一級除鹽制水裝置脫瓶頸優(yōu)化改造

辛 平，侯立波，孫英策，趙 琦

(1.中國石油吉林石化公司 乙烯廠，吉林 吉林132022；2.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021)

中國石油吉林石化公司乙烯廠除鹽水裝置為二級除鹽，運(yùn)行方式為浮床+混床，總計(jì)四套一級制水系統(tǒng)，單套制水能力為140 m3/h，設(shè)計(jì)最大制水能力為420 m3/h，松花江來的新鮮水經(jīng)供排水車間升壓后送入動力車間水-水換熱器和汽-水換熱器加熱至40±2 ℃，進(jìn)入活性炭過濾器預(yù)處理后送入清水箱，作為系統(tǒng)用水，清水泵將清水箱內(nèi)水送至陽浮床離子交換器，除去水中金屬陽離子，再經(jīng)除CO2器除去水中CO2，進(jìn)入中間水箱，由中間水泵打入陰浮床離子交換器除去水中酸根離子，再經(jīng)混床進(jìn)一步除去水中殘留離子制成二級除鹽水，送往各裝置使用。由于各裝置的擴(kuò)能改造，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中除鹽制水能力不足，嚴(yán)重制約著裝置的生產(chǎn)負(fù)荷，作者利用反滲透制水工藝成功將除鹽一級制水系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)能改造，滿足了生產(chǎn)需求。

1 除鹽裝置一級制水系統(tǒng)存在的問題

1.1 一級制水能力不足

由于乙烯裝置擴(kuò)產(chǎn)時未對除鹽制水系統(tǒng)進(jìn)行改造，裝置用水高峰期，外供除鹽水量接近500 m3/h(包括乙烯裂解爐用水、鍋爐用水及高低密聚乙烯裝置用水)，需要運(yùn)行三套制水系列及一套裝置返回凝結(jié)水精制系統(tǒng)，用水量已經(jīng)超過三套系列的制水能力，嚴(yán)重制約著各裝置生產(chǎn)負(fù)荷。

1.2 系列再生頻繁，酸堿消耗大

除鹽一級制水系列本身的特點(diǎn)是運(yùn)行周期短，每天需要一次再生操作，在冬季用水高峰期，為了保證各裝置的生產(chǎn)需求，運(yùn)行三套一級制水系列，另一套制水系列頻繁再生，在酸堿消耗量增加的同時，運(yùn)行的系列一旦出現(xiàn)故障，設(shè)備需要進(jìn)行緊急搶修，嚴(yán)重影響了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 酸堿性廢水量增加

除鹽制水系列的頻繁再生、投用，酸堿性廢水大量增加，運(yùn)行兩套系列時產(chǎn)生的廢水量為560 m3/d，用水量增加后，三套系列運(yùn)行，產(chǎn)生的酸堿性廢水量達(dá)到840 m3/d，增加了污水處理系統(tǒng)的壓力，同時對社會環(huán)境也造成一定的影響。

2 改造方案

根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)運(yùn)行狀況，通過對國內(nèi)水處理的調(diào)研及對陰陽離子交換床與反滲透制水技術(shù)的對比，采用GE公司反滲透膜元件及整機(jī)設(shè)備，增上一套140 m3/h的二級反滲透制水系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的陰陽離子交換制水設(shè)備[1]，新增反滲透制水系統(tǒng)產(chǎn)水與原陰陽離子交換床產(chǎn)水一同進(jìn)入混床進(jìn)一步脫鹽，滿足生產(chǎn)需求。

2.1 反滲透工作原理

反滲透系統(tǒng)主要元件是反滲透膜，該膜是一種半透膜，當(dāng)施加壓力于與半透膜相接觸的溶液，且該壓力超過溶液的天然滲透壓時，水就會流過半透膜，在相反側(cè)形成稀溶液，而在加壓側(cè)形成濃溶液，從而達(dá)到去除水中的絕大部分可溶性鹽分，同時可去除水中的膠體、有機(jī)物及微生物的目的[2]。

