石油化工企业除盐水工艺简析

刘智超

一、处理工艺简介：

除盐水装置是由预处理系统、一级除盐系统、二级除盐系统、再生系统、中和系统组成。

（1）预处理系统：采用高效过滤器和活性炭过滤器串联运行的方案。一级过滤设置高效过滤器3台，二级过滤设置活性炭过滤器5台。生水经过换热后送至水压式高效纤维过滤器，去除水中大部分悬浮物等杂质。过滤后的水汇集到母管送至活性炭过滤器，活性炭过滤器内部装有椰壳净水活性炭，可去除水中有机物和游离氯。

（2）一级除盐水系统：采用三个系列单元制，阳双室浮动床离子交换器、阴双室浮动床离子交换器、除碳器及水箱。

（3）二级除盐水系统：采用混合离子交换器。正常工况下2个系列运行，1个系列再生或备用。

（4）再生系统：阳双室浮动床离子交换器、阴双室浮动床离子交换器及混合离子交换器的再生用酸、碱溶液分别为31%HCL和30%NaOH.由高位酸、碱储罐自流到各自的酸碱计量箱计量，酸、碱经计量泵加压后，用再生水稀释至规定的浓度再经过管道混合器混合后分别注入阳床、阴床、混床。

（5）中和系统：为减少酸碱废液对环境的污染，在水处理站内设中和池，配套中和水泵。酸、碱再生废液全部排至中和池，中和后由中和水泵排至生产废水处理系统。

二、工艺流程原理简述：

1.高效纤维过滤原理和作用：

高效纤维过滤器设备内部装有纤维填料，设备内部设置了两块多孔板，其中上孔板活动、下孔板固定，纤维束被规律地固定在两块板中间。过滤时水流自上而下将纤维层压缩，可实现理想的深层过滤；反洗时，水流自下而上将纤维层展开，保证了清洗的效果。高效纤维过滤的主要作用是用来去除水中大部分悬浮物等杂质。

2.活性炭过滤原理和作用：

1）对氯的吸附原理

活性炭对氯的吸附，主要是由于活性炭表面对氯的水解起了催化作用，促使游离氯的水解和产生新生态氧的过程加速。其反应式如下：

这里产生的[O]可以和活性炭中的碳或其它易氧化组分相互反应而得以去除：

3.除有机物原理

由于活性炭的比表面积很大，加之表面又布满了平均直径为2～3nm的微孔，所以活性炭具有很高的吸附能力，且活性炭具有与外来分子或基团发生化学作用的趋势等特性，因此活性炭对某些有机物有较强的吸附能力。通过活性炭过滤器的过滤，可以除去水中60%～80%胶体物质，50%左右铁和50%～60%有机物等。

由上可知，活性炭过滤的主要作用有两个：

（1）利用活性炭的活性表面除去水中的游离氯，避免水处理系统中的离子交换树脂，特别是阳离子交换树脂受到游离氯的氧化作用；

（2）除去水中的有机物，以减轻有机物对强碱性阴离子交换树脂的污染。

4.离子交换原理

离子交换就是利用树脂中的可交换离子与水中同电符的杂质离子进行交换从而达到清除水中杂质离子的目的。阳树脂中可交换的离子为氢离子H+，当水中的杂质阳离子Ca2+、Mg2+、Na+、K+等与阳树脂接触时树脂中的H+被水中杂质阳离子置换，H+被释放到水中，水中的杂质阳离子被吸收到树脂上。

生水经H+离子交换后，碳酸氢盐都转化成了碳酸

当水中PH值低于4.3时水中的碳酸化合物全部以游离CO2存在，这些游离的CO2可以看作是溶解在水中的气体，因此只要降低水面上的CO2分压力就可以除去CO2。在脱碳塔中，阳床出水与空气充分接触，由于空气中CO2分压很小，因此水中CO2就被释放到空气中并随之排出。

阴树脂中可交换的离子为OH-离子，当水中的杂质阴离子HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-、SiO2-等与阴树脂接触时，树脂中的OH-被水中的杂质阴离子置换，OH-释放到水中与H+结合成水，杂质阴离子则被吸附到阴树脂上。

当树脂中大部分的可交换的离子被水中同电符的杂质离子取代后，出水水质超标，此时称为树脂失效，必须对树脂进行再生还原，由于上述反应是可逆的，所以用H+对阳树脂进行再生，用OH-对阴树脂进行再生，再生后的树脂恢复其工作能力可以重复利用。

5.除二氧化碳器工作原理

除二氧化碳器设置在阳床出口处。原水经过H型阳离子树脂交换后，水中的阳离子几乎都变成了H+离子，pH值明显降低，此时水中含有的HCO3-和H+反应的碳酸平衡向生成CO2方向移动。

这样就产生了大量的游离的CO2，CO2容易腐蚀金属，并且在除盐系统中会增加阴树脂的负担，因此在离子交换中要去除游离CO2。

除二氧化碳器是根據亨利定律的原理，其内容如下：

亨利定律：在一定温度下，当气、液两相达到平衡时，单位体积水中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。如果用某种方法降低液面上该气体的分压力，气、液两相平衡会被打破，该气体就会由水中离析出来达到液面上，增加液面上该气体的分压力，直至气液两相达到新的平衡。如果能够不断地从液面上把气体除掉，破坏其平衡的建立，这种过程就继续进行，直到把水中气体全部除去。

除二氧化碳器通过鼓风机将空气从下部引入，来自阳床的水从上部淋下，空气和水对流接触，由于填料把水分散成极薄的水膜，增加了水与空气的接触面积，水中浓度较高的CO2析出到空气中被空气带走，因此气流越往上走含CO2越多，最后由除二氧化碳器顶部排出，水越往下流含CO2越少，最终水残留CO2可达到5mg/l以下。

6.加氨原理

用于调节外供二级除盐水pH值。氨能与碳酸生成碳酸铵，过量的氨能提高水的pH值，从而防止水中的游离二氧化碳对给水管道及热力设备的腐蚀。

总结；在石油化工生产中，对原水的要求是悬浮物一般要≤2.0 mg/L，这样会有利于预处理系统的效果，一级除盐水的出水电导率≤5.0μs/㎝，一级除盐水的出水二氧化硅≤100μg/L，一般一级除盐水已经可以达到低压锅炉的需求，但二级除盐水的电导率≤2.0μs/㎝，二级除盐水的二氧化硅≤20μg/L，比一级除盐水更好，更利于装置的使用。除盐水的ph要满足8.7-9.3的范围。（这个ph调节范围根据各地区各装置情况而定）。