催化烟气脱硫废水处理胀鼓过滤器运行问题及处理

陈良军，邝继雁

(中国石化海南炼油化工有限公司，海南 儋州 578101)

中国石化海南炼油化工有限公司(简称海南炼化)重油催化裂化装置再生器采用重叠式两段再生形式，一再采用贫氧、CO部分燃烧方式操作，二再采用富氧、CO完全燃烧方式操作[3]。再生烟气经余热锅炉焚烧回收化学热后与供氨系统来的稀释氨气混合进入脱硝系统，脱除部分NOX后的烟气经过高低温省煤器进入脱硫烟道进入除尘激冷塔和综合塔除尘脱硫之后，脱除烟气中部分SO2、NOx以及粉尘满足国家排放标准的合格烟气经综合塔烟囱排大气。经脱硫废水处理装置处理的废水除去大部分COD、SS后达标排放。2017年1月份出现出现脱硫废水处理装置胀鼓过滤器运行周期明显缩短的情况，每次滤芯失效更换期间都会引起外排废水环保指标SS大幅波动，甚至有超标的风险。

1 烟气脱硫废水处理装置工艺流程

烟气脱硫废水处理装置包括3台并联胀鼓过滤器、3台串联氧化罐、真空带式脱水机3个部分组成，综合塔底的浆液经浆液循环泵部分返塔作吸收剂，部分去浆液缓冲池，池中浆液通过泵送至胀鼓式过滤器，一部分经过氧化罐处理达到废水外排指标后去排液池外排。过滤后的滤渣去真空带式脱水机进一步脱水，脱下的水返回浆液池，泥饼装车运出装置。胀鼓过滤器的主要作用是将脱硫废水中的SS进行过滤，要求过滤后脱硫废水中的SS达到70 mg/L以下，再送至下一级脱硫废水氧化装置进行氧化，废水中SS、COD合格后外排。影响胀鼓过滤器长周期运行的关键因素是胀鼓滤芯压降，当胀鼓滤芯压降达到设计运行上限值(≯0.16 MPa)时脱硫废水中的SS就会超标，三台胀鼓滤芯必须依次更换，否则会使脱硫外排废水环保指标超标。

2 胀鼓过滤器运行情况

2019年1月20日由于胀鼓过滤器滤芯压降达到设计运行上限值，查阅了近期的废水SS化验分析数据，发现脱硫外排废水中SS持续升高，面临超标风险。为防止脱硫外排废水SS超标，对胀鼓过滤器的滤芯进行更换。通过查阅历史数据发现硫脱废水处理装置胀鼓过滤器压力从2018年11月20日刚投用时候的0.0061 Mpa涨到了0.158 Mpa只运行了64天，远低于设计寿命120天。

图1 2018年11月20日至2019年1月19日 胀鼓过滤器压力变化趋势Fig.1 Bulging filter pressure trends from November 20th,2018, to January 19th,2019

通过分析2017年1月25日到2018年11月15日共六个周期内的运行时间发现，最长的运行时间为155天，最短的为 77天，平均每个周期运行天数为110天见图2，而且不稳定。分析运行155天这一周期的工况发现是由于这段时间胀鼓过滤器运行负荷只有设计负荷的65%，因此没有代表性。

图2 2017年1月25日至2018年11月25日 胀鼓过滤器运行时间Fig.2 Bulging filter operation time from January 25th,2017 to November 25th,2018

3 影响因素分析

影响胀鼓过滤器运行时间长短的主要因素有浆液pH值、絮凝剂加注量、絮凝剂混合时间、真空带式脱水机运行工况等。

3.1 浆液pH值的影响

在催化烟气脱硫的浆液系统中pH值过高会使硫酸盐在浆液系统内结垢，如在胀鼓过滤器滤芯表面结垢的话就会使胀鼓过滤器压差增大，影响使用寿命[1-3]。于2019年2月10日至16日通过改变注入综合塔的碱液量来改变浆液pH，实验对比pH值改变与胀鼓过滤器压差变化数据，通过实验数据分析，随着pH值得升高，胀鼓过滤器的压力也随着升高，找到浆液最佳pH值在7.0到8.0之间(注：浆液系统pH值如低于7.0会对系统造成腐蚀加剧，因此不建议浆液pH值7.0以下)，试验结果见图3所示。

图3 浆液pH值变化对胀鼓压力的影响Fig.3 Effect of slurry pH on bulging pressure

3.2 絮凝剂加注量的影响

本装置所使用的絮凝剂是丙烯酰胺和聚合氯化铝混合液。这种絮凝剂既有絮凝沉降作用，又有阳离子的静电捕捉性能，能中和浆液中的负电微粒并通过吸附架桥作用，使浆液中的悬浮物SS絮凝沉降[1]。为测试浆液PH值变化对絮凝剂使用效果的影响，在维持装置加工量及其他操作参数不变的情况下，通过改变絮凝剂泵的量程去改变絮凝剂加入量，观察外排废水SS数据的变化如表1和图4所示。

表1 絮凝剂加入量与外排废水SS对应变化数据Table 1 The change data of flocculant dosage and SS of effluent

