高温凝结水回收精处理工艺可行性探讨

郭海峰 伏安林（大庆炼化公司）

高温凝结水回收精处理工艺可行性探讨

郭海峰 伏安林（大庆炼化公司）

炼化公司高温凝结水利用目前存在高温低用现象，为解决这一问题，应用高温凝结水精处理回收工艺对系统进行了优化。高温凝结水精处理技术可直接回收高温凝结水，最大限度地节约热能；高温凝结水精处理装置性能可靠、处理精度高，出水达到国家高压锅炉进水标准。应用高温凝结水精处理回收工艺每年公司可回收效益191.9万元，具有较高的经济价值和推广价值。

高温凝结水精处理 系统优化 热能优化利用

目前，大庆炼化公司各分厂回收的凝结水大部分汇合到1#换热站，经泵输送到7#换热站含油凝结水罐，除油除铁后送到化学水站生水罐。7#换热站的凝结水的除油能力为150t/h，除铁能力100t/h，且除油除铁设备的耐温能力为80℃以下。回收的凝结水温度为130~160℃，首先将温度降到80℃以下，进凝结水除油除铁设备，处理后回化学水站生水罐，与生水混合将温度降到40℃以下进入水处理设备，处理后的脱盐水在动力车间除氧器中加热到104℃，在频繁的升温降温过程中，不仅浪费了热能，并且增加了水处理的费用。

1 含油凝结水回收装置工艺现状及问题分析

1.1 含油凝结水回收装置现状及工艺流程

外网车间目前投用含油凝结水除油装置，HK系列高效除油装置，单套除油设施分为三级，串联运行。A级除油罐内设复合截油和动态阻油填料，主要去除悬浮油和大颗粒油。B级除油罐内为复合除油填料，对油进行粗粒化和乳化，最后扫描去除油。C级为扫描复合滤除体和终端禁油保护装置，保证出水中含油达到工艺要求，除油装置设计承受凝结水温度在80℃以下。

目前共有三套除油设施，单套除油设施处理量为50t/h。2008年9月对第一、二套除油设施进行改造，在前端增设了预屏障及除铁设施，经过6个月运行监测，除油效果及处理量均满足生产要求。

1.2 目前含油凝结水回收装置及工艺流程存在问题

1）高温凝结水热能浪费。现使用HK系列高效除油装置，因除油填料材质原因，凝结水温度控制在80℃以下，导致原120~150℃高温凝结水必须降温至80℃以下，方可进行除油处理，造成大量热能浪费。

2）夏季运行时凝结水降温困难。夏季运行时，原给高温凝结水换热降温的采暖水系统停运，冷介质减少，伴热水系统换热能力有限，控制除油装置入口凝结水温度在80℃以下困难。

3）凝结水未按质回收充分利用。目前炼化公司马鞍山生产区部分含油和不含油高温凝结水采用集中回收方式，导致部分水质好的高温凝结水未按质回收利用，同时造成除油装置负荷高，高峰期时处理难度大。

2 高温凝结水精处理装置的技术优势以及相关产业应用

此次高温凝结水回收工艺可行性探讨，主要针对高温凝结水精处理回收工艺，具体情况如下。

2.1 高温凝结水精处理技术特点

1）直接回收高温凝结水，最大限度地节约了热能。

2）材料寿命长，不需要定期维护，运行成本低，节约了人力物力。

3）自动化程度高，操作简单。

4）处理精度高，达到国家高压锅炉进水标准。

2.2 高温凝结水精处理工艺流程

高温凝结水精处理工艺见图1。

图1 高温凝结水精处理工艺流程图

2.2.1 在线甄别系统

本系统由在线测量单元和PLC组成。PLC可实现时序控制，各在线测量单元在此程序控制下运行。模糊控制平台的强容错设计使任一在线测量单元出现故障时都不会影响系统对原料水污染程度的判断。当实际进水指标超过设定值时，系统报警并自动切除超标水。提高了装置的抗冲击性，保证了装置的安全。见图2。

图2 在线甄别系统示意图

2.2.2 超微过滤器

1）超微过滤器作用。截流全部悬浮物大部分胶体和部分离子保障复合碳纤维的工作条件，并延长碳纤维官能团的寿命。一次性截留ϕ≥0.1μm的全部微粒；截留95%的胶体微粒（0.001≤ϕ≤0.1μm）；截留部分高价金属离子；去除余量机械分散态油和部分乳化油，使水中油含量降至5~6 mg/L。

2）超微过滤器原理。一化合：使用带有高价金属化合剂的高分子化合物为预膜药剂，在过滤管表面形成骨架，骨架上的官能团以化合的方式截留铁等高价金属离子。二惯性冲撞：由于杂质与微孔孔道壁接触而被捕获。三扩散：杂质颗粒做布朗运动离开流线和微孔孔道壁接触而被捕获。四表面过滤：杂质颗粒比微孔孔道大而被截留。

3）超微过滤器示意图。选用耐高温过滤元件，应用中能环科专有技术，用化学药剂在微孔内覆盖搭桥。是吸附、表面过滤、深层过滤相结合的一种过滤方式。过滤机理主要是化合、惯性冲撞、扩散和截留。这样不仅可以起到物理的过滤作用，还有范德华力及共价键的吸附作用。可除去乳化态、溶解态的油及高价金属离子[1]，见图3。

