石油化工企業(yè)除鹽水工藝簡析

劉智超

一、處理工藝簡介：

除鹽水裝置是由預(yù)處理系統(tǒng)、一級(jí)除鹽系統(tǒng)、二級(jí)除鹽系統(tǒng)、再生系統(tǒng)、中和系統(tǒng)組成。

（1）預(yù)處理系統(tǒng)：采用高效過濾器和活性炭過濾器串聯(lián)運(yùn)行的方案。一級(jí)過濾設(shè)置高效過濾器3臺(tái)，二級(jí)過濾設(shè)置活性炭過濾器5臺(tái)。生水經(jīng)過換熱后送至水壓式高效纖維過濾器，去除水中大部分懸浮物等雜質(zhì)。過濾后的水匯集到母管送至活性炭過濾器，活性炭過濾器內(nèi)部裝有椰殼凈水活性炭，可去除水中有機(jī)物和游離氯。

（2）一級(jí)除鹽水系統(tǒng)：采用三個(gè)系列單元制，陽雙室浮動(dòng)床離子交換器、陰雙室浮動(dòng)床離子交換器、除碳器及水箱。

（3）二級(jí)除鹽水系統(tǒng)：采用混合離子交換器。正常工況下2個(gè)系列運(yùn)行，1個(gè)系列再生或備用。

（4）再生系統(tǒng)：陽雙室浮動(dòng)床離子交換器、陰雙室浮動(dòng)床離子交換器及混合離子交換器的再生用酸、堿溶液分別為31%HCL和30%NaOH.由高位酸、堿儲(chǔ)罐自流到各自的酸堿計(jì)量箱計(jì)量，酸、堿經(jīng)計(jì)量泵加壓后，用再生水稀釋至規(guī)定的濃度再經(jīng)過管道混合器混合后分別注入陽床、陰床、混床。

（5）中和系統(tǒng)：為減少酸堿廢液對環(huán)境的污染，在水處理站內(nèi)設(shè)中和池，配套中和水泵。酸、堿再生廢液全部排至中和池，中和后由中和水泵排至生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)。

二、工藝流程原理簡述：

1.高效纖維過濾原理和作用：

高效纖維過濾器設(shè)備內(nèi)部裝有纖維填料，設(shè)備內(nèi)部設(shè)置了兩塊多孔板，其中上孔板活動(dòng)、下孔板固定，纖維束被規(guī)律地固定在兩塊板中間。過濾時(shí)水流自上而下將纖維層壓縮，可實(shí)現(xiàn)理想的深層過濾；反洗時(shí)，水流自下而上將纖維層展開，保證了清洗的效果。高效纖維過濾的主要作用是用來去除水中大部分懸浮物等雜質(zhì)。

2.活性炭過濾原理和作用：

1）對氯的吸附原理

活性炭對氯的吸附，主要是由于活性炭表面對氯的水解起了催化作用，促使游離氯的水解和產(chǎn)生新生態(tài)氧的過程加速。其反應(yīng)式如下：

這里產(chǎn)生的[O]可以和活性炭中的碳或其它易氧化組分相互反應(yīng)而得以去除：

3.除有機(jī)物原理

由于活性炭的比表面積很大，加之表面又布滿了平均直徑為2～3nm的微孔，所以活性炭具有很高的吸附能力，且活性炭具有與外來分子或基團(tuán)發(fā)生化學(xué)作用的趨勢等特性，因此活性炭對某些有機(jī)物有較強(qiáng)的吸附能力。通過活性炭過濾器的過濾，可以除去水中60%～80%膠體物質(zhì)，50%左右鐵和50%～60%有機(jī)物等。

由上可知，活性炭過濾的主要作用有兩個(gè)：

（1）利用活性炭的活性表面除去水中的游離氯，避免水處理系統(tǒng)中的離子交換樹脂，特別是陽離子交換樹脂受到游離氯的氧化作用；

（2）除去水中的有機(jī)物，以減輕有機(jī)物對強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的污染。

4.離子交換原理

離子交換就是利用樹脂中的可交換離子與水中同電符的雜質(zhì)離子進(jìn)行交換從而達(dá)到清除水中雜質(zhì)離子的目的。陽樹脂中可交換的離子為氫離子H+，當(dāng)水中的雜質(zhì)陽離子Ca2+、Mg2+、Na+、K+等與陽樹脂接觸時(shí)樹脂中的H+被水中雜質(zhì)陽離子置換，H+被釋放到水中，水中的雜質(zhì)陽離子被吸收到樹脂上。

