流化床反应结晶技术破解煤气化灰水处理难题

7月2日，陕西化工研究院有限公司（简称“陕化院”）完成的“煤气化灰水资源化利用的流化床反应结晶技术开发及工业化”，在西安通过陕西省石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。以西北大学化工学院教授李稳红为主任的鉴定委员会认为，该成果达到国际领先水平。

煤化工生产过程中气化洗涤后的黑水经絮凝、沉降、分离成为工艺灰水，灰水中含有悬浮物、胶体、颗粒物、硬度、COD、氨氮等物质，具有高温、高硬度、高浊度、难处理等特点。灰水在循环使用过程中污染物逐渐浓缩，导致气化炉黑水、灰水系统结垢、污堵，影响系统稳定运行。目前，灰水系统常用处理工艺为“化学分散+絮凝沉淀”，即在沉降槽进水管道、澄清槽投加絮凝剂和分散剂，不但增加运行成本，而且灰水结垢、易堵塞等问题一直未能彻底有效解决，成为困扰行业的技术难题。

陕西化工研究院有限公司总经理李军林表示，公司聚焦煤化工产业链中灰水处理关键技术瓶颈，所属陕北分公司组织精锐团队承担延长石油集团“揭榜挂帅”项目《降低煤气化灰水管线结垢技术攻关》。经多年理论研究、小试探索、中试验证技术攻关，项目组自主开发成功了独具特色的流化床反应结晶技术。

陕化院陕北分公司总经理王丽莉介绍，流化床结晶造粒除硬技术将造粒软化和固液分离有机耦合，在流化床反应器中投加特征晶种，诱导废水中的钙、镁等离子在晶种表面逐层生长、致密团聚，形成粒径均匀、结构密实的颗粒产物。采用三段变径流化床反应器、独特的晶种筛分和投加装置，形成了混合、反应、结晶与分离一体化新系统。通过简单固液分离实现硬度高效去除，产出低硬度回用水，结晶颗粒本身也可作为资源回收利用。

2024年，陕化院在陕西延长石油榆神能源化工有限责任公司建成了35方/小时中试装置并完成技术试验，取得了较好效果。在此基础上，2025年11月又在榆神能化建成400方/小时工业化示范装置，至今连续稳定运行半年以上。运行结果表明，来自气化炉沉降槽、总硬度约1500毫克/升的煤气化灰水，在特定流化床反应器内通过投加功能性晶种，生成粒径1~3 mm的碳酸钙晶体颗粒。关键出水指标全面达到设计目标，有效降低了气化灰水硬度。目前累计处理气化灰水192万吨，生成固体产物（晶体颗粒）800吨。经第三方权威机构检测，晶体颗粒碳酸钙产品含量达96.6%，可用作锅炉脱硫剂，实现了污泥零排放和固体产物资源化利用。

鉴定委员会认为，煤气化灰水流化床结晶造粒资源化利用新工艺具有流程短、反应效率高、占地面积小、无污泥产生等特点，药剂较传统工艺节省30%以上。产品水总硬（以CaCO3计）≤200毫克/升，并回用于灰水系统，实现了固体产物的资源化利用。该成果开发了专用变径流化床反应结晶器，设置了独特的晶种筛分和投加新装置，将造粒软化和固液分离技术有机耦合，实现了混合过程的逆流强化、晶种高效诱导耦合的反应结晶与分离一体化，建议加快工业化推广进程。

据了解，陕化院基于流化床反应结晶技术形成了集技术开发、工程设计和建设运营于一体的成套解决方案，不仅彻底解决了煤化工行业灰水系统易结垢的共性难题，实现了废水减量化、废物资源化和污泥近零排放，还极大降低了换热系统的结垢风险，延长设备运行周期，可保障生产装置“安、稳、长、满、优”运行，减少非计划停车带来的间接经济损失，在煤化工行业应用前景广阔。（李军）