煉油催化裂化催化劑 生產(chǎn)廢水零排放處理的工業(yè)化應(yīng)用

馬海軍(中油(長汀)催化劑有限公司，福建 長汀 366300)

0 引言

目前，煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的廢水，且廢水種類較多，含有高鹽、高氨氮、高二氧化硅以及高懸浮物等物質(zhì)，需要采取相應(yīng)措施，進(jìn)行分類處理和分段處理方式處理，才能實現(xiàn)資源的回收利用及廢水零排放。

1 煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)廢水類型分析

通過對部分煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)企業(yè)實際生產(chǎn)情況的調(diào)研和分析，發(fā)現(xiàn)在制備催化劑過程中會產(chǎn)生多種類廢水，主要包括分子篩污水、凝膠污水和微球污水，此類廢水普遍含有高鹽、高氨氮、高二氧化硅以及高懸浮物等物質(zhì)。其中硫酸鈉鹽和氯化鈉鹽是凝膠污水與微球污水中的主要物質(zhì)。

廢水排放處理具體操作如下：首先，需要采取兩級高效澄清預(yù)處理；其次，分子篩污水中氨氮含量降低后，則與凝膠污水共同進(jìn)入凝膠污水預(yù)處理工序，降低污水中懸浮物與二氧化硅；最后，針對微球污水排放處理，則是需要單獨進(jìn)行兩級高效澄清預(yù)處理，降低污水中二氧化硅和懸浮物。此外，出于對各類型污水含鹽種類差異性綜合考慮，需要采取兩套并行設(shè)置的螯合軟化、膜濃縮及MVR蒸發(fā)結(jié)晶單元，將經(jīng)處理后獲得的硫酸鈉鹽(GB/T 6009—2014《工業(yè)無水硫酸鈉：I類一等品》)及氯化鈉鹽(GB/T 5462—2015《日曬工業(yè)鹽一級品》)可進(jìn)行資源化利用，其中達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的膜處理產(chǎn)水及蒸發(fā)蒸餾水也可再次回收利用，從而達(dá)到煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)廢水零排放目標(biāo)。

2 煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)廢水零排放處理工藝具體應(yīng)用

2.1 工藝原理

以分類處理和分段處理方式對煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行排放處理，達(dá)到再次回收利用處理過程中產(chǎn)生沉淀物和清液目的。首先，通過預(yù)處理裝置將懸浮物、氨氮和二氧化硅從污水中去除，其中高氨氮分子篩污水經(jīng)脫氨氮裝置降低氨氮含量；其次，進(jìn)入膜濃縮裝置深度脫除污水中的鹽；最后，通過MVR蒸發(fā)結(jié)晶裝置來將上一工序中產(chǎn)生的高含鹽污水再一次處理，并另行處置此工序中產(chǎn)出的鹽結(jié)晶。預(yù)處理裝置進(jìn)出水質(zhì)量指標(biāo)如表1和表2所示。

表1 預(yù)處理裝置進(jìn)水質(zhì)量指標(biāo)

表2 預(yù)處理裝置出水質(zhì)量指標(biāo)

2.2 煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)廢水零排放處理系統(tǒng)

2.2.1 多介質(zhì)過濾器

多介質(zhì)過濾器采用多孔板+濾帽布水形式，內(nèi)部有無煙煤與精制石英砂裝填，主要起到截流斜管沉淀池出水中的懸浮物和膠體的作用。氣洗、氣水聯(lián)合反洗、水洗是多介質(zhì)過濾器核心運(yùn)行3步反洗工序，利用時間或進(jìn)、出水壓差進(jìn)行反洗，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)過濾器的全自動控制及手動強(qiáng)制反沖洗。

2.2.2 超濾(UF)

超濾主要通過膜表面孔徑機(jī)械篩分作用、膜孔阻滯作用和膜表面及膜孔對雜質(zhì)的吸附作用，來達(dá)到對污水中微小顆粒進(jìn)行截留的目的，能夠有效降低污水中懸浮物與濁度，其過濾精度能夠控制在0.001～0.100 μm范圍區(qū)間內(nèi)，在去除細(xì)菌和部分有機(jī)污染物方面有著十分可觀的成效，不僅能夠有效改善和穩(wěn)定水質(zhì)，也能進(jìn)一步提升資源回收率，其回收率最高可達(dá)91%左右。