图4 絮凝剂加入量与外排废水SS对应变化趋势Fig.4 The change trend of flocculant addition and SS of effluent

由表1，图4可以看出，从外排废水分析数据可以看出随着絮凝剂泵的量程的变化，外排废水SS含量呈现变化的趋势，找到最佳絮凝剂泵加注量程是85%到90%，说明絮凝剂加入量会影响废水SS含量。

3.3 絮凝剂混合时间的影响

絮凝剂使用时候首先要使絮凝剂迅速、均匀、充分地扩散到浆液中。絮凝剂充分溶解后，所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后，会形成许许多多微小的矾花，这个过程又称混合[5]。混合过程要求水流产生激烈的湍流，在较快的时间内使絮凝剂与浆液充分混合。本装置的絮凝剂注入点在浆液循环泵出口，和综合塔来浆液混合后直接进入胀鼓过滤器，此流程偏短，絮凝剂还未与浆液充分混合，絮凝剂的作用未充分发挥就进入了胀鼓过滤器，导致外排废水SS偏高。

3.4 真空带式脱水机运行工况影响

浆液经过进一步浓缩脱水后，产生的过滤清废液流入浆液缓冲池通过泵打入胀鼓过滤器，产生的泥饼外运。脱水机的运行特性是浆液浓度越高，脱水效果越好[4]，低浓度的浆液在脱水机滤布上进行脱水时，浆液中的催化剂微小颗粒会随着过滤清液穿透脱水机滤布重新回到浆液缓冲池，致使浆液缓冲池中浆液SS含量上升，高SS含量的浆液重新进入脱硫废水处理系统中会增加胀鼓过滤器的处理负荷。

4 改进措施与效果

根据影响胀鼓过滤器运行时间长短的浆液pH值、絮凝剂加注量、絮凝剂混合时间、真空带式脱水机运行工况等关键因素判断，对生产做出如下调整：

(1)控制综合塔底浆液pH在7～8之间，综合塔底浆液酸度过高既不利于防止设备的腐蚀，也不利于絮凝剂的使用。综合塔底浆液碱度过高不利于节约碱耗，合适的综合塔底浆液pH有利于絮凝剂发挥作用，降低废水悬浮物SS，从而降低进入胀鼓过滤器浆液的悬浮物SS，有利于延长胀鼓过滤器滤袋的使用寿命。通过调整综合塔注碱调节阀将综合塔底浆液pH值在7～8之间，经过一个多月的控制运行胀鼓过滤器压力上涨变缓了。

(2)为了维持絮凝剂加入量的稳定，制定以下操作规程并要求班组严格执行。一、根据前期的实验数据将絮凝剂泵的量程调整到85%；二、固定加药的时间，在絮凝剂罐液位低至28%～30%时候及时加入絮凝剂，防止出现操作人员在不同液位添加絮凝剂的情况，统一了加剂时间，维持了罐里的絮凝剂浓度基本一致。三、内外操加强检查絮凝剂罐液位变化，确保絮凝剂稳定持续的加入。经过一个星期的持续运行观察，过滤后的脱硫废水中的SS已经降到了36 mg/L左右，并稳定运行。

(3)改变絮凝剂与浆液的混合液进胀鼓过滤器流程延长混合时间，由之前的絮凝剂与综合塔外甩浆液混合后直接进入胀鼓过滤器，改为絮凝剂与综合塔外甩浆液混合后先进入浆液缓冲池，利用浆液缓冲池的搅拌器充分搅拌混合后再进入胀鼓过滤器。改变流程后增加了絮凝剂与浆液的停留时间，由原来的的混合时间1 min增加到15 min，增加了悬浮物胶体颗粒与絮凝剂的接触和碰撞几率， 加速了混凝絮体的自凝和相互粘合，从而提高了絮凝效果。

(4)调整脱水机运行时间到最优，保证平稳运行。通过对脱水机的运行时间进行调整，原运行时渣浆缓冲罐下料由浓稠状浆液变成清水状需要运行2.5～3 h，将脱水机的运行时间固定为1 h。经过两周的运行时间，脱水机脱除水变清了，没有携带催化剂颗粒重新回到浆液缓冲池，增加胀鼓过滤器的运行负荷。脱水机泥饼含水率下降到了30%，泥饼装车区再没有稀泥飞溅，现场环境得到了改善。

采取上述措施后胀鼓过滤器的压力上升变缓，2019年1月24日至2019年7月6日共运行了163天才达到0.155 MPa进行更换滤芯见图5所示。

图5 调整操作后胀鼓过滤器压力变化趋势图Fig.5 Pressure change trend chart of bulging filter after adjusting operation

5 结 论

通过综合分析浆液pH值、絮凝剂加注量、絮凝剂混合时间、真空带式脱水机运行工况等对胀鼓过滤器运行周期长短有关键的影响因素，胀鼓过滤器运行周期由平均110天的运行周期增加至160天左右，由每年平均更换三次滤芯缩短为两次，延长了胀鼓过滤器的更换周期，减少了因频繁更换滤袋造成的固废增加，保护了环境，有利于维护企业形象。