張 玉，吉建紅

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）天辰化工有限公司，新疆 石河子832000）

天辰化工有限公司隸屬于新疆天業(yè)集團(tuán)，主要生產(chǎn)聚氯乙烯和燒堿。在天辰化工廠區(qū)內(nèi)建有集中污水處理系統(tǒng)，各工段分別進(jìn)行各類工藝水的內(nèi)部消化，不能消化的部分再進(jìn)入集中污水處理系統(tǒng)。固堿工段引進(jìn)瑞士Bertram 公司整套粒堿生產(chǎn)裝置，對(duì)于固堿生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物工藝水及廢堿等均采取向其他工段輸送及回收處理的方式。

堿分廠回收裝置分散穿插于固堿生產(chǎn)裝置之中，屬于固堿生產(chǎn)的配套工藝水及廢堿回收處理系統(tǒng)，日均回收生蒸汽冷凝水1 200 t，回收蒸發(fā)冷凝水1 800 t，回收廢堿3 t（折百），回收含堿水500 t；根據(jù)工藝水及廢堿含堿量分為熔融堿稀釋單元、冷凝水處理單元、含堿廢水及沖洗水處理單元和廢堿處理單元。主要建設(shè)內(nèi)容包括生蒸汽冷凝水罐、蒸發(fā)冷凝水罐、冷凝水泵、冷凝水換熱器、稀釋堿罐、稀釋堿泵、稀釋堿換熱器、沖洗堿罐、沖洗堿泵、旋轉(zhuǎn)噴射器、沖洗堿換熱器、溶解堿罐、除塵罐、除塵風(fēng)機(jī)、化堿池、沉降池、清液池、發(fā)堿泵、攪拌器、質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備以及稀釋DCS 自動(dòng)控制系統(tǒng)及相應(yīng)儀表、電氣等。

1 工藝概況

根據(jù)燒堿生產(chǎn)工藝流程可知，在堿液蒸發(fā)、濃縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的工藝水以及廢堿，工藝水及廢堿分類見表1。

燒堿生產(chǎn)裝置的水處理系統(tǒng)采用的是分類收集，集中處理的方式?；厥昭b置工藝流程示意圖見圖1。

（1）生蒸汽冷凝水。由二效降膜蒸發(fā)器及升膜濃縮器的熱源和堿液間接換熱后冷凝而成，利用自身壓力通過(guò)管廊自流入公用工程工段原水池作為補(bǔ)水使用。

圖1 回收裝置工藝流程示意圖

表1 工藝水及廢堿分類

（2）蒸發(fā)冷凝水。來(lái)自一效降膜蒸發(fā)器及升膜蒸發(fā)器的含堿蒸汽通過(guò)表面冷凝器冷凝，集中進(jìn)入蒸發(fā)冷凝水罐，部分通過(guò)冷凝水泵送至化鹽工序，剩下的一部分作為設(shè)備、管線的沖洗水水源，一部分經(jīng)過(guò)板式換熱器冷卻后作為堿泵的機(jī)封水，一部分作為配糖用水、增濕用水及現(xiàn)場(chǎng)清洗地面用水等。

（3）含堿水。含堿水由于來(lái)源較多，回收也有所不同。a.蒸發(fā)、濃縮設(shè)備、管線的吹掃水、堿系統(tǒng)停車時(shí)設(shè)備、管線積堿、片堿系統(tǒng)開停車時(shí)設(shè)備、管線的沖洗水進(jìn)入系統(tǒng)原有的稀釋單元，此單元由稀釋堿罐、堿泵、冷卻器、質(zhì)量在線檢測(cè)儀、供水自控閥、出堿調(diào)節(jié)閥共同組成，由DCS 遠(yuǎn)程控制，根據(jù)進(jìn)入單元的堿液濃度，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)水，溶解后的堿液通過(guò)堿泵首先自循環(huán)至濃度為30%，溫度為50 ℃左右，再由堿泵打至溶解堿罐供廠區(qū)內(nèi)部使用；b.堿系統(tǒng)開停車時(shí)設(shè)備、管線的沖洗水、片、粒堿除塵系統(tǒng)的清洗水、片、粒堿包裝現(xiàn)場(chǎng)的沖洗水直接進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)地溝，通過(guò)地溝進(jìn)入廢水池，在廢水池通過(guò)廢水泵循環(huán)后送至碳酸鈉工段作為生產(chǎn)碳酸鈉的原料堿水；c.粒堿系統(tǒng)開停車時(shí)設(shè)備、管線的沖洗水主要為粒堿設(shè)備：造粒塔的沖洗水，粒堿在生產(chǎn)過(guò)程中，造粒塔內(nèi)表面會(huì)聚集較厚的堿殼， 在清洗粒堿造粒塔時(shí)，將造粒塔出口管旋轉(zhuǎn)至粒堿沖洗水罐，將旋轉(zhuǎn)噴射器由造粒塔進(jìn)口放入，再由沖洗堿泵將沖洗水罐的沖洗水送至造粒塔再通過(guò)旋轉(zhuǎn)噴射器進(jìn)行造粒塔內(nèi)壁的沖洗，再通過(guò)板式換熱器冷卻，如此循環(huán)，待造粒塔清洗完畢后，由沖洗水泵將沖洗水打至事先安排好的堿車后送入其他工段使用。