图3 过滤管上的微孔及高分子骨架

4）超微过滤器再生。超微过滤器再生采用半再生方法，一般设定在纤维吸附罐再生触发后1h，利用160～260℃的高温蒸汽对超微过滤器进行分步升温，反向冲洗完成再生过程。在一个超微过滤器进行反洗的时候，其余超微过滤器继续工作，对纤维吸附罐供水。

2.2.3 纤维吸附罐

1）纤维吸附罐作用：精密吸附进一步去除无机离子、硅、有机物。属精密过滤装置，主要为带有大量官能团的活性纤维吸附毡；去除剩余的油，使水中油含量降至1mg/L以下（特殊需求可达0.3 mg/L以下）；去除无机离子，使总铁含量降至50 μg/l。

2）纤维吸附罐原理：纤维吸附罐内所选的吸附剂由复合吸附纤维毡制成。具有细孔结构密集和比表面积巨大、吸附能力强等特点，比表面积为1600m2/g，吸苯质量分数：60%，吸碘质量分数：1.5。纤维毡经活化加入各种官能团，这些官能团可根据各厂凝结水不同水质情况（以现场检测为准）作不同的活化工艺[1]。

3）纤维吸附罐再生：纤维吸附罐同样采用半再生方法，由时间控制再生程序。根据累计流量与水中油累计值的乘积与时钟发生器触发。同时具备切换手控功能。利用160～260℃的高温蒸汽对纤维吸附罐进行分步升温，反向冲洗。以使其中的复合纤维进行脱附，使官能团得以再生。在一个纤维吸附罐进行反洗的时候，其他纤维吸附罐正常运行。

4）高温精处理装置进、出水质要求进水水质要求见表1，出水水质要求见表2。

表1 进水水质

表2 出水水质

2.3 实验前后化验数据对比

实验前后化验数据对比见图4、图5。

图4 处理前后含油数据曲线图

图5 处理前后铁含量数据曲线图

实验分析结果，凝结水含油量处理前为2.1~ 12.1mg/L，处理后＜0.30mg/L；凝结水含铁量处理前为0.20~0.65mg/L，处理后0~0.20mg/L。

3 采用高温凝结水精处理技术的可行性分析

3.1 使用高温凝结水精处理技术需要进行系统优化改造

3.1.1 改造后含油凝结水回收系统优化原则

将相对含油和杂质量少的凝结水通过新铺管线汇合后，经换热器换热降温（控制温度≤95℃），进入七换含油凝结水罐（T1311），然后经高温凝结水精处理装置进行处理，处理合格后凝结水直接回到锅炉除氧器使用，减少回收和利用过程中的热量损失。

3.1.2 含油凝结水优化后含油及杂质量少的凝结水

1）进化学水站生水罐的凝结水有两路。

◇L架、润滑油及炼油二厂管廊工艺伴热汇合后直接进化学二站生水罐，温度较高130~160℃，本次改造直接回原水罐，为防止原水罐冒汽量过大，进罐前先与7#换热站除油除铁设备的外输凝结水换热后再进原水罐，这部分水量为30t/h左右。

◇8#换热站凝结水回水经泵增压后输送到化学一站生水罐，沿途单体凝结水回收器、丙烯腈V406、乙腈凝结水汇合到这条管道。新增的硫铵排凝回收站的凝结回水也将汇合到这条管道总水量考虑到聚丙烯二期扩建将达到40t/h左右。

2）平衡后的水量在70t/h左右，其它的水量考虑含油及杂质比较少的凝结水。由于厂内凝结水大部分汇合到1#换热站，拟从1#换热站新敷设一条凝结水管道至新增高温凝结水精处理原水罐，回收部分含油及杂质比较少的凝结水。

3）此外，小包装西侧排凝站及5#换热站东侧排凝站原流程是回5#换热站，与润滑油区凝结水混合后回1#换热站。考虑到该部分排凝水水质较好，本次改造新敷设一条DN100的管道将该部分凝结水直接回收到7#换热站新增高温凝结水精处理罐。

3.2 含油凝结水与高温凝结水精处理装置进水水质数据对比

进水水质数据对比见表3。

表3 进水水质数据对比表

3.3 采用高温凝结水精处理技术经济效益分析

按高温凝结水87.4t/h回收进行计算，自110℃降温至40℃，然后再自40℃升温至104℃损失热量，Q损失为39.189×109kJ。1t蒸汽所含的焓值279.96×104kJ，高温凝结水的热损失相当于1.4009×104t蒸汽，折合191.9万元。

4 结论

通过理论分析可以看出，高温凝结水精处理装置的性能可靠，在高温含油凝结水的热能回收上，是目前含油凝结水除油装置无法比拟的，解决了炼化公司高温凝结水高温低用问题，提高炼化公司整体的用能水平，具有实际应用价值。

[1]杨宇程,吴冬蕾.凝结水高温回收利用技术深探讨[J].化工进展,2011(9).

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.07.003

2012-04-01）

郭海峰，1988年毕业于广东石油学校，工程师，从事基层技术工作，E-mail：guohaif@petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆炼化公司动力一厂外网车间，163411。