生水經(jīng)H+離子交換后，碳酸氫鹽都轉(zhuǎn)化成了碳酸

當(dāng)水中PH值低于4.3時(shí)水中的碳酸化合物全部以游離CO2存在，這些游離的CO2可以看作是溶解在水中的氣體，因此只要降低水面上的CO2分壓力就可以除去CO2。在脫碳塔中，陽床出水與空氣充分接觸，由于空氣中CO2分壓很小，因此水中CO2就被釋放到空氣中并隨之排出。

陰樹脂中可交換的離子為OH-離子，當(dāng)水中的雜質(zhì)陰離子HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-、SiO2-等與陰樹脂接觸時(shí)，樹脂中的OH-被水中的雜質(zhì)陰離子置換，OH-釋放到水中與H+結(jié)合成水，雜質(zhì)陰離子則被吸附到陰樹脂上。

當(dāng)樹脂中大部分的可交換的離子被水中同電符的雜質(zhì)離子取代后，出水水質(zhì)超標(biāo)，此時(shí)稱為樹脂失效，必須對樹脂進(jìn)行再生還原，由于上述反應(yīng)是可逆的，所以用H+對陽樹脂進(jìn)行再生，用OH-對陰樹脂進(jìn)行再生，再生后的樹脂恢復(fù)其工作能力可以重復(fù)利用。

5.除二氧化碳器工作原理

除二氧化碳器設(shè)置在陽床出口處。原水經(jīng)過H型陽離子樹脂交換后，水中的陽離子幾乎都變成了H+離子，pH值明顯降低，此時(shí)水中含有的HCO3-和H+反應(yīng)的碳酸平衡向生成CO2方向移動(dòng)。

這樣就產(chǎn)生了大量的游離的CO2，CO2容易腐蝕金屬，并且在除鹽系統(tǒng)中會(huì)增加陰樹脂的負(fù)擔(dān)，因此在離子交換中要去除游離CO2。

除二氧化碳器是根據(jù)亨利定律的原理，其內(nèi)容如下：

亨利定律：在一定溫度下，當(dāng)氣、液兩相達(dá)到平衡時(shí)，單位體積水中溶解的氣體量與水面上該氣體的分壓力成正比。如果用某種方法降低液面上該氣體的分壓力，氣、液兩相平衡會(huì)被打破，該氣體就會(huì)由水中離析出來達(dá)到液面上，增加液面上該氣體的分壓力，直至氣液兩相達(dá)到新的平衡。如果能夠不斷地從液面上把氣體除掉，破壞其平衡的建立，這種過程就繼續(xù)進(jìn)行，直到把水中氣體全部除去。

除二氧化碳器通過鼓風(fēng)機(jī)將空氣從下部引入，來自陽床的水從上部淋下，空氣和水對流接觸，由于填料把水分散成極薄的水膜，增加了水與空氣的接觸面積，水中濃度較高的CO2析出到空氣中被空氣帶走，因此氣流越往上走含CO2越多，最后由除二氧化碳器頂部排出，水越往下流含CO2越少，最終水殘留CO2可達(dá)到5mg/l以下。

6.加氨原理

用于調(diào)節(jié)外供二級(jí)除鹽水pH值。氨能與碳酸生成碳酸銨，過量的氨能提高水的pH值，從而防止水中的游離二氧化碳對給水管道及熱力設(shè)備的腐蝕。

總結(jié)；在石油化工生產(chǎn)中，對原水的要求是懸浮物一般要≤2.0 mg/L，這樣會(huì)有利于預(yù)處理系統(tǒng)的效果，一級(jí)除鹽水的出水電導(dǎo)率≤5.0μs/㎝，一級(jí)除鹽水的出水二氧化硅≤100μg/L，一般一級(jí)除鹽水已經(jīng)可以達(dá)到低壓鍋爐的需求，但二級(jí)除鹽水的電導(dǎo)率≤2.0μs/㎝，二級(jí)除鹽水的二氧化硅≤20μg/L，比一級(jí)除鹽水更好，更利于裝置的使用。除鹽水的ph要滿足8.7-9.3的范圍。（這個(gè)ph調(diào)節(jié)范圍根據(jù)各地區(qū)各裝置情況而定）。