（4）廢堿回收主要由化堿系統(tǒng)和稀釋系統(tǒng)完成?；瘔A系統(tǒng)主要由化堿池、沉降池、清液池、化堿泵、攪拌器組成，片堿開、停車時(shí)產(chǎn)生的廢堿通過(guò)片堿機(jī)傾槽進(jìn)入事先放好的溢流桶內(nèi)，再由叉車送至化堿池，向溢流桶內(nèi)通入蒸汽，以蒸汽溶解廢堿，溶解之后進(jìn)入化堿池通過(guò)攪拌之后溢流入沉降池，最后進(jìn)入清液池通過(guò)堿泵裝車送至其他工段使用；片、粒堿開停車時(shí)的廢堿及不合格堿， 由叉車送至現(xiàn)場(chǎng)吊裝口，經(jīng)行車送至二樓溶解系統(tǒng)進(jìn)堿口，最后由操作人員加入稀釋系統(tǒng)進(jìn)行再稀釋。

2 運(yùn)行存在問題

天辰化工堿分廠的工藝廢水及廢堿回收系統(tǒng)主要回收堿系統(tǒng)在生產(chǎn)片、粒堿過(guò)程中產(chǎn)出的工藝水及廢堿，使得整套燒堿裝置能夠達(dá)到節(jié)能減排、循環(huán)利用的目的，運(yùn)行中存在如下問題。

（1）廢堿不能及時(shí)消化。自2008 年9 月粒堿系統(tǒng)開車開始，堿系統(tǒng)配套的回收系統(tǒng)也開始投入運(yùn)行，由于粒堿生產(chǎn)裝置為當(dāng)時(shí)世界單套產(chǎn)能最大的燒堿裝置，其中粒堿系統(tǒng)造粒塔、粒堿全自動(dòng)包裝機(jī)都是初次設(shè)計(jì)、使用，因此存在粒堿系統(tǒng)頻繁開、停車及系統(tǒng)切換， 在每次切換時(shí)就會(huì)有大量的廢堿、沖洗水產(chǎn)生。

（2）蒸汽冷凝水不符合相關(guān)工段的工藝參數(shù)要求。蒸汽冷凝水通過(guò)DN100 的碳鋼管進(jìn)入公用工程原水池，由于冷凝水壓力、溫度過(guò)高，使得原水池內(nèi)水溫升高明顯，嚴(yán)重影響原水池后續(xù)流程的進(jìn)行，只能暫停蒸汽冷凝水進(jìn)入原水池，同蒸發(fā)冷凝水一起送去化鹽工序。

（3）蒸發(fā)冷凝水二次排放。蒸發(fā)冷凝水在輸送去鹽水化鹽時(shí)，鹽水由于離子膜工段返回淡鹽水、反沖洗水及機(jī)封水回收，對(duì)于回收裝置的蒸發(fā)冷凝水需求量相對(duì)不高，所以富余的冷凝水直接通過(guò)鹽水地溝送去集中污水處理工段。

