除油除铁技术在石化凝结水处理中的应用

摘 要：为基本实现高品质蒸汽凝结水全部回收再利用，某石化公司采用活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附除油除铁技术，对全公司100t/h蒸汽凝结水实施净化处理，处理后凝结水含油量及铁离子含量满足中压锅炉的要求（含量分别为≤1.0mg/L和≤50µg/L），符合国家中压锅炉给水水质标准。采用活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附除油除铁技术对蒸汽凝结水进行深度处理，实现了高品质蒸汽凝结水的合理回收利用，同时保证了凝结水热能不受损失，实现了节能节水，降本增效的效果。

关键词：凝结水;超微过滤 ;纤维吸附 ;除油除铁 ;回收利用

某石化公司原油加工能力200×104t/a，是一座以生产精细化工产品为主，同时结合适当生产部分燃料油的炼油化工企业。该石化公司自2013年首次开工以来，蒸汽凝结水处理采用活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附除油除铁技术，此技术具有装置占地面积小，操作简单，处理工艺流程短，运行成本低等优点，并且，该除油除铁技术在实现蒸汽凝结水净化同时能够保持凝结水的热能不受损失，耐温可达到95℃，处理后凝结水含油量满足中压锅炉的要求（≤1.0mg/L），铁离子含量满足中压锅炉要求（≤50µg/L），水质稳定，凝结水回收再利用率>89%，达到节能降耗，降本增效的效果。

1 技术原理

1.1 超微过滤器[1]

超微过滤器选用多层特定微孔的过滤元件作为载体，应用专利技术，加入化学药剂进行预膜，使之在微孔内外覆盖搭桥形成活性分子膜。这种化学药剂，是含有CIT、MIT、EGM、GME及SLS的组合。活性分子膜超微过滤器的工作原理是物化反应、吸附、表面过滤、深层过滤相结合的一种过滤方式。过滤的主要机理不仅是惯性冲撞、扩散和截留等物理过滤过程，更重要的是应用非整价电荷理论，利用离子键和共价键之间的引力来完成一个物化反应过程。可除去乳化态、溶解态的烃类及高价金属离子。可以一次性截留Φ≥0.1μm的全部微粒;截留95%的胶体微粒（0.001≤Φ≤0.1μm），以物化形式截留部分高价金属离子，保障复合炭纤维的工作条件，延长官能团的寿命。

活性分子膜超微过滤器的再生方式为半再生，再生频度为：1次/24h（可以调整），再生介质为低压蒸汽：温度160℃-260℃，压力：0.4-0.6MPa。再生方法是：通过对活性分子膜超微过滤器反向清洗，以使其中的分子膜得以再生。一次再生时间约5min。在一台进行再生時，其余超微过滤器继续工作。

1.2 纤维吸附罐

纤维吸附罐滤芯由带有大量官能团的复合活性炭纤维毡制成，可以根据污染物的分子类型和化学性质调整微孔的孔隙排列和官能团。这种活性炭纤维毡具有密集的细孔结构和巨大的比表面积，吸附容量大，吸附、脱附速度比活性碳颗粒高出100倍，机械强度高，易于操作，易于再生。在加工过程中根据凝结水的不同水质情况选择不同的活化物质使其反复炭化、活化后，带有相应的官能团。能除去大量烃类及其衍生物、氨氮化合物及部分离子。

再生方式为半再生，再生频度为：1次/24h（可以调整），再生介质为低压蒸汽：温度160℃-260℃，压力：1.0MPa。再生方法是：进行反洗蒸煮，使滤元得以再生。一次再生时间约20min。在一台进行再生时，其余纤维吸附罐继续工作。

2 工艺方案

2.1 工艺概况

公用工程系统凝结水站将装置凝结水来水、储运凝结水来水、苯乙烯装置凝结水来水共3路凝结水经板换冷却后进入凝结水罐，经机泵提升进入超微过滤器和纤维吸附罐进行除油除铁处理，处理后98%以上合格凝结水直接进入除盐水罐，2%以内的少量凝结水排出凝结水系统，对电导、pH、SiO2超出水质指标的凝结水，系统将自动切入一期循环水场作为补充水使用。

凝结水站收集凝结水主要分为三路，一路为生产装置凝结水来水（运行一部、运行二部生产装置），来水量约33t/h;一路为储运装置（运行六部）凝结水来水，来水量约12t/h;还有一部为苯乙烯装置（运行三部）凝结水来水，来水量约30 t/h，凝结水站回收凝结水合计约75 t/h，回收凝结水经除油除铁系统处理合格后进入除盐水罐，经机泵提升至装置供除盐水使用。

2.2 工艺路线

凝结水站回收的≤95℃的凝结水，可以直接进入处理设备进行高温处理。凝结水来水首先进入原水箱，来水可充分利用水箱空间，使游离态、机械态杂质得到分离。之后凝结水经泵提升进入后续处理装置。凝结水在进入原水箱之前设置在线监测仪表，对凝结水进行实时监测，超过进水指标凝结水（油>30mg/l）自动切入污水处理系统，以确保装置安全、长周期、稳定运行。符合进水条件的凝结水进入凝结水处理系统超微过滤器和纤维吸附罐，经过专利技术滤芯脱除凝结水中的机械杂质、悬浮物和油，使出水达到水质指标要求。为确保产品水质，系统在出装置主管线上再次设置在线甄别系统，对水质进行甄别，油符合出水水质的凝结水直接进入净水箱，经净水泵提升进入锅炉或除氧器，一旦有超出水质的凝结水，主要为保系统出水的100%合格），则凝结水通过自控系统返回原水箱重新处理。对于电导、pH值、SiO2超出水质指标的凝结水，会自动切入循环水作为补充水使用。

