(中原油田分公司石油化工總廠，河南濮陽 457165)

1 前言

石化企業(yè)是用水大戶，中原油田石化總廠地處缺水的中原地區(qū)，隨著企業(yè)的發(fā)展和裝置規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)水的需求量逐漸加大。保證優(yōu)良的水源水質(zhì)、充足的水量是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件，回收處理再利用一切可利用的回水是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。凝結(jié)水是由蒸汽做功之后凝結(jié)而成，在生產(chǎn)中因蒸汽系統(tǒng)的凝汽器滲漏、金屬腐蝕產(chǎn)物的污染、熱用戶返回水的雜質(zhì)污染使凝結(jié)水的水質(zhì)下降，不能直接回用于鍋爐給水。

凝結(jié)水回用，是鍋爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水和減少運(yùn)行費(fèi)用的最有效方法。凝結(jié)水的熱量可達(dá)蒸汽總熱量的20% ～30%，凝結(jié)水雖然被污染，但比工業(yè)水的水質(zhì)要好得多，容易處理、費(fèi)用低，可以大幅度降低鍋爐水處理的運(yùn)行費(fèi)用。

2 冷凝水現(xiàn)狀

根據(jù)節(jié)水減排的要求，石化總廠對(duì)全廠凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，目前全廠已回收的蒸汽凝結(jié)水量為40～50 t/h。這些回收的蒸汽凝結(jié)水，大大提高了熱能利用效率，節(jié)約了能源，減輕了水處理站的負(fù)擔(dān)。但是這些未經(jīng)處理的凝結(jié)水常常呈酸性、含油量和含鐵量都大大超標(biāo)，給系統(tǒng)中的鍋爐、輔機(jī)和其他設(shè)備的安全運(yùn)行帶來了嚴(yán)重威脅。因此本項(xiàng)目對(duì)回收的凝結(jié)水進(jìn)行除油、除鐵處理，以達(dá)到鍋爐進(jìn)水要求。

3 冷凝水處理的技術(shù)原理和工藝流程

3.1 技術(shù)原理

在蒸汽凝結(jié)水不降溫的條件下，運(yùn)用活性分子膜超微過濾組合帶大量官能團(tuán)的復(fù)合碳纖維吸附方法，能夠有效去除凝結(jié)水中游離態(tài)、機(jī)械分散態(tài)、乳化態(tài)、溶解態(tài)各種烴類及其衍生物。同時(shí)在活性分子膜和復(fù)合碳纖維微孔內(nèi)官能團(tuán)的作用下，脫除水中的二、三價(jià)金屬離子，使凝結(jié)水達(dá)到鍋爐給水要求。

3.2 工藝流程

我廠回收的蒸汽凝結(jié)水分為三路:綜合冷凝回水、特油冷凝回水和汽輪機(jī)冷凝回水。由各生產(chǎn)裝置收集的綜合凝結(jié)水經(jīng)在線甄別系統(tǒng)，與特油冷凝回水混合后進(jìn)入換熱器，與軟化水換熱后，再與汽輪機(jī)凝結(jié)水混合進(jìn)入原水箱，經(jīng)原水泵提升后依次進(jìn)入超微過濾器、纖維吸附罐脫除機(jī)械雜質(zhì)、油和高價(jià)金屬離子，合格的凈化水經(jīng)凈水泵進(jìn)入除氧器。

3.2.1 原水箱

凝結(jié)水首先進(jìn)入原水箱，原水箱實(shí)際上可稱為油水分離器。凝結(jié)水從布水裝置進(jìn)入原水箱，布水裝置有兩個(gè)作用:一是使進(jìn)水均布;二是降低水的湍流速度，延長(zhǎng)凝結(jié)水在原水箱內(nèi)的有效停留時(shí)間，使游離態(tài)和機(jī)械分散態(tài)油更易與水分離。原水箱上部設(shè)有溢流堰，利用物理沉降作用，可將大部分游離態(tài)及機(jī)械分散態(tài)油除去，使水中油含量降到50 mg/L以下。

3.2.2 在線甄別系統(tǒng)

本系統(tǒng)由探頭、電纜、信號(hào)線和工控機(jī)組成。工控機(jī)中裝有模糊控制平臺(tái)程序，各探頭在此程序控制下運(yùn)行。各單元均可根據(jù)各自的運(yùn)行情況來進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)出現(xiàn)大量泄漏時(shí)，凝結(jié)水中的油和離子含量會(huì)明顯超標(biāo)。這套原水在線甄別控制系統(tǒng)就會(huì)在數(shù)秒鐘內(nèi)檢測(cè)出來，并迅速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，命令控制系統(tǒng)將嚴(yán)重污染的原水切出系統(tǒng)，提高裝置抗沖擊性，保證裝置安全。

3.2.3 超微過濾器

3.2.3.1 主要作用

一次性截留Φ≥0.1μm的全部微粒;截留95%的膠體微粒;以化合形式截留部分高價(jià)金屬離子;去除機(jī)械分散態(tài)油和部分乳化油。

3.2.3.2 原理

超微過濾器選用耐高溫過濾元件，用化學(xué)藥劑在微孔內(nèi)覆蓋搭橋，是吸附、表面過濾、深層過濾相結(jié)合的一種過濾方式。過濾機(jī)理主要是化合、慣性沖撞、擴(kuò)散和截留。這樣不僅可以起到物理過濾作用，還有吸附作用，可除去乳化態(tài)、溶解態(tài)的油及金屬離子。

3.2.3.3 再生

超微過濾器采用半再生方法，一般24 h再生一次，再生用的是0.8 MPa的低壓蒸汽，對(duì)超微過濾器進(jìn)行反向清洗，使其中的分子膜和官能團(tuán)得以再生。

