冷凝水回收处理技术

ｌｌ期　高登山：冷凝水回收处理技术　冷凝水回收处理技术　高登山　（中原油田石油化工总厂，河南濮阳４５７１６５）　摘要：石化总厂建设５０　ｔ／ｈ冷凝水回收处理装置，通过活性分子膜超微过滤、多官能团纤维吸附等工艺的处理，　在不降低来水温度的条件下，去除油类、杂质及高价金属离子，最终使处理后凝结水的含油、含铁量达到石化总厂　要求的水质指标。为保证出水质量稳定合格，超微过滤器、纤维吸附罐设有蒸汽在线智能再生系统，定期对装置进　行自动再生。　关键词：冷凝水；回收；油类；超微过滤；纤维吸附　中图分类号：ＴＱ０８５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００３—３４６７（２００８）１１—００２７—０４　的２０％～３０％，凝结水虽然被污染，但比工业水的　项目建设的背景和必要性　１冷凝水回收处理项目建设的背景　水质要好得多，容易处理、费用较低，可以大幅度降　低锅炉水处理的运行费用。凝结水中常见的污染物　有油类、铁离子等腐蚀性产物。　１．２冷凝水回收处理项目建设的必要性　石化企业是用水大户，也是排污大户。随着国　环保政策日益加强对污染物排放总量的控制，炼　根据节水减排的要求，中原石化总厂对全厂凝　结水系统进行技术改造，目前全厂已回收的蒸汽凝　结水量约为４Ｏ～５０　ｔ／ｈ。这些回收的蒸汽凝结水，　来自特种油装置、轻烃处理装置、气分装置、催化汽　轮机、催化车间脱硫装置、二氧化碳车问及动力车间　燃料油加热器及各车间仪表伴热，除催化汽轮机冷　凝水进软化水罐外，其余综合冷凝回水直接进除氧　器，大大提高了热能利用效率，节约了能源，减轻了　化学水处理站的负担。但是这些未经处理的凝结水　常常呈酸性，含油量和含铁量都严重超标，对锅炉、　辅机和其他设备的安全运行带来了严重威胁。因此　企业规模的扩大和加工深度的提高，尤其是进口　硫原油加工量的增多，造成炼油污水水量增加，水　日趋复杂。目前，国内６０％以上的炼化企业处在　重缺水地区，水资源的短缺已经影响石化企业的　常生产活动，严重制约着石油化工的持续健康发　Ｏ　目前国内炼厂加工吨原油污水排放量与国外有　一定的差距。国际先进水平为加工每吨原油新鲜　消耗为０．５　ｔ，外排污水为０．２　ｔ；国内加工每吨原　平均外排为１．７８　ｔ，先进水平为０．５　ｔ左右。因　，节水减排工作任重而道远。　中原石化总厂地处缺水的中原地区，随着企业　本项目拟对回收的凝结水进行除油除铁处理，以达　到锅炉进水要求，保证给汽系统中的锅炉、辅机和其　他设备的安全长周期运行。　发展和装置规模的扩大，对水的需求量逐渐加大。　证优良的水源水质、充足的水量是企业可持续发　的必要条件，回收处理再利用一切可利用的回水　实现这一目标的重要手段。凝结水是由蒸汽做功　后凝结而成，在生产实践中往往因蒸汽系统的凝　２冷凝水回收处理项目主要内容　２．１冷凝水回收处理工艺技术线路的比较　２．１．１　常规凝结水除铁技术　器渗漏、金属腐蚀产物等的污染使凝结水的水质　降，不能直接回用于锅炉给水。　凝结水回用是锅炉实现节能、节水和减少运行　用的最有效方法。凝结水的热量可达蒸汽总热量　收稿日期：２００８—０８—２６　采用常规的离子交换技术，使用阳床脱除有害　离子，使蒸汽凝结水达到锅炉的用水要求。此种工　艺主要适用于凝汽式热电厂封闭的“锅炉一汽轮　机一凝结水一除氧器”的封闭循环系统。对炼厂凝　作者简介：高登山（１９７４一），男，工程师，主要从事热能工程管理工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｄｓｄ８７９３５２＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。　・２８・河南化工　ＨＥＮＡＮ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２００８年第２５卷　结水中的烃类有机分子不能去除，而且烃类还会导　致树脂失效。　２．１．２　降温后常规的化学除盐处理　将蒸汽凝结水收集后冷却到常温作为原水，经　过单独的除油设备除油后进入原化学水处理系统处　理。