽公司采用其独有的微细构造控制技术，开发出具有高透水性及耐久性的“超低压耐久性反渗透（RO）膜”。

浓水溶液与稀水溶液用半透明膜隔离，使之相接触，利用浓度差形成渗透压，稀水溶液的水向浓水溶液转移。而如果在浓水溶液一侧施加比渗透压还大的压力，水将通过半透明膜向稀水溶液转移。利用这种现象的膜分离法称之为反渗透法，反渗透所使用的膜称之为RO膜。为了解决全球水资源不足和水质恶化等问题，RO膜作为水处理材料在全球的水处理装置上广泛使用。但为了得到高标准的水质，希望RO膜要具有除去有害物质、节能及透水率高的性能。并且，近年来，随着市政污水等各种各样的废水需要处理，RO膜的用途不断扩大。对此东丽公司开发出上述“超低压耐久性RO膜”。

该RO膜主要通过控制交联聚酰胺分子间的相互作用，扩大了一般水分子无法透过的聚酰胺分子间的细微空隙，并增加了透水性细孔的数量，以此实现了在低压运行条件下的高透水性，可实现节能30%。另外，该膜的核心分离机能层对酸碱、微量氯等化学药剂也具有高耐久性。

（以上由张司苒供稿）

利用藻类处理废水

Chem Eng，2014-06-01

A lgal科学公司开发了一项技术，可以利用藻类经单一步骤，从中浓度到高浓度的废水中除去可溶性有机物、氮和磷。该技术是涉及使用细菌和化学处理的多步处理工艺的一种替代。

该公司的Hypertrophic水处理工艺从根本上说是在紧凑的生长池中建立可控的藻类过量繁殖。经筛选及驯化的藻类可降低废水的BOD5和营养物质的量，使出水满足监管要求或减少废水附加费。

A lgal科学公司的CEO称，因为藻类可同时处理有机污染物和营养物质，免去了反硝化和磷去除工艺步骤， 因此降低了投资和运营成本。此外，藻类处理过程产生的副产物生物质还可用作肥料或热锅炉的燃料。

随着藻类品种的开发并使之适应工艺环境，该公司已开发用于藻类种植和收获的专利方法，最大限度地减少该工艺所需的物理空间。A lgal科学公司现在可提供其废水处理技术的许可证。

（以上由赵淑战供稿）

陶瓷膜过滤及臭氧氧化联用技术处理废水

Chem ical Engineering，2013，120（9）：11，12

为了考察陶瓷膜及臭氧对澳大利亚Melbourne Water’s公司东方处理厂废水的处理性能，建立了一套2.5 m3/h的中试装置，成功实现了对高通量、微污染废水的处理。该项目于近期完成，目的是检验荷兰PWN技术公司的CeraMac技术。尽管该技术已应用于荷兰、英国、美国及新加坡，该项澳大利亚的中试试验因为涉及二次出水因而是独特的。该试验的结果还显示对大肠杆菌的去除有促进作用。

高水平的废水处理技术通常包括3个步骤：微滤、反渗透、深度氧化。与大多数地表水的处理仅通过膜过滤即可完成相比，这是昂贵的。目前的项目可通过单一步骤达到相同的处理效果。CeraMac技术的关键在于，多达192个陶瓷组件置于同一个不锈钢容器中，而不是将陶瓷膜模块放在各自独立的不锈钢箱体中。这使得陶瓷膜系统比聚合物膜系统更有成本竞争性。臭氧可直接作用于膜表面，降解微小污染物，这使得该系统可在很高的流速（通量）下工作而几乎不损失水。

根据PWN公司的数据，该技术比聚合物膜节省约30%的成本。该公司介绍，新加坡进行的一项长达18个月的处理地表水的验证实验显示出很好的处理效果，与聚合物膜系统相比节省了40%的费用，且由于与臭氧氧化技术联用（即采用CeraMac技术），该厂的日处理能力从1.2×106L/d提高到3×106L/d。

增加水泥强度并减少碳排放的新技术

Chem ical Engineering， 2013，120（9）： 12

水泥生产企业是绿色气体的主要排放源之一，这缘于两个原因：1）在水泥生产过程中，当CaCO3经煅烧转化为石灰（CaO）时会释放CO2；2）石灰窑的操作温度达1 500 ℃，因此需要消耗相当多的燃料。

美国Solidia Technologies公司开发了一项技术，通过在混凝土固化过程中使用CO2作为反应物，以及采用更低窑温（1 200 ℃）的化学合成法生产水泥，可使终产物混凝土的CO2排放量与常规混凝土相比减少70%。