2.2 改造前工藝流程

松花江來的低硅水經(jīng)過水-水換熱器、汽-水換熱器預(yù)熱后，通過活性炭過濾器過濾預(yù)處理后的原水，分別進(jìn)入到一級制水系統(tǒng)中四套制水系列中的陽離子交換器進(jìn)行交換，除去水中陽離子后的酸性水被送入除碳器除去水中二氧化碳，然后分別進(jìn)入對應(yīng)的中間水箱，通過中間水泵送入陰離子交換器，進(jìn)行離子交換，除去水中的大部分酸根離子，生產(chǎn)出合格的一級除鹽水，然后進(jìn)入混床進(jìn)一步脫鹽，具體流程見圖1。

圖1 一級制水系統(tǒng)改造前工藝流程圖

2.3 改造后工藝流程

利用原有系列陽床入口母管末端引出一條D219 mm支線專供反滲透一級制水使用，通過保安過濾器、一級高壓制水泵、一級反滲透濾膜、中間水箱、二級反滲透高壓泵、二級反滲透濾膜生產(chǎn)出合格的一級除鹽水、送出到混床入口母管，與除鹽老系統(tǒng)陰陽離子交換系列產(chǎn)生的一級除鹽水一同進(jìn)入混床，進(jìn)行二級除鹽，生產(chǎn)出合格的二級除鹽水供各用戶使用。改造后局部工藝流程見圖2，虛線為改造部分。

圖2 一級制水系統(tǒng)改造后局部工藝流程圖

3 改造后的效果分析

反滲透制水項(xiàng)目實(shí)施后，在夏季運(yùn)行一套反滲透制水系統(tǒng)和一套制水系列就能夠滿足生產(chǎn)；冬季生產(chǎn)高峰期，運(yùn)行兩套制水系列和一套反滲透制水系統(tǒng)能夠充分滿足生產(chǎn)需要，避免了三套系列運(yùn)行，一套系列頻繁再生的緊張狀況，給安全生產(chǎn)提供了有利的保障，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，同時大大降低了系列再生操作的頻次，減少酸堿消耗及酸堿廢水的排放，經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)境效益是非常可觀的[3]。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

以全年為例對反滲透制水系統(tǒng)與陰陽離子交換床運(yùn)行成本進(jìn)行比對，單套離子交換床運(yùn)行費(fèi)用為262.058 2萬元/a，而反滲透運(yùn)行費(fèi)用為123.82萬元/a，節(jié)約效益為138.238 2萬元/a，使全年除鹽水運(yùn)行成本降低1.5元/m3。

3.2 社會環(huán)境效益

除鹽增上一套反滲透一級制水系統(tǒng)，大大減少了酸堿性廢水的排放，同時對產(chǎn)生的濃水進(jìn)行回收再利用，實(shí)現(xiàn)零排放，對改良環(huán)境具有顯著的社會效益[4]。

4 結(jié) 論

通過除鹽裝置一級制水系統(tǒng)增加一套140 m3/h的反滲透制水的技術(shù)改造，使除鹽一級制水能力由原來的420 m3/h增加到560 m3/h，制水能力大幅度提高，滿足裝置安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行，在節(jié)約了大量的酸堿消耗，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本的同時，減少了污水的排放總量，具有良好的社會環(huán)境效益。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 薛寒冰.彭城電廠反滲透的運(yùn)行與維護(hù)[J].工業(yè)水處理，2007,13(9)：114-118.

[2] 張衛(wèi)鋒.反滲透制水技術(shù)的優(yōu)化[J].齊魯石油化工，2003,31(4):294-296.

[3] 王茹.反滲透在水處理中的應(yīng)用與研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011,35(5)：57-58.

[4] 許駿,王志,王繼孝,王世昌.反滲透膜技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2010,13(14)：74-75.