此种方法从工艺上最简单可靠，但是它失去了　凝结水回用的意义，将大量的低温热和凝结水的高　品质全部浪费，使企业损失大量的经济效益。　２．１．３铺膜爆膜法　用树脂或微粒均匀铺在滤层表面，截留需去除　杂质，饱和或接近饱和时，将膜爆去，重新铺膜。这　种方法存在一些弊端，主要是：①使用后的树脂或微　粒必须弃去，不能再生和重复利用，设备运行费用　高；②不能保证铺膜绝对均匀，效果不稳定；③步骤　多、隐患多，一旦泄漏，油就会污染滤元，使处理后的　凝结水被二次污染；④靠物理方法截除凝结水中直　径为几十纳米的分散态油效果很差，达不到中压锅　炉进水要求。　２．１．４活性分子膜的超微过滤和多官能团纤维吸　附工艺　去除凝结水中的微量杂质单靠物理过滤方法是　很难成功的，常常事倍功半，而组合化学方法，有针　对性的从分子角度考虑和处理，则会事半功倍。在　蒸汽凝结水不降至常温的条件下，运用活性分子膜　的超微过滤组合带大量官能团的复合碳纤维吸附方　法，能够有效去除凝结水中游离态、机械分散态、乳　化态、溶解态的各种烃类及其衍生物。同时在活性　分子膜和复合碳纤维微孔内官能团的作用下，脱除　水中的金属离子，使凝结水达到锅炉给水要求。　凝结水处理工艺选择时一般考虑以下几个原　则：①工艺能否达到各项出水指标的要求；②工艺是　否先进可靠；③工艺方案造价的高低；④运行管理是　否方便；⑤运行成本的高低；⑥对工人健康和周围环　境卫生的影响。　根据以上原则和工艺方案比较，中原石化总厂　确定选用活性分子膜的超微过滤组合多官能团纤维　吸附工艺。　２．２活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附　工艺特点　这套凝结水处理装置是集国内外多项专有技术　研制开发的单元组合式高科技产品，专门解决凝结　水的热量和水的回收问题，具有以下特点：　２．２．１耐高温　该装置在高温条件下直接就能对蒸汽凝结水进　行处理。去除了用空冷器或循环水降温、浪费大量　热能的环节，可最大限度的回收热量，取得良好的经　济效益。　２．２．２安全可靠、运行成本低且运行周期长　本着安全第一的原则，系统采用了多探头在线　监测、计算机集散控制系统、模拟人工智能的模糊控　制平台。运用简单的通讯手段，通过生产管理系统　的实时数据库中上游装置产生蒸汽凝结水的操作参　数变化情况，智能化指挥ＤＣＳ完成对工艺系统的逻　辑时序和程序控制。为防止突发性严重污染的原料　水进入回收处理系统而造成活性分子膜失效和官能　团污染，专门设计了在线甄别控制系统。一旦出现　问题，该系统就会在数秒钟内检测到这一情况并迅　速转换成电信号，命令控制系统将严重污染的原料　水切换出系统。提高了装置的抗冲击性，保证了装　置安全经济运行。　２．２．３防污堵　本系统利用北京中能环科技术有限公司专有技　术，无需人工操作，可按检测情况自动清洗截留物，　正常情况下连续运行，大大降低了劳动强度和操作　次数。　２．２．４避免二次污染　由于无降温装置，避免了凝结水在降温装置内　形成的二次污染。　２．３我厂冷凝水回收处理工艺流程简介　我厂已经回收的蒸汽凝结水分为三路：综合冷　凝回水、特油冷凝回水和汽轮机冷凝回水。由各生　产装置收集的综合凝结水经在线甄别控制系统，与　特油冷凝回水混合后进入换热器，与软化水（冬季　用采暖水）进行换热；换热后凝结水与汽轮机凝结　水混合后进入原水箱，经原水泵提升后依次进入超　微过滤器、纤维吸附罐脱除机械杂质、油和高价金属　离子，合格的净化水经净水泵进入除氧器。装置工　艺流程图见下页图１。　２．３．１在线甄别系统　本系统由探头、电缆、信号线和工控机组成。工　控机中装有模糊控制平台程序，各探头在此程序控　制下运行。各单元均可根据各自的运行情况来进行　自动控制，灵敏可靠。当出现大量泄漏时，凝结水中　的油和离子含量会明显超标。这套原水在线甄别控　制系统就会在数秒钟内检测出来，并迅速转换成电　信号，命令控制系统将严重污染的原水切换出系统，　提高了装置的抗冲击性，保证了装置的安全。