（4）沖洗水回收困難?；厥昭b置中的片堿部分沖洗水統(tǒng)一通過(guò)地溝進(jìn)入廢水池，在廢水池內(nèi)自循環(huán)后通過(guò)檢測(cè)堿含量后通過(guò)廢水泵送至碳酸鈉工段；在片堿生產(chǎn)裝置運(yùn)行異常時(shí)，往往有大量的沖洗水產(chǎn)生，且出現(xiàn)沖洗水濃度不合格，廢水池已滿的情況，需要及時(shí)將廢堿水打出，造成堿含量不穩(wěn)定的情況，隨著此系統(tǒng)的運(yùn)行，在2012 年出現(xiàn)管線堵塞的情況，主要為碳酸鈉堵塞，無(wú)法輸送，直接通過(guò)地溝送至污水處理工段處理。

（5）機(jī)封水進(jìn)入地溝。堿分廠堿泵機(jī)封水采用蒸發(fā)冷凝水供應(yīng)，真空泵機(jī)封水由一次水供應(yīng)，之后均進(jìn)入地溝直接進(jìn)入廢水池，加大了廢水池的處理壓力，在廢水池去碳酸鈉管線堵塞后，此部分水也直接通過(guò)地溝送至污水處理工段進(jìn)行處理。

回收裝置在運(yùn)行期間，由于各個(gè)單元之間相互獨(dú)立，各單元工藝流程存在缺陷、對(duì)于相關(guān)工段的消化能力估計(jì)不足，使得回收裝置運(yùn)行效果不佳。

3 回收系統(tǒng)的工藝改造思路分析

（1）通過(guò)對(duì)蒸汽冷凝水進(jìn)行降溫、降壓處理使之達(dá)到原水池的溫度及壓力要求，進(jìn)入原水池作為補(bǔ)水。蒸汽冷凝水由來(lái)自天辰電廠的蒸汽通過(guò)換熱冷凝而成，全程沒有直接接觸物料，冷凝水的工藝指標(biāo)接近純水指標(biāo)，但是由于冷凝水高溫高壓（140 ℃，0.8 MPa），對(duì)公用工程原水池在溫度和壓力上造成了影響，因此，根據(jù)原水池補(bǔ)水水質(zhì)要求，考慮到蒸汽冷凝水屬于高壓、過(guò)熱水，需要對(duì)蒸汽冷凝水進(jìn)行泄壓及降溫處理后再進(jìn)入原水池，即考慮新增閃蒸塔、緩沖罐、換熱器、動(dòng)力泵；新疆冬季寒冷，廠房?jī)?nèi)均供有暖氣，在冬季可增加冷凝水與暖氣機(jī)組換熱流程，使蒸汽冷凝水先同堿分廠自備采暖機(jī)組進(jìn)行換熱后再進(jìn)入閃蒸塔進(jìn)行后續(xù)處理，以充分利用余熱。

（2）改變片堿開停車廢堿回收方式，取消溢流桶及化堿池， 同時(shí)增加粒堿包裝機(jī)沖洗水回收裝置，借助稀釋系統(tǒng)，使開停車廢堿及沖洗水直接進(jìn)入稀釋單元，進(jìn)行封閉稀釋溶解；其次，改變粒堿造粒塔沖洗廢堿及廢堿水的去向， 使之進(jìn)入稀釋系統(tǒng)， 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的不合格廢堿進(jìn)入稀釋系統(tǒng)進(jìn)行稀釋；對(duì)于含堿廢水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，增加粒堿包裝機(jī)、片堿包裝機(jī)沖洗水回收槽、緩沖池、攪拌器、動(dòng)力泵，廢水池罐等，借助稀釋系統(tǒng)，使開停車廢堿及沖洗水直接進(jìn)入稀釋單元， 進(jìn)行封閉稀釋溶解；取消化堿池，新增堿棧臺(tái)溶解堿罐通過(guò)堿泵去碳酸鈉的管線。 充分利用現(xiàn)有稀釋單元的先進(jìn)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全封閉回收廢堿及含堿水，杜絕安全隱患。

（3）改進(jìn)收集系統(tǒng)，取消廢水池去碳酸鈉管線，變更碳酸鈉再生堿液輸送途徑，整合現(xiàn)場(chǎng)含堿水及化堿單元，提高自動(dòng)控制程度，實(shí)行全封閉運(yùn)行。

