高溫凝結(jié)水回收精處理工藝可行性探討

郭海峰 伏安林（大慶煉化公司）

高溫凝結(jié)水回收精處理工藝可行性探討

郭海峰 伏安林（大慶煉化公司）

煉化公司高溫凝結(jié)水利用目前存在高溫低用現(xiàn)象，為解決這一問題，應(yīng)用高溫凝結(jié)水精處理回收工藝對系統(tǒng)進行了優(yōu)化。高溫凝結(jié)水精處理技術(shù)可直接回收高溫凝結(jié)水，最大限度地節(jié)約熱能；高溫凝結(jié)水精處理裝置性能可靠、處理精度高，出水達到國家高壓鍋爐進水標準。應(yīng)用高溫凝結(jié)水精處理回收工藝每年公司可回收效益191.9萬元，具有較高的經(jīng)濟價值和推廣價值。

高溫凝結(jié)水精處理 系統(tǒng)優(yōu)化 熱能優(yōu)化利用

目前，大慶煉化公司各分廠回收的凝結(jié)水大部分匯合到1#換熱站，經(jīng)泵輸送到7#換熱站含油凝結(jié)水罐，除油除鐵后送到化學水站生水罐。7#換熱站的凝結(jié)水的除油能力為150t/h，除鐵能力100t/h，且除油除鐵設(shè)備的耐溫能力為80℃以下?；厥盏哪Y(jié)水溫度為130~160℃，首先將溫度降到80℃以下，進凝結(jié)水除油除鐵設(shè)備，處理后回化學水站生水罐，與生水混合將溫度降到40℃以下進入水處理設(shè)備，處理后的脫鹽水在動力車間除氧器中加熱到104℃，在頻繁的升溫降溫過程中，不僅浪費了熱能，并且增加了水處理的費用。

1 含油凝結(jié)水回收裝置工藝現(xiàn)狀及問題分析

1.1 含油凝結(jié)水回收裝置現(xiàn)狀及工藝流程

外網(wǎng)車間目前投用含油凝結(jié)水除油裝置，HK系列高效除油裝置，單套除油設(shè)施分為三級，串聯(lián)運行。A級除油罐內(nèi)設(shè)復(fù)合截油和動態(tài)阻油填料，主要去除懸浮油和大顆粒油。B級除油罐內(nèi)為復(fù)合除油填料，對油進行粗粒化和乳化，最后掃描去除油。C級為掃描復(fù)合濾除體和終端禁油保護裝置，保證出水中含油達到工藝要求，除油裝置設(shè)計承受凝結(jié)水溫度在80℃以下。

目前共有三套除油設(shè)施，單套除油設(shè)施處理量為50t/h。2008年9月對第一、二套除油設(shè)施進行改造，在前端增設(shè)了預(yù)屏障及除鐵設(shè)施，經(jīng)過6個月運行監(jiān)測，除油效果及處理量均滿足生產(chǎn)要求。

1.2 目前含油凝結(jié)水回收裝置及工藝流程存在問題

1）高溫凝結(jié)水熱能浪費。現(xiàn)使用HK系列高效除油裝置，因除油填料材質(zhì)原因，凝結(jié)水溫度控制在80℃以下，導(dǎo)致原120~150℃高溫凝結(jié)水必須降溫至80℃以下，方可進行除油處理，造成大量熱能浪費。

2）夏季運行時凝結(jié)水降溫困難。夏季運行時，原給高溫凝結(jié)水換熱降溫的采暖水系統(tǒng)停運，冷介質(zhì)減少，伴熱水系統(tǒng)換熱能力有限，控制除油裝置入口凝結(jié)水溫度在80℃以下困難。

3）凝結(jié)水未按質(zhì)回收充分利用。目前煉化公司馬鞍山生產(chǎn)區(qū)部分含油和不含油高溫凝結(jié)水采用集中回收方式，導(dǎo)致部分水質(zhì)好的高溫凝結(jié)水未按質(zhì)回收利用，同時造成除油裝置負荷高，高峰期時處理難度大。

2 高溫凝結(jié)水精處理裝置的技術(shù)優(yōu)勢以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

