水處理單元在乙二醇裝置循環(huán)水回收中的應(yīng)用

李琳琳(中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司烯烴廠，江蘇 南京 210048)

0 引言

乙二醇(MEG)是一種非常重要的石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料，主要用于生產(chǎn)纖維、防凍液、樹(shù)脂、涂料等[1,2]。中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司烯烴廠乙二醇裝置采用美國(guó)SD 公司專(zhuān)利技術(shù)，于1987 年建成投產(chǎn)，主要產(chǎn)品為乙二醇26 萬(wàn)噸/年，環(huán)氧乙烷13 萬(wàn)噸/年。

乙二醇裝置環(huán)氧乙烷(EO)吸收解吸系統(tǒng)(300#)，在循環(huán)水回路中EO 水合會(huì)連續(xù)形成少量的MEG。該系統(tǒng)內(nèi)MEG 大量累積，可能造成系統(tǒng)發(fā)泡，環(huán)氧乙烷吸收效果差，反應(yīng)器入口EO 濃度升高，氧化反應(yīng)的安全性降低、副反應(yīng)增加，EO 損失、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。

為控制300#系統(tǒng)中MEG 濃度，需從300#排放部分循環(huán)水。乙二醇對(duì)環(huán)境有害，易造成水體污染[3]。公司污水排放控制指標(biāo)為COD 含量≤1800ppm。T-310 循環(huán)水中MEG 含量約為3.21%，T-2310 循環(huán)水中MEG 含量約為2.90%，300#抽出的循環(huán)水若直接排放，不僅造成環(huán)境污染，還造成資源浪費(fèi)、經(jīng)濟(jì)損失。水處理單元U-550(1#裝置)和U-2550(2#裝置)主要從液體中脫除少量酸、堿、腐蝕性物質(zhì)、鹽、醛離子等雜質(zhì)離子。本裝置從環(huán)氧乙烷吸收解吸系統(tǒng)抽出一股循環(huán)水去水處理單元，經(jīng)處理后的去離子循環(huán)水用于多效蒸發(fā)系統(tǒng)(500#)的回流，回收MEG。

1 乙二醇裝置回收循環(huán)水工藝流程

乙二醇裝置循環(huán)水處理回收工藝流程主要包括水處理系統(tǒng)及多效蒸發(fā)系統(tǒng)，如圖1 所示。水處理單元循環(huán)水中雜質(zhì)離子后，U-2550 處理水進(jìn)入F-2550，最終排至F-540，與U-550 處理水一并作為0-5 效的回流，六效回流由自身塔頂凝液提供，也可以使用脫鹽水作為回流。T-530 以中壓蒸汽(MS)為熱源，物料經(jīng)減壓和加熱后，一部分水蒸發(fā)，塔釜液進(jìn)入一效再沸器E-530 管程，經(jīng)加熱后進(jìn)入T-531 塔釜，蒸汽從塔頂出來(lái)，作為一效再沸器E-530 熱源，E-530 中凝液進(jìn)入D-531。

D-531 凝液中含有醛類(lèi)氣體，進(jìn)入脫醛塔T-580 脫除醛，通過(guò)控制E-525 出來(lái)凝液量控制脫醛效果。凝液進(jìn)入T-580 上部，由上至下經(jīng)過(guò)填料層，醛被蒸汽解吸出來(lái)，與水蒸汽一起從塔頂抽出，在E-522 中加熱水合反應(yīng)器的進(jìn)料，回收熱量。冷凝后再到E-525 用冷卻水冷卻到45℃，排入污水系統(tǒng)，流量為8t/h。經(jīng)脫醛后的凝液從T-580 塔釜并入D-532 出口管線去D-533。

從T-531 蒸出的二次蒸汽從塔頂排出作為二效再沸器E-532 的熱源，從二效再沸器E-532 出來(lái)的凝液經(jīng)過(guò)二效再沸器凝液罐D(zhuǎn)-532，在D-532 的液位控制下進(jìn)入三效再沸器凝液罐D(zhuǎn)-533。降壓閃蒸蒸汽進(jìn)入E-533。依此類(lèi)推，各效蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽均作為下一效再沸器的熱源。凝液最后匯入六效凝液罐D(zhuǎn)-536。通過(guò)泵送至進(jìn)料預(yù)熱器回收熱量后，進(jìn)入循環(huán)水槽F-540。

2 乙二醇裝置含乙二醇循環(huán)水的處理與回收

2.1 水處理系統(tǒng)回收循環(huán)水的原理

工藝循環(huán)水處理單元主要是從工藝循環(huán)水中脫除少量酸、鹽、腐蝕性物質(zhì)、醛的脫離子單元。該單元是一個(gè)成套單元，包括過(guò)濾器、離子交換器、再生系統(tǒng)、儲(chǔ)罐、泵、儀表和所有輔助設(shè)施包括化學(xué)品進(jìn)料系統(tǒng)。以U-2550 為例，工藝流程框圖如圖2所示。

