甲醇装置排水综合回收利用

曾凡平，龚长寿，罗干云

（重庆卡贝乐化工有限责任公司，重庆 长寿 401226）

我国是世界上13个最缺水的国家之一，可利用的水资源总量为28000亿m3，工业用水重复利用率仅为55%，而发达国家平均为75%～85%[1]；未来随着国民经济发展和人民生活水平提高，需水量将不断增长。因此，加强节水和科学用水，是我国工业经济发展的必然要求[2]，而水资源的综合利用尤为重要。

重庆卡贝乐化工有限责任公司是一家年产85万吨甲醇的化工企业，采用英国DAVY工艺技术，以天然气为原料，经过提压脱硫后的天然气与蒸汽混合增湿，再与从烟气中回收的CO2混合并加热后进入蒸汽转化炉生成合成气，合成气经余热回收并提压后进入立式低压合成塔反应生成粗甲醇，粗甲醇通过三塔精馏后获得优级精甲醇。正常生产时，工业水主要作为装置循环水系统、脱盐水系统及CO2回收系统的补水。本文阐述了甲醇生产装置给排水系统的优化改造及经济效益分析。

1 工艺排水分析与回收系统的选择

1.1 排水综合利用分析

在实际操作中，被回收水的水质优于或者接近于回收系统补水的水质，水被回收到系统后，便于回收系统的工艺参数及加药量等数据调整，越是接近回收系统补水水质的水，回收后系统调整越是简单，有的只是对原补水量进行简单的减量控制；但若被回收的水质较差，需要有针对性地处理。

图1是甲醇装置原设计给排水工艺简图，图2是技改后的排水工艺简图。其中透平蒸汽冷凝液，由原设计回收至一级反渗透出口储水罐，技改后回收至EDI装置出口脱盐水储水罐；工艺蒸汽冷凝液，由原设计回收至脱盐水系统超滤[3]装置前的储水罐，技改后回收至循环水塔下水池；脱盐水系统浓排水，原设计排入废水管网，技改后回收至循环水塔下水池；烟气冷凝液，酸性水，原设计排入废水管网，技改后回收至循环水塔下水池。

图1 85万t/a甲醇装置原设计给排水工艺简图

图2 85万t/a甲醇装置技改后的给排水工艺简图

在甲醇装置的给排水工艺简图中有四种排水，如图1所示，其取样分析对比（见表1）：透平蒸汽冷凝液水质是最好的，且日常分析数据均在脱盐水的控制指标范围内；其次是工艺冷凝液，优于工业水的水质，但是含有微量有机杂质；再是烟气冷凝液，含有硫酸根、亚硫酸根、硝酸根等离子，带酸性且电导稍高，但是水质的浊度及COD参数很好；最后是脱盐水系统的浓排水，它本身是由工业水经处理后的废水，氯离子含量高，水质比工业水要差，但是电导、浊度、钙硬度、COD参数均要比循环水的水质要好些。

表1水质分析数据对照表

1.2 排水综合利用回收系统的选择

通过水质检测，如表1所示，针对四种工艺过程中的排放水有如下结果：

（1）透平蒸汽冷凝液，水质相比脱盐水系统EDI装置的出水水质要差些，但是满足脱盐水水质控制指标，因此选择直接回收至脱盐水储水罐。

（2）工艺蒸汽冷凝液，水质相比工业水，pH值要高些，呈碱性，大部分水质参数均要优于工业水，原设计工艺蒸汽冷凝液进入脱盐水系统，但含有微量甲醇，影响脱盐水系统正常运行，因此选择回收至补水要求较低的循环水系统。

（3）烟气冷凝液，因为烟气中含有硫氧化物、氮氧化物，所以呈酸性，其它参数均比工业水好，选择循环水系统，并且回收烟气冷凝进循环水系统可以用来中和回收的工艺蒸汽冷凝液。

（4）脱盐水系统浓排水，水质比工业水要差些，但是绝大多数参数比循环水的控制指标要好，因此选择回收至循环水系统，但是应注意循环水系统Cl-离子的控制。

2 排水综合利用系统优化调整与效益分析

2.1 综合利用系统优化调整

2.1.1 脱盐水系统

因透平蒸汽冷凝液水质本身符合脱盐水控制指标，相对脱盐水系统EDI出水水质来说较低些，但是脱盐水储罐内水质整体是符合要求的，因此对脱盐水系统工艺参数基本上不需要调整。

工艺蒸汽冷凝液改回收至循环水系统后，脱盐水系统增加工业水量来替代，没有微量甲醇等有机醇类对脱盐水药剂的影响，脱盐水系统运行更稳定。

2.1.2 循环水系统

因循环水系统水量大，且回收了多种工艺排水，因此要按照循环水水质控制指标来调整工艺参数与加药量，调整时应注意的事项：（1）每回收一种工艺排水时，要加强循环水质分析与工艺参数调整，待循环水水质调整稳定后才能回收其它工艺排水。（2）根据回收的工艺排水水质特点，有针对性地进行循环水参数调整，如回收带酸性的烟气冷凝液时，应在回收前适当地减少循环水中浓硫酸药剂量；回收工艺冷凝液时，含有甲醇等微量有机物，应适当增加杀菌剂等。（3）回收工艺排水时，应先控制少量回收，待水质指标控制稳定后再慢慢加大回收量，特别是回收的水量较大且水质与补水水质差异大时。（4）脱盐水系统浓排水回收至循环水系统后，应加强循环水水质中Cl-离子的监控。（5）回收工艺水应及时调整循环水系统的补水量和排水量，维持系统物料平衡。

总之，水系统在回收了其他排水后，因回收的排水水质与系统的补水水质存在一定的差异，为保障工艺水系统正常稳定运行，系统的水质控制指标应符合原设计指标要求，适当地对加药量、加药频次等参数进行优化调整，以保证工艺水系统核心水质指标不变。同时，回收水可能会造成工艺系统参数的变化，为保证工艺系统变化在控制范围内，不仅仅是工艺水系统，对涉及的整个装置的工艺参数应进行监控，并对偏离控制范围的工艺参数进行适当调整。

2.2 排水综合利用效益

装置的4种排水综合回收利用改造均属于非常规水源综合利用[4]，脱盐水系统浓排水和烟气冷凝液由生产废水回用为循环冷却水补水[5]，每年减少循环水系统工业水补水量，按8000h/a计，(70＋20)t/h×8000h/a＝72万t/a，工业水按2.04元/t计，则节约：72万t/a×2.04元/t＝146.88万元/a；同时，透平冷凝液直接回收也减少了脱盐水系统的运行成本。

同时，工艺排水综合利用，在给企业带来经济效益的同时也带来了安全环保效益，每年将减少约72万t废水排放。

3 结束语

排水综合回收利用不仅为企业带来经济效益，更是一项重要的节能减排环保措施。经过对装置现场排放水的统计，发现还存在没有回收的工艺排水，因回收经济价值不高或者技术不成熟等原因暂时没有回收。如水质很好但温度较高的锅炉排污[6]以及分布零散的蒸汽疏水冷凝液，需要选择合适的回收系统或者经收集处理后才能回收；还有水质较差的循环水排水，可通过处理后用来浇灌绿化，实现装置工业废水“零”排放[7]。