从大　量监测数据来看，正常运行时水中油的含量一般在　第１１期　高登山：冷凝水回收处理技术　图１蒸汽冷凝回水处理装置工艺流程图　２０　ｍｇ／Ｌ以下，通常设定值为３０—１００　ｍｇ／Ｌ，实际操　作可根据各厂具体情况确定经济运行指标。　２．３．２原水箱　高温凝结水出来以后首先要进入原水箱，原水　箱实际上可称为油水分离器。凝结水从布水装置进　入原水箱，布水装置有两个作用：一是使进水均布；　二是降低水的湍流速度，延长凝结水在原水箱内的　有效停留时间，使游离态和机械分散态油更易与水　分离。原水箱上部设有溢流堰，利用物理沉降作用，　可将大部分游离态及机械分散态油除去，使水中油　含量降到５０　ｍｇ／Ｌ以下。　２．３．３超微过滤器　主要作用是：一次性截留　≥０．１　ｍ的全部微　粒；截留９５％的胶体微粒（０．００１≤　≤０．１　Ｉｘｍ）；以　化合形式截留部分高价金属离子；去除余量机械分　散态油和部分乳化油，使水中油含量降低至５～６　ｍｇ／Ｌ；保障后面纤维吸附罐内复合碳纤维的工作条　件，延长碳纤维官能团的寿命。　超微过滤器选用耐高温过滤元件，应用中能独　有技术，用化学药剂在微孔内覆盖搭桥，是吸附、表　面过滤、深层过滤相结合的一种过滤方式。过滤机　理主要是化合、惯性冲撞、扩散和截留。这样不仅可　以起到物理的过滤作用，还有范德华力及化学键的　吸附作用，可除去乳化态、溶解态的油及金属离子。　超微过滤器采用半再生方法，一般２４　ｈ再生一　次（可据实际情况而定）。超微过滤器的再生用的　是０．８　ＭＰａ的低压蒸汽，对超微过滤器进行反向清　洗，以使其中的分子膜和官能团得以再生。　在一个超微过滤器进行反洗的时候，其余超微　过滤器继续工作，对纤维吸附罐供水。　２．３．４纤维吸附罐　纤维吸附罐属精密过滤装置，主要过滤元件为　带有大量官能团的纤维吸附毡。其主要作用是去除　剩余的油和无机离子，使水中油含量降至１　ｍｇ／Ｌ以　下，总铁含量降至５０　ｇ／Ｌ。　该装置所选的吸附剂由复合吸附纤维毡制成，　具有细孑Ｌ结构密集和比表面积巨大、吸附能力强等　特点，比表面积１　６００　ｍ　／ｇ，吸苯量６０％（质量分　数），吸碘值１　５００　ｍｇ／ｇ。纤维毡经活化加入各种官　能团，这些官能团可根据各厂凝结水不同水质情况　（以现场检测为准）作不同的活化工艺。　纤维吸附罐同样采用半再生方法，一般２４　ｈ再　生一次（可据实际情况而定）。再生使用０．８　ＭＰａ　低压蒸汽，通过对纤维吸附罐反吹，使其中的复合纤　维进行脱附，使官能团得以再生。在一个纤维吸附　罐进行反洗的时候，其他纤维吸附罐正常运行。　２．３．５　ＤＣＳ控制系统软件包　本系统采用了计算机集成控制系统。包括具有　氢导增效（离子交换柱保护）的在线电导检测系统、　模拟人工智能的模糊控制平台和可靠的ＤＥＳ控制　系统。采用逻辑时序及程序控制，各单元既可以根　据各自的运行情况来进行自动控制，又可以在运行　时相互配合，统一成一个完整的系统，保证了装置的　安全，降低了劳动强度。　３关键技术与改进创新　３．１关键技术　选择工艺技术方案的原则是：①在不降低来水　水温的情况下，除油、除铁，冷凝水的热值得到了充　分利用；②在保证净化水水质的前提下，本着节省投　入的原则，同时兼顾经济合理性。操作系统采用多　探头在线监测、计算机集散控制系统、模拟人工智能　的模糊控制平台。为防止突发性严重污染的原料水　进入回收处理系统而造成活性分子膜失效和官能团　污染，专门设计了在线甄别控制系统。　３．２改进创新　原设计将０．３　ＭＰａ来水先进行闪蒸，然后再进　常压原水罐，但闪蒸出来的乏汽没有回收，造成大量　的水损失。经技术人员的多方讨论，再加一换热流　程，将综合冷凝回水与软化水（冬天与采暖水）换热　后进常压原水罐，这样既利用了热值，也节约了水。　４建设及投产试运实施过程　从２００６年开始上半年开始对冷凝水回收处理　河南化工　・３Ｏ・　ＨＥＮＡＮ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ｌＮＤＵＳＴＲＹ　２００８年第２５卷　项目进行了施工图设计工作。２００７年２月主体设　备开始安装，２００７年４月１６　Ｅｔ设备安装建设完毕。　２００７年５月２日蒸汽冷凝回水系统开始蒸汽　吹扫和水冲洗，５月６　Ｉｔ至１１日下午超微过滤罐预　膜，１８日启动整个冷凝回水系统，运行正常后，整个　系统切入ＤＣＳ控制系统中去。　