2.2.3 DTRO

DTRO作為反滲透形式之一，在處理高濃度廢水方面有著明顯成效，在國內(nèi)外垃圾滲濾液等處理工序中廣泛應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的卷式反滲透膜，DTRO膜柱的構(gòu)造核心由碟片式膜片、導(dǎo)流盤、O型橡膠墊圈、中心拉桿和耐壓套管組成；采取開放式流道設(shè)計形式，料液由入口進(jìn)入壓力容器中，再從導(dǎo)流盤與外殼之間的通道向組件的另一端流動，且在法蘭處進(jìn)入導(dǎo)流盤中，液體經(jīng)處理后以最短的距離快速從濾膜流經(jīng)過并180°逆轉(zhuǎn)到另一膜面，導(dǎo)流盤中心槽口負(fù)責(zé)將液體傳輸至下一個導(dǎo)流盤，從而在膜表面形成由導(dǎo)流盤圓周到圓中心，再到圓周，再到圓中心的雙“S”形路線，最后在進(jìn)料端法蘭處流出濃縮液。在特殊水力學(xué)設(shè)計作用下，可使流經(jīng)濾膜表面的處理液形成湍流，提升透過速率以及強(qiáng)化自清洗功能，既能防止膜堵塞和減少濃度極化現(xiàn)象出現(xiàn)，又能有效延長膜的使用期限。此外，膜片上附著的積垢也極易清洗干凈，即使是更加惡劣的進(jìn)水條件，也能很好適應(yīng)[1]。

2.2.4 反滲透(RO)

反滲透是利用一種功能性半透膜，在壓力驅(qū)動作用下溶劑分子可以透過反滲透膜，而溶質(zhì)分子被阻擋的一種過濾方式，也稱之為逆滲透。將壓力施加給膜一側(cè)的料液，其壓力超過料液滲透壓時，會出現(xiàn)溶劑逆著自然滲透的方向作反向滲透的情況，此時膜的低壓側(cè)將得到透過的溶劑；而高壓側(cè)得到濃縮的溶液。出于對催化劑生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的污水中TDS不是穩(wěn)定值綜合考慮，采取二級RO系統(tǒng)設(shè)計，使其將污水中TDS降低，從而保證濃縮水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。膜處理最終清水產(chǎn)水水質(zhì)如表3所示。

表3 膜處理裝置出水水質(zhì)

2.2.5 MVR蒸發(fā)結(jié)晶

預(yù)熱器：溶液預(yù)熱是待蒸發(fā)的溶液在進(jìn)入蒸發(fā)器之前必須要進(jìn)行的工序。凝膠污水MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)采用3個板式換熱器來完成待處理凝膠污水的預(yù)熱工序，此過程熱介質(zhì)為蒸汽冷凝水、不凝氣、鮮蒸汽，其中冷介質(zhì)是凝膠污水，在板式預(yù)熱器中，冷熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，以此來讓凝膠污水達(dá)到預(yù)期預(yù)熱蒸發(fā)溫度；微球污水MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)采用兩個板式換熱器來完成待處理微球污水的預(yù)熱工序，此過程熱介質(zhì)為蒸汽冷凝水、鮮蒸汽，其中冷介質(zhì)是微球污水，冷熱介質(zhì)在板式預(yù)熱器中進(jìn)行熱交換，達(dá)到將微球污水預(yù)熱到蒸發(fā)溫度的效果。

蒸發(fā)器：在蒸發(fā)器中的待蒸發(fā)溶液和熱源蒸汽進(jìn)行換熱，產(chǎn)生蒸發(fā)反應(yīng)。在實際操作過程中，為了達(dá)到預(yù)期處理效果，需要根據(jù)不同溶液的性質(zhì)來選擇不同類型的蒸發(fā)器。比如處理硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液，通常情況下，廢水排放處理系統(tǒng)會選擇由TA1/TA2材質(zhì)制成的強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。

分離器：通過利用分離器來完成蒸汽和液體的分離，在實際操作過程中，同樣根據(jù)不同溶液的性質(zhì)可以選擇不同的分離器，目前所使用的分離器主要包括離心分離器、重力分離器或者有特殊結(jié)構(gòu)的分離器。由于系統(tǒng)蒸發(fā)硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液時會產(chǎn)生結(jié)晶，因此，在蒸發(fā)高濃度溶液時需要采用結(jié)晶分離器，為了防止分離器所析出的結(jié)晶在內(nèi)部沉積，可將錐形封頭裝置在分離器的底部。MVR裝置進(jìn)水質(zhì)量指標(biāo)和出水質(zhì)量指標(biāo)如表4和表5所示。

表4 MVR裝置進(jìn)水質(zhì)量指標(biāo)

表5 MVR裝置出水質(zhì)量

3 結(jié)語

重視和加強(qiáng)煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)廢水零排放處理，不僅是滿足企業(yè)綠色生產(chǎn)需求以及提升經(jīng)濟(jì)效益的有效手段，也是確保行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵，根據(jù)國家下達(dá)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，采取相應(yīng)措施，實現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放，加強(qiáng)新材料、新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，全面提升技術(shù)水平，堅持貫徹綠色發(fā)展理念，進(jìn)一步完善與優(yōu)化煉油催化裂化催化劑生產(chǎn)技術(shù)，為我國煉油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供助力。