掺配炼油厂浮渣、污泥制备水煤浆的实验研究

李红玉，关志鹏 ，赖作通，方刘伟 ，王占新

（1.中石化北京化工研究院，北京 100000；2.中石化茂名分公司，广东 茂名 525000;3.宜兴市星光宝亿化工有限公司，江苏 宜兴 214200）

炼油厂的含油浮渣污水及全厂污水处理装置产生的废液和污泥处理十分困难，给炼油厂环保工作带来巨大压力。目前，处理浮渣、污泥的主要方法有物理法、化学法和生物处理法等[1-2]，但是由于这些方法处理速度慢、能耗高、成本高以及会带来二次污染等问题，制约了其发展。由于国家环保法律法规要求的更加严格，危废品的处理价格也在不断攀升，寻求一种新的处理浮渣废液的技术成为企业急需解决的问题。

与常规有机废弃物处理技术相比，将污水处理产生的浮渣、污泥等送至气化磨煤单元，与原料煤（焦）经磨煤机一同研磨后，用作气化原料，再进入气化炉，在纯氧、高温（≥1 200℃）、高压条件下气化，不仅可以有效减少污染物的排放，而且其在煤气化过程中具有催化效果，可以提高碳转化率，具有较好的经济效益和环境效益[3-4]，是一种环保节约的新技术、一种新颖盈利模式和资源与生态和谐的新理念。

中石化茂名分公司（简称茂石化）某气化装置设计产能为每小时生产合成气60万m3，采用美国GE公司“非催化部分氧化法”水煤浆气化技术，由中石化宁波工程公司设计，于2014年1月23日一次投料成功。

为研究掺配浮渣、污泥制备水煤浆的可行性，宜兴市星光宝亿化工有限公司（简称星光宝亿）利用茂石化提供的浮渣、污泥以及煤样进行了掺配制浆实验。

1 实 验

1.1 实验原料及性质

实验选用茂石化提供的1#浮渣、2#浮渣和净化污泥、脱水污泥4种危废产品以及茂石化现用的神优煤为原料，考察在同一添加剂用量，不同浮渣和污泥的掺入量情况下，所制备的污泥煤浆的浓度、黏度、流动性及稳定性，探究制备高浓度、低黏度、流动性及稳定性好的污泥煤浆的条件。

按照 GB/T 212—2008、GB/T 2566—1998及 GB/T 219—2008测定煤样的水分、灰分、挥发分、可磨性指数与灰熔融性温度，测定结果列于表1。浮渣中含有大量的细菌、微生物、有毒有机物、重金属（Hg、Pb）等有毒有害物质，其工艺分析数据见表2。

表1 煤质分析数据

由表1可以看出，神优煤的内水质量分数较低，为2.77%，灰分为8.26%，挥发分为28.15%，可磨性指数为62，属于低变质程度煤，成浆性较差。

表2 浮渣工艺分析数据

由表2可知，浮渣中石油类、硫化物等易挥发性物质含量较高，会影响生产区域的环境；其COD含量、硬度以及氨氮含量也较高，掺配比例不宜过高，以免对水质产生影响。

1.2 实验方法

1.2.1 原料的制备

将原煤破碎至3 mm以下，置于105℃的烘箱内烘4 h，利用实验室小型球磨机，磨制一定的时间，制得煤粉。将茂石化提供的浮渣、污泥同样置于105℃的烘箱内烘4 h。

1.2.2 水煤浆的制备

采用干磨湿配制浆法制水煤浆，按不同比例，称取一定质量的神优煤粉与浮渣、污泥混合，添加剂采用星光宝亿生产的水煤浆添加剂（干剂添加量：1.5‰），加入一定量的水，混合后经过充分搅拌，制得样品，目测使煤浆具有一定流动性（经验值）。