2.3 处理效果

某石化公司公用工程系统凝结水站除油除铁系统自2013年首次开工投运至2019年，已运行6年时间，运行平稳，处理后凝结水水质稳定，处理后凝结水油含量和铁含量均可达到《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》（GB12145-1999）中3.8-5.8MPa过热蒸汽给水油含量小于1.0mg/L，铁含量小≤50µg/L的要求，说明活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附除油（下转第123页）（上接第121页）除铁技术适应较高温度波动，处理效果好，水质稳定。

凝结水处理前后设计指标如下，处理前油含量为≤30 mg/L，处理后油含量为≤1 mg/L;处理前铁含量为 ≤300µg/L，处理后铁含量为≤50µg/L，从处理前后指标可以看出，经处理，石油类和铁离子含量去除率高，均可达到80%以上。

凝结水站除油除系统自2013年首次开工投运以来，运行6年时间里，处理后凝结水水质油含量稳定，油含量年平均值基本上稳定在0.3 mg/L左右，达到中壓锅炉的要求（≤1.0mg/L），处理水质效果好;处理后凝结水水质铁含量稳定，铁含量年平均值基本上稳定在0.03mg/L左右，达到中压锅炉的要求（≤0.05mg/L），处理水质效果好。

从图1可以看出，凝结水经除油除系统处理，石油类去除效果稳定，去除率达到50%以上，处理后油含量基本稳定在0.4 mg/L左右，处理水质效果好;凝结水经除油除系统处理，铁离子去除效果稳定，去除率达到50%以上，处理后铁含量基本稳定在0.03 mg/L左右，处理水质效果好。

凝结水站除油除系统自2013年首次开工投运以来，运行6年时间里，凝结水回收再利用稳定，2013年回收率为89.54%、2014年回收率为90.76%、2015年回收率为91.85%、2016年回收率为91.33%、2017年回收率为89.86%、2018年回收率为92.58%、2019年回收率为95.53%，年平均回收率达到89%以上，大部分凝结水经除油除铁净化处理后回收再利用，处理效果好。

2.4 不足之处及整改措施

凝结水处理采用活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附除油除铁技术总体运行效果良好，但也存在一些不足之处：①2017年大检修对超微过滤器和纤维吸附罐进行拆检，发现超微过滤器有少量滤芯断裂，纤维吸附罐滤芯内部堵塞;②除油除铁系统反洗排污口反洗时压力大，反洗水从反洗排污口喷溅，造成超微过滤器和纤维吸附罐罐体脏，地面卫生条件差。

针对以上问题，我们采取以下措施进行整改，并取得了良好效果：①2017年大检修对超微过滤器断裂滤芯进行封堵，对纤维吸附罐堵塞滤芯进行更换，并已投入使用，从2018年及2019年目前情况看，除油除铁系统运行效果良好，出水水质达到工艺指标，凝结水回收率较高;②2018年通过技措技改项目对排污口进行改造，对蒸汽反洗管线增加限流孔板，对排放口增加扩容器，同时对汽水进行分离，并且在操作方面进行调整，控制蒸汽反洗阀门开度，总结最佳反洗蒸汽压力及蒸汽阀门开度等，根据2018年及2019年使用情况，效果良好，通过整改，除油除铁系统存在两项问题均得到较好的解决。

3 经济效益

凝结水处理采用活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附除油除铁技术，具有装置占地面积小，工艺流程短，简明高效，运行成本低，可实现全年连续运行，自动化程度高，操作简单，能耗低等特点，具有较好的技术经济性。某石化公司公用工程系统凝结水站除油除铁装置自2013年首次开工投运至2019年，已运行6年时间，运行稳定，处理水质达标，处理后合格凝结水作为除盐水供装置生产使用，按凝结水处理量70t/h计算，每年可减少外购除盐水70×24×365=613200t，外购除盐水价格为10.42元/t，每年可节约成本613200×10.42=638.9544万元，运行6年可节约成本638.9544×6=3833.7264万元，经济效果显著。

4 结论

通过对某石化公司凝结水站除油除铁装置2013年至2019年运行分析，可得出凝结水处理采样活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附除油除铁技术效果稳定，处理水质达标，经济效益显著，具体结论如下：①超微过滤组合纤维吸附除油除铁技术处理凝结水石油类和铁离子去除率高，处理效果稳定，处理后水质达标;②超微过滤组合纤维吸附除油除铁技术凝结水回收利用率高，达到89%以上;③超微过滤组合纤维吸附除油除铁技术可以耐受较宽的温度范围（≤95℃），同时保证了凝结水热能不受损失;④超微过滤组合纤维吸附除油除铁技术处理凝结水经济效益显著。

参考文献：

[1]冷树成.凝结水净化技术[J].工业水处理，2010.30（3）：64-67.

推荐访问:水处理 凝结 石化 除铁 技术