工藝循環(huán)水正常連續(xù)經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器、陽(yáng)離子交換器、第一陰離子交換器、脫醛床和第二陰離子交換器，采用二個(gè)系列，一個(gè)系列運(yùn)行，一個(gè)系列備用，每48 小時(shí)切換用過(guò)的床并進(jìn)行再生。當(dāng)脫醛床出水醛含量低時(shí)，脫醛床可旁路。工藝水從精密過(guò)濾器底部進(jìn)入，經(jīng)過(guò)固定在過(guò)濾器多孔板上的濾芯時(shí)，大于10μm 的雜質(zhì)被截留，出水從設(shè)備上部排出。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂在溶液中極易離解出H+，本體所含的負(fù)電基團(tuán)能吸附結(jié)合溶液中其他陽(yáng)離子。這兩個(gè)反應(yīng)使樹(shù)脂中的H+與溶液中的陽(yáng)離子互相交換。陰離子交換樹(shù)脂上的OH-與溶液中陰離子進(jìn)行交換，而H+與OH-相結(jié)合生成水，達(dá)到脫鹽的目的。通過(guò)脫醛床裝填濕質(zhì)亞硫酸氫鹽基樹(shù)脂ARR-1 吸附有機(jī)雜質(zhì)。

圖1 循環(huán)水處理回收工藝流程簡(jiǎn)圖

圖2 U-2550工藝流程框圖

2.2 循環(huán)水處理前后紫外透光率分析

紫外透光率(UV 值)反映了溶液中有機(jī)雜質(zhì)含量的高低：紫外透光率越低，雜質(zhì)越高；紫外透光率越高，雜質(zhì)越低。環(huán)氧乙烷吸收解吸系統(tǒng)累積的MEG 含量偏高時(shí)，若不經(jīng)水處理單元處理，直接循環(huán)利用，雜質(zhì)會(huì)對(duì)乙二醇產(chǎn)品的純度產(chǎn)生影響。

在2019 年12 月份乙二醇裝置生產(chǎn)狀況及取樣分析(表1)中，可以看到在250nm 和350nm 下，T-310 循環(huán)水、T-2310 循環(huán)水、U-550 處理水、U-2550 處理水的紫外透過(guò)率，結(jié)果如表1 所示。250 nm 下，T-310、T-2310 循環(huán)水的UV 值平均值分別為72.53%和63.12%，處理后，提高到92.18% 和94.55%，分別提高了20.12%和33.19%。350nm 下，T-310、T-2310 循環(huán)水的UV 值平均值分別為95.32%和94.05%，處理后，提高到99.96%和100%，分別提高了4.64%和5.95%。

數(shù)據(jù)表明，水處理單元對(duì)循環(huán)水中雜質(zhì)的脫除效果比較明顯，凈化處理后，含有乙二醇的循環(huán)水得到了回收利用，節(jié)約了水資源，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 乙二醇廢水回收效果

由2019 年12 月份乙二醇裝置生產(chǎn)狀況及取樣分析結(jié)果可知(圖3)，T-2310 排至U-2550 的循環(huán)水流量18.5 t/h，循環(huán)水中MEG 含量平均值為4.72%；T-310 排至U-550 的循環(huán)水流量為22.5 m3/h，循環(huán)水中MEG 含量平均值為4.48%。1#、2#裝置部分循環(huán)水經(jīng)水處理系統(tǒng)置換后作為500#回流，最終與E-525 換熱后排至污水系統(tǒng)(排至化工廠進(jìn)行污水處理)，外排水流量為8 t/h，對(duì)其進(jìn)行取樣分析，其中MEG 含量平均值為3597 ppm，即0.3597%。乙二醇回收率計(jì)算公式如下：

表1 循環(huán)水與處理水的紫外透光率數(shù)據(jù)表

圖3 T-310、T-2310與E-525中MEG含量趨勢(shì)圖人

式中：M 為循環(huán)水中乙二醇的年回收量(t/h);V1為T(mén)-310 排至U-550 的體積流量(Kg/m3)；ρ1為循環(huán)水的密度(以ρ1=1000kg/m3計(jì)算)；wt1%為T(mén)-310 循環(huán)水中MEG 的含量(%)；G2為T(mén)-2310排至U-2550 的質(zhì)量流量(t/h)；wt2%為T(mén)-2310 循環(huán)水中MEG 的含量(%)；G3為E-525排至污水池的質(zhì)量流量(t/h)；wt3%為E-525外排水中MEG 的含量(%)。

計(jì)算結(jié)果表明：兩套裝置循環(huán)水中MEG 回收率為98.47%，乙二醇年回收量為1.445 萬(wàn)噸(以一年運(yùn)轉(zhuǎn)7800h 計(jì)算)。

由此可知，循環(huán)水通過(guò)水處理單元處理回收后，不僅節(jié)約水資源(循環(huán)水再利用量41 噸/小時(shí)，即31.98 萬(wàn)噸)，而且乙二醇年回收量也較高，按照本公司2019 年乙二醇平均價(jià)格約為4500 元/噸計(jì)算，每年回收乙二醇產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為6502.5 萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

水處理單元對(duì)循環(huán)水處理后，雜質(zhì)減少，極大的提高了循環(huán)水的紫外透光率。

通過(guò)水處理單元對(duì)循環(huán)水處理回收后，裝置對(duì)大量循環(huán)水(41 噸)進(jìn)行回收再利用，節(jié)約水資源；乙二醇回收率為98.47%，年回收量為1.445 萬(wàn)噸，每年回收乙二醇產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為6502.5 萬(wàn)元。