（4）根據(jù)蒸發(fā)冷凝水各項(xiàng)指標(biāo)，考慮作為循環(huán)水池的補(bǔ)水。循環(huán)水工段的補(bǔ)水量較大，是化工廠的一次水用水大戶，以全年平均值計(jì)算，循環(huán)水工段補(bǔ)水量為296 m3/h。循環(huán)水池與蒸發(fā)冷凝水指標(biāo)對(duì)比見表2。

表2 循環(huán)水池與蒸發(fā)冷凝水指標(biāo)對(duì)比

從表2 分析得知，蒸發(fā)冷凝水中各項(xiàng)指標(biāo)除總鐵含量有微小的超標(biāo)外，其他各指標(biāo)均在范圍內(nèi)，考慮到循環(huán)水工段補(bǔ)水量為蒸發(fā)冷凝水送水量四倍之多，這個(gè)超標(biāo)可以完全補(bǔ)償，故蒸發(fā)冷凝水作為循環(huán)水的補(bǔ)水是合格的，通過(guò)公用工程管廊在輸送至鹽水工段時(shí)取分支輸送至循環(huán)水池，鹽水工段加裝調(diào)節(jié)閥，根據(jù)實(shí)際用量調(diào)節(jié)，剩余的蒸發(fā)冷凝水再進(jìn)入循環(huán)水池，循環(huán)水池的補(bǔ)水也由調(diào)節(jié)閥控制，可自動(dòng)根據(jù)液位調(diào)節(jié)補(bǔ)水量。

4 改造后的效果

回收裝置改造后工藝流程框圖見圖2。

（1）蒸汽冷凝水單元。對(duì)蒸汽冷凝水進(jìn)行處理后，改變蒸汽冷凝水的去向，不再變相的成為鹽水工段的廢水，實(shí)現(xiàn)了蒸汽冷凝水的回收，減輕了污水處理工段的壓力；同時(shí)，此部分水各項(xiàng)指標(biāo)都接近純水指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了降低成本、循環(huán)利用的目的。

（2）蒸發(fā)冷凝水單元。在堿分廠內(nèi)部，在利用蒸發(fā)冷凝水作為堿泵機(jī)封水后，對(duì)流進(jìn)地溝的機(jī)封水新建機(jī)封水回收小單元，確保機(jī)封水不會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)導(dǎo)致含堿量升高而腐蝕機(jī)封；在對(duì)外輸送上，根據(jù)蒸發(fā)冷凝水的工藝指標(biāo)，尋求相關(guān)工段（循環(huán)水池）的有效利用。

（3）廢堿及含堿水回收。利用現(xiàn)有回收裝置中集中控制度較高的稀釋系統(tǒng)，以此進(jìn)行各個(gè)部分的廢堿、含堿廢水的回收，同時(shí)在各部分之間形成有效聯(lián)合，大大提高了回收率，針對(duì)相關(guān)工段的用堿情況，更是通過(guò)改變供應(yīng)再生堿液的方式，化被動(dòng)為主動(dòng)，提高了工作效率，降低了工作強(qiáng)度。

圖2 回收裝置改造后工藝流程框圖

（4）生產(chǎn)異常時(shí)，所有工藝水存在指標(biāo)不符情況下，根據(jù)實(shí)際設(shè)置事故管線，確保使用工藝水的安全，避免影響相關(guān)工藝流程的正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一年多的跟蹤，該回收裝置運(yùn)行平穩(wěn)。通過(guò)項(xiàng)目的成功運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了工藝水的有效利用，杜絕了二次排放；有效減輕了污水處理工段的處理壓力；同時(shí)，由于回收裝置所輸送的工藝水基本為蒸發(fā)之后的冷凝水，具有雜質(zhì)少、綜合指標(biāo)良好等特點(diǎn)，為相關(guān)用水工段使用提供了方便，減少了設(shè)備、管線的故障率，相應(yīng)的也就延長(zhǎng)了設(shè)備、管線等的使用壽命；拓展了在化工生產(chǎn)中對(duì)于工藝水回收的思路，對(duì)于新疆天業(yè)集團(tuán)所屬120 萬(wàn)t/a 聚氯乙烯配套100 萬(wàn)t/a 離子膜燒堿聯(lián)合項(xiàng)目的過(guò)程循環(huán)起到了良好的示范作用。工藝水的有效利用，大大減少了一次水的使用量，為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了有力的保證。