普通的Portland水泥是靠CaO（来自石灰石）与Si（来自黏土）之间的键合形成二钙或三钙硅酸盐。当加入水后，这些化合物变成水合物，使混凝土变硬。在Solidia Technologies公司的混凝土中，采用一项称为活性水热液相增稠法（rHLPD）的专利技术促进硅酸一钙（CaSiO3）与CO2的键合，从而使材料固化，而不是依赖水合物的形成。为了使混凝土硬化，CO2被引入含水的水泥泥浆中，CO2气体溶解后开始将Ca从CaSiO3中浸出。该过程形成的CaCO3从溶液中沉淀出来，与颗粒物原位结合，有效地将CO2固定在水泥中。

在美国Rutgers大学的研究基础上，Solidia Technologies公司工艺生产的水泥与传统水泥相比具有许多优点。除了能从本质上降低碳足迹，Solidia Technologies公司工艺制成的混凝土比传统混凝土具有更高的抗压强度和更好的耐腐蚀性。在热力学上，碳酸盐比水合物更为稳定，同时，硬化时间也从3周缩短至8 h。此外，该工艺使用与传统Portland水泥同样的原料和主要设备，不需要对现有的混凝土供应链进行任何改变。

Solidia Technologies公司已与Rutgers大学就该技术签署了独家授权协议，并正将该技术首次用于混凝土预铸件的工业化生产。

（以上由叶晶菁供稿）

CO2捕集的新思路：鸟肺法

Chemical Engineering，2013，120（10）： 11

美国California Irvine大学的研究人员从自然界得到启发，发明了一种从烟气中去除CO2的新方法。他们根据鸟类肺脏的结构和功能开发了一种合成膜。

鸟类的肺脏是自然界中非常有效的物质交换器，且是已知的具有最大比表面积的结构之一。其原因是肺脏严格地、持续地驱使气体通过成百上千的微孔。肺脏内有许多较大的气管分级地与较小的气管相连，从而使比表面积最大化而压力最小化。这样的层次在肺脏内一共有3级。

研究人员制造合成膜的方法是在两块黄铜板间穿入两种不同直径的聚乳酸纤维。两种不同直径的作用是使纤维集束更加坚固和有效。将这种组件制成模块，然后再注满聚二甲基硅氧烷（PDMS）。PDMS凝固后，将模块在适当真空度下加热至大约200 ℃，使纤维解聚，得到一种类似管壳热交换器的结构。

在实验室实验中，研究人员将CO2通入较大直径的通道中，而将乙醇胺（MEA）逆向通入较小直径的通道中。CO2扩散渗出膜后被MEA带走。研究人员说采用MEA只是因为方便，但对于大规模装置可能需要使用另一种载气。迄今为止，该装置的物质交换水平低于工业化中空纤维膜，但该方法提供了一种新思路。此外，还有望通过开发更细的毛细管增加比表面积，从而提高交换性能。

可减少NOx排放的短火焰燃烧器

Chemical Engineering，2013，120（7）： 12

为了遵守越来越严格的NOx排放法规，企业经常改用NOx排放较低的燃烧器，以避免更为昂贵的如选择性催化还原（SCR）等燃烧后处理方法。但低NOx排放的燃烧器却受困于效率及生产能力的明显损失。

美国ClearSign Combustion公司为了解决这一问题，开发了一系列新技术，现正在申请专利。该技术可在不损失燃油效率的条件下将燃烧时的NOx产生量有效减少至5×10-6（φ）以下。ClearSign Combustion公司的电子燃烧控制系统（ECC）采用计算机调控电场，操纵带电粒子的运动，使其进入或环绕着燃烧器火焰。高压、低功率的脉冲电场可对火焰进行物理的和化学的精确控制，包括火焰形状、热交换性能等。该ECC系统可应用于新型或现有的燃烧器。

ClearSign Combustion公司还开发了一种新型的具有上层和下层构造的燃烧器，允许调节火焰的位置，从而使大量烟气被夹带进燃烧气中。夹带烟气的作用是稀释可产生NOx的离子及自由基的数量。这样可使产生NOx的物质更不容易相互接触而反应，因此燃烧过程中产生的NOx更少。这种被称为Duplex的燃烧器可在从天然气到丙烷的很大操作范围内保持火焰的稳定性，而且还因过剩氧含量较低（φ=1%~3%）而极大地缩短了火焰长度。

通过采用ClearSign Combustion公司的ECC和Duplex技术，企业可获得20%~30%的总燃油效率以及少于5×10-6（φ）的NOx排放量。此外，燃烧时产生的颗粒物聚结成团，易于去除。该技术主要应用于炼油、发电、乙烷裂解及其他烃加工过程。

ClearSign Combustion公司已在Duplex燃烧器上进行了ECC技术的规模为250，000 Btu/h（1 Btu=1055.056 J）的示范试验，目前正寻找燃烧器生产场地的合作者，以帮助实现该技术的工业化。