圖1所示為集中拉底后的一期進(jìn)路，兩幫控制較好，工區(qū)對(duì)進(jìn)路兩底角清理非常干凈。進(jìn)路回采結(jié)束后集中拉底在一期進(jìn)路中的應(yīng)用初見成效。隨后，工區(qū)又對(duì)53#進(jìn)路、18#進(jìn)路和48#進(jìn)路這三條一期進(jìn)路進(jìn)行了集中拉底，都取得了很好的效果，圖2、3、4是這三條進(jìn)路拉底后的情況。

在一個(gè)超微過濾器進(jìn)行反洗的時(shí)候，其余超微過濾器繼續(xù)工作，對(duì)纖維吸附罐供水。

3.2.4 纖維吸附罐

3.2.4.1 主要作用

纖維吸附罐屬精密過濾裝置，主要過濾元件為帶有大量官能團(tuán)的纖維吸附氈。去除剩余的油和無機(jī)離子，使水中油含量降至1 mg/L以下，總鐵含量降至50μg/L。

3.2.4.2 特點(diǎn)

該裝置所選的吸附劑由復(fù)合吸附纖維氈制成。具有細(xì)孔結(jié)構(gòu)密集和比表面積巨大、吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，纖維氈經(jīng)活化加入各種官能團(tuán)。

纖維吸附罐同超微過濾器一樣，采用半再生方法，通過對(duì)纖維吸附罐反吹，使其中的復(fù)合纖維進(jìn)行脫附，使官能團(tuán)得以再生。

3.2.5 DCS 控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)。包括在線電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)、模擬人工智能的模糊控制平臺(tái)和可靠的DCS控制系統(tǒng)。采用邏輯時(shí)序及程序控制，各單元既可以根據(jù)各自的運(yùn)行情況來進(jìn)行自動(dòng)控制，又可以相互配合、協(xié)同作戰(zhàn)、統(tǒng)一成一個(gè)完整的系統(tǒng)。保證裝置的安全，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 進(jìn)出水質(zhì)要求

進(jìn)水水質(zhì)見表1，凈化水水質(zhì)要求見表2。

表1 進(jìn)水水質(zhì)要求

表2 凈化水水質(zhì)要求

5 運(yùn)行評(píng)價(jià)

冷凝水回收處理裝置投產(chǎn)后進(jìn)行了裝置標(biāo)定。在標(biāo)定過程中，裝置最大處理量達(dá)到60 t/h;最小處理量為27 t/h，說明裝置操作彈性大，各項(xiàng)操作參數(shù)指標(biāo)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，凈化水質(zhì)量合格。

本凝結(jié)水處理裝置，采用DCS集散控制系統(tǒng)，能夠及時(shí)監(jiān)控和調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，采集相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。在線水中油檢測(cè)、pH值和電導(dǎo)儀，能自動(dòng)切換流程，自動(dòng)化水平較高。經(jīng)處理后的凝結(jié)水含油，鐵離子指標(biāo)均能達(dá)到中壓鍋爐水質(zhì)要求。既回收了水，又回收了熱量，節(jié)水節(jié)能效果明顯。

該工藝技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、投資少、回收快，具有較好的性價(jià)比，無工藝廢氣、廢渣排放，在企業(yè)的節(jié)能降耗、節(jié)水減排工作中，起到了積極推動(dòng)作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

6.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

50 t/h冷凝水回收處理裝置投產(chǎn)后，每小時(shí)平均回收處理冷凝水42 t/h左右。年運(yùn)行按8 000 h計(jì)算，按處理后凝結(jié)水95℃與常溫25℃下熱能差值折算成100元/t(廠內(nèi)部結(jié)算價(jià))中低壓蒸汽熱量，可計(jì)算出凝結(jié)水熱值為10.75元/t，可節(jié)約資金361.2萬元;軟化水與凝結(jié)水進(jìn)行熱交換后進(jìn)除氧器，軟化水溫度由常溫25℃提高到60℃，以軟化水每小時(shí)45 t左右，年運(yùn)行按8 000 h計(jì)算，按60℃的軟化水與常溫25℃下熱能差值折算成100元/t(廠內(nèi)部結(jié)算價(jià))中低壓蒸汽熱量，可計(jì)算出軟化水熱值為5.4元/t;可節(jié)約資金194.4萬元。凝結(jié)水回收處理系統(tǒng)投用后，蒸汽冷凝回水回收量的增加，大大節(jié)約了軟化水耗量，每小時(shí)可節(jié)約軟化水10 t，現(xiàn)軟化水10元/t(廠內(nèi)部結(jié)算價(jià))，每年可節(jié)約資金80萬元。年運(yùn)行成本費(fèi)17.29萬元(包含汽、電、管理費(fèi));設(shè)備折舊費(fèi)用33萬元;年節(jié)約費(fèi)用:361.2+194.4+80－17.29－33=585.31 萬元。裝置總投資340萬元，靜態(tài)投資回收期0.58年。

6.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

凝結(jié)水回收處理系統(tǒng)投用后，經(jīng)處理后的凝結(jié)水含油量小于1 mg/L，總鐵含量降至小于50μg/L。完全滿足鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，延長(zhǎng)了鍋爐的使用壽命。同時(shí)減少了全廠軟化水、除氧水管網(wǎng)腐蝕。

7 結(jié)論

該項(xiàng)目采用了在線甄別、自動(dòng)精處理、自動(dòng)預(yù)膜、DCS控制等系統(tǒng)，優(yōu)化了工藝流程，提高了裝置技術(shù)水平;項(xiàng)目實(shí)施后，石化總廠冷凝水得到了回收處理，高質(zhì)水得到了合理利用，延長(zhǎng)了用水設(shè)備的使用壽命，每年可為石化總廠節(jié)約成本585.31萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。