此次高溫凝結(jié)水回收工藝可行性探討，主要針對高溫凝結(jié)水精處理回收工藝，具體情況如下。

2.1 高溫凝結(jié)水精處理技術(shù)特點

1）直接回收高溫凝結(jié)水，最大限度地節(jié)約了熱能。

2）材料壽命長，不需要定期維護，運行成本低，節(jié)約了人力物力。

3）自動化程度高，操作簡單。

4）處理精度高，達到國家高壓鍋爐進水標準。

2.2 高溫凝結(jié)水精處理工藝流程

高溫凝結(jié)水精處理工藝見圖1。

圖1 高溫凝結(jié)水精處理工藝流程圖

2.2.1 在線甄別系統(tǒng)

本系統(tǒng)由在線測量單元和PLC組成。PLC可實現(xiàn)時序控制，各在線測量單元在此程序控制下運行。模糊控制平臺的強容錯設(shè)計使任一在線測量單元出現(xiàn)故障時都不會影響系統(tǒng)對原料水污染程度的判斷。當實際進水指標超過設(shè)定值時，系統(tǒng)報警并自動切除超標水。提高了裝置的抗沖擊性，保證了裝置的安全。見圖2。

圖2 在線甄別系統(tǒng)示意圖

2.2.2 超微過濾器

1）超微過濾器作用。截流全部懸浮物大部分膠體和部分離子保障復(fù)合碳纖維的工作條件，并延長碳纖維官能團的壽命。一次性截留?≥0.1μm的全部微粒；截留95%的膠體微粒（0.001≤?≤0.1μm）；截留部分高價金屬離子；去除余量機械分散態(tài)油和部分乳化油，使水中油含量降至5~6 mg/L。

2）超微過濾器原理。一化合：使用帶有高價金屬化合劑的高分子化合物為預(yù)膜藥劑，在過濾管表面形成骨架，骨架上的官能團以化合的方式截留鐵等高價金屬離子。二慣性沖撞：由于雜質(zhì)與微孔孔道壁接觸而被捕獲。三擴散：雜質(zhì)顆粒做布朗運動離開流線和微孔孔道壁接觸而被捕獲。四表面過濾：雜質(zhì)顆粒比微孔孔道大而被截留。

3）超微過濾器示意圖。選用耐高溫過濾元件，應(yīng)用中能環(huán)科專有技術(shù)，用化學藥劑在微孔內(nèi)覆蓋搭橋。是吸附、表面過濾、深層過濾相結(jié)合的一種過濾方式。過濾機理主要是化合、慣性沖撞、擴散和截留。這樣不僅可以起到物理的過濾作用，還有范德華力及共價鍵的吸附作用?？沙ト榛瘧B(tài)、溶解態(tài)的油及高價金屬離子[1]，見圖3。

圖3 過濾管上的微孔及高分子骨架

4）超微過濾器再生。超微過濾器再生采用半再生方法，一般設(shè)定在纖維吸附罐再生觸發(fā)后1h，利用160～260℃的高溫蒸汽對超微過濾器進行分步升溫，反向沖洗完成再生過程。在一個超微過濾器進行反洗的時候，其余超微過濾器繼續(xù)工作，對纖維吸附罐供水。

2.2.3 纖維吸附罐

1）纖維吸附罐作用：精密吸附進一步去除無機離子、硅、有機物。屬精密過濾裝置，主要為帶有大量官能團的活性纖維吸附氈；去除剩余的油，使水中油含量降至1mg/L以下（特殊需求可達0.3 mg/L以下）；去除無機離子，使總鐵含量降至50 μg/l。

2）纖維吸附罐原理：纖維吸附罐內(nèi)所選的吸附劑由復(fù)合吸附纖維氈制成。具有細孔結(jié)構(gòu)密集和比表面積巨大、吸附能力強等特點，比表面積為1600m2/g，吸苯質(zhì)量分數(shù)：60%，吸碘質(zhì)量分數(shù)：1.5。纖維氈經(jīng)活化加入各種官能團，這些官能團可根據(jù)各廠凝結(jié)水不同水質(zhì)情況（以現(xiàn)場檢測為準）作不同的活化工藝[1]。

3）纖維吸附罐再生：纖維吸附罐同樣采用半再生方法，由時間控制再生程序。根據(jù)累計流量與水中油累計值的乘積與時鐘發(fā)生器觸發(fā)。同時具備切換手控功能。利用160～260℃的高溫蒸汽對纖維吸附罐進行分步升溫，反向沖洗。以使其中的復(fù)合纖維進行脫附，使官能團得以再生。在一個纖維吸附罐進行反洗的時候，其他纖維吸附罐正常運行。

4）高溫精處理裝置進、出水質(zhì)要求進水水質(zhì)要求見表1，出水水質(zhì)要求見表2。

表1 進水水質(zhì)