水总铁合格率９８％，油合格率１００％，达到设计指标　要求；③从安全生产来看，装置设备无超温超压，无　泄漏，污水无就地排放，能够实现清污分流，达到了　安全环保和职业卫生要求。　总之，半年多的运行实践表明，５０　ｔ／ｈ冷凝水回　收处理装置设计合理，运行良好。本装置无工艺废　５运行评价　冷凝水回收处理装置投产后，进行了装置标定。　在标定过程中，装置最大处理量达到６０　ｔ／ｈ；最小处　理量为２７　ｔ／ｈ，说明装置操作弹性大，各项操作参数　指标都在设计范围内，净化水质量合格。　气、废渣排放，只有少量含油污水产生，经污水系统　送往总厂污水处理站处理解决。　６经济效益分析　直接经济效益：５０　ｔ／ｈ冷凝水回处理装置建成　投产后，装置操作达到了安、稳、优运行，各项水质指　标达到国标要求，每小时平均回收处理冷凝水４２　ｔ　左右。年运行按８　０００　ｈ计算，年回收处理冷凝水　３３．６万ｔ，按处理后凝结水９５℃与常温２５℃下热　能差值折算成１００　ｆｒ￣＇ｔ（厂内部结算价）中低压蒸汽　北京中能环科技术发展有限公司提供的高温凝　结水处理装置，采用了ＤＣＳ集散控制系统，能够及　时监控和调整现场设备的运行状况，采集相关运行　参数。在线水中油检测、ｐＨ值和电导仪表，能够自　动切换流程，自动化水平较高，既得到了专家的好　评，又赢得了一线操作人员的喜爱。经处理后的凝　结水的含油、铁离子指标均能达到中压锅炉上水水　质要求。既回收了相当于除盐水水质的水量，又回　收了部分热量，节水节能效果明显。　热量，可计算出凝结水热值为ｌ０．７５　ｔ。处理后　凝结水水值可按工业新鲜水价格计，为２．９０；Ｔｒ＿／ｔ　（厂内部结算价）；凝结水总价值１３．６５￣ｒ＿／ｔ；年运行　成本费ｌ７．２９万元（包含气、电、管理费）；设备折旧　费用３３万元；年节约费用４０８．３５万元。装置总投　资３４０万元，静态投资回收期０．８３年。　间接经济效益：凝结水回收处理系统投用后，经　处理后的凝结水含油量小于１　ｍｇ／Ｉ￣，总铁含量降至　小于５０　ｇ／Ｌ，完全满足国标规定的锅炉水质标准，　减少了锅炉的排污量，延长了锅炉的使用寿命。同　该工艺技术先进、安全可靠、投资少、回收快，具　有较好的性价比，取得了良好的经济效益和社会效　益。　冷凝水回收处理装置经过半年来的运行表明：　①经过运行装置最高处理量达到６０　ｔ／ｈ，最低处理　量降至２７　ｔ／ｈ，原设计处理量为５０　ｔ／ｈ，说明装置操　作弹性大，能够满足不同处理量时生产需要；②净化　时对全厂的软化水、除氧水管网减少了腐蚀。　七　七七七　七　弋七　弋弋　七　▲　蕾七七　七七　七七　七七七七　七七七七　弋七　七　七　、　我国首次制定“两碱”清洁生产标准　１１月５日，环境保护部对外公布了《清洁生产标准　氯碱工业（烧碱）》（征求意见稿）、《清洁生产标准纯碱　奎　利用指标（定量指标）；装备要求（定性指标）；排放废水冬　污染物产生指标（末端处理前，定量指标）；废物回收利　立工业》（征求意见稿）。　据了解，《清洁生产标准氯碱工业（烧碱）》从５个方　面提出该标准的指标。即资源能源利用指标、产品指　用指标（定量指标）；环境管理要求（定性指标）。　这些标准的制定是为指导和推进我国“两碱”工业　实施清洁生产，标准可作为两个行业在生产过程中，或　标、污染物产生指标（末端处理前）、资源综合利用指标　和环境管理要求。该标准作为清洁生产标准，主要体现　的是污染预防思想及资源节约与环境保护的基本要求，　基本覆盖烧碱行业从原材料的选取到生产过程和产品　进行清洁生产审核Ｎ－分析污染状况以及对所使用的工　艺和技术评估的主要依据，指导企业分析污染物产生的套　原因，找出物料流失的环节，从而制定切实可行的清洁　生产措施，选择清洁生产技术与装备，使“两碱”工业的　的处理处置各个环节。据悉，该标准为椎荐性标准，短　期内并不强制要－－Ｘ有关企业必须达到。　《清洁生产标准纯碱工业》具体分为５类：资源能源　发展与环境保护相协调，达到可持续发展的要求。此士　外，《清洁生产标准氯碱工业（聚氯乙烯）》（征求意见　稿）也同时公布。　小