利用NDJ-5S型旋转黏度仪测定水煤浆的黏度，将煤浆倒入量筒中静置24 h后，测量煤浆析水率。

2 结果与讨论

2.1 掺混浮渣对煤样成浆性能的影响

在神优煤中加入不同比例的1#和2#浓缩浮渣，所制煤浆的成浆性数据列于表3。

表3 神优煤掺混1#、2#浓缩浮渣的水煤浆性能指标

由表3可知，在1.5‰的水煤浆添加剂添加量下，掺入8%1#浓缩浮渣，可以制备出流动性较好，黏度为1 232 mPa·s，质量分数达到61.25%的水煤浆，在放置24 h后观察水煤浆的稳定性，可看出底部有少量软沉淀，析水率为0.5%；实验掺入8%2#浓缩浮渣时，可以制备出流动性较好，黏度为1 241 mPa·s，质量分数达到61.26%的水煤浆，在放置24 h后观察水煤浆的稳定性，可看出底部有少量软沉淀，析水率为0.5%。当浮渣的掺配比例继续增加，所制得相同浓度的水煤浆黏度较高，流动性差，不符合工业要求。

2.2 掺混污泥对煤样成浆性能的影响

在神优煤中加入不同比例的净化浮渣污泥和脱水浮渣污泥，所制煤浆的成浆性数据列于表4。

表4 神优煤加入净化和脱水污泥的水煤浆性能指标

由表4可知，随着净化污泥和脱水污泥加入比例的增加，制得相同质量分数的水煤浆黏度逐渐增高，流动性逐渐变差。实验掺入5%净化污泥，在1.5‰的添加剂添加量下，可以制备出流动性较好，黏度为1 123 mPa·s，质量分数达到61.16%的水煤浆，在放置24 h后观察水煤浆的稳定性，可看出底部有少量软沉淀，析水率为0.4%；实验掺入3%脱水污泥，在1.5‰的添加剂添加量下，可以制备出流动性较好，黏度为1 238 mPa·s，质量分数达到61.19%的水煤浆，在放置24 h后观察水煤浆的稳定性，可看出底部有少量软沉淀，析水率为0.2%。

2.3 混合浮渣和污泥对煤样成浆性能的影响

将1#浮渣和脱水污泥按一定比例混合后，加入到神优煤中，制备水煤浆，其成浆性数据列于表5。

表5 神优煤加入1#浮渣和脱水污泥的水煤浆性能指标

由表5可知，掺入4%1#浮渣和1%脱水污泥的神优煤在1.5‰的添加剂添加量下，可以制备出流动性较好，黏度为1 219 mPa·s，质量分数达到61.20%的水煤浆，在放置24 h后观察水煤浆的稳定性，析水率为0.2%。其余配比制备的水煤浆黏度偏大，流动性较差，不符合工业要求。

将2#浮渣和脱水污泥按一定比例混合后，加入到神优煤中，制备水煤浆，其成浆性数据列于表6。

表6 神优煤加入2#浮渣和脱水污泥的水煤浆性能指标

由表6可知，掺入4%2#浮渣和1%脱水污泥的神优煤在1.5‰的添加剂添加量下，可以制备出流动性较好，黏度为1 256 mPa·s，质量分数达到61.13%的水煤浆，在放置24 h后观察水煤浆的稳定性，析水率为0.2%。其余配比制备的水煤浆黏度偏大，流动性较差，不符合工业要求。

将净化污泥和脱水污泥按一定比例混合后，加入到神优煤中，制备水煤浆，其成浆性数据列于表7。

由表7可知，掺入3%净化污泥和1%脱水污泥的神优煤在1.5‰的添加剂添加量下，可以制备出流动性较好，黏度为1 232 mPa·s，质量分数达到61.19%的水煤浆，在放置24 h后观察水煤浆的稳定性，析水率为0.2%。其余配比制备的水煤浆黏度偏大，流动性较差，不符合工业要求。

表7 神优煤加入净化污泥和脱水污泥的水煤浆性能指标

3 结 论

神优煤掺配一定比例的炼油厂浮渣、污泥，可以制备出煤浆浓度、黏度、流动性及稳定性均符合工业要求的水煤浆。随着浮渣、污泥掺配比例的增加，水煤浆的黏度逐渐增大，原因是浮渣、污泥中含有较多的油类物质和硫化物。

浮渣的掺配量控制在8%以下、净化污泥的掺配量控制在5%以下、脱水污泥的掺配量控制在3%以下制备的水煤浆性能较好。