表2 出水水質(zhì)

2.3 實驗前后化驗數(shù)據(jù)對比

實驗前后化驗數(shù)據(jù)對比見圖4、圖5。

圖4 處理前后含油數(shù)據(jù)曲線圖

圖5 處理前后鐵含量數(shù)據(jù)曲線圖

實驗分析結(jié)果，凝結(jié)水含油量處理前為2.1~ 12.1mg/L，處理后＜0.30mg/L；凝結(jié)水含鐵量處理前為0.20~0.65mg/L，處理后0~0.20mg/L。

3 采用高溫凝結(jié)水精處理技術(shù)的可行性分析

3.1 使用高溫凝結(jié)水精處理技術(shù)需要進行系統(tǒng)優(yōu)化改造

3.1.1 改造后含油凝結(jié)水回收系統(tǒng)優(yōu)化原則

將相對含油和雜質(zhì)量少的凝結(jié)水通過新鋪管線匯合后，經(jīng)換熱器換熱降溫（控制溫度≤95℃），進入七換含油凝結(jié)水罐（T1311），然后經(jīng)高溫凝結(jié)水精處理裝置進行處理，處理合格后凝結(jié)水直接回到鍋爐除氧器使用，減少回收和利用過程中的熱量損失。

3.1.2 含油凝結(jié)水優(yōu)化后含油及雜質(zhì)量少的凝結(jié)水

1）進化學水站生水罐的凝結(jié)水有兩路。

◇L架、潤滑油及煉油二廠管廊工藝伴熱匯合后直接進化學二站生水罐，溫度較高130~160℃，本次改造直接回原水罐，為防止原水罐冒汽量過大，進罐前先與7#換熱站除油除鐵設(shè)備的外輸凝結(jié)水換熱后再進原水罐，這部分水量為30t/h左右。

◇8#換熱站凝結(jié)水回水經(jīng)泵增壓后輸送到化學一站生水罐，沿途單體凝結(jié)水回收器、丙烯腈V406、乙腈凝結(jié)水匯合到這條管道。新增的硫銨排凝回收站的凝結(jié)回水也將匯合到這條管道總水量考慮到聚丙烯二期擴建將達到40t/h左右。

2）平衡后的水量在70t/h左右，其它的水量考慮含油及雜質(zhì)比較少的凝結(jié)水。由于廠內(nèi)凝結(jié)水大部分匯合到1#換熱站，擬從1#換熱站新敷設(shè)一條凝結(jié)水管道至新增高溫凝結(jié)水精處理原水罐，回收部分含油及雜質(zhì)比較少的凝結(jié)水。

3）此外，小包裝西側(cè)排凝站及5#換熱站東側(cè)排凝站原流程是回5#換熱站，與潤滑油區(qū)凝結(jié)水混合后回1#換熱站?？紤]到該部分排凝水水質(zhì)較好，本次改造新敷設(shè)一條DN100的管道將該部分凝結(jié)水直接回收到7#換熱站新增高溫凝結(jié)水精處理罐。

3.2 含油凝結(jié)水與高溫凝結(jié)水精處理裝置進水水質(zhì)數(shù)據(jù)對比

進水水質(zhì)數(shù)據(jù)對比見表3。

表3 進水水質(zhì)數(shù)據(jù)對比表

3.3 采用高溫凝結(jié)水精處理技術(shù)經(jīng)濟效益分析

按高溫凝結(jié)水87.4t/h回收進行計算，自110℃降溫至40℃，然后再自40℃升溫至104℃損失熱量，Q損失為39.189×109kJ。1t蒸汽所含的焓值279.96×104kJ，高溫凝結(jié)水的熱損失相當于1.4009×104t蒸汽，折合191.9萬元。

4 結(jié)論

通過理論分析可以看出，高溫凝結(jié)水精處理裝置的性能可靠，在高溫含油凝結(jié)水的熱能回收上，是目前含油凝結(jié)水除油裝置無法比擬的，解決了煉化公司高溫凝結(jié)水高溫低用問題，提高煉化公司整體的用能水平，具有實際應(yīng)用價值。

[1]楊宇程,吳冬蕾.凝結(jié)水高溫回收利用技術(shù)深探討[J].化工進展,2011(9).

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.003

2012-04-01）

郭海峰，1988年畢業(yè)于廣東石油學校，工程師，從事基層技術(shù)工作，E-mail：guohaif@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶煉化公司動力一廠外網(wǎng)車間，163411。