陶瓷膜除油除鐵機(jī)組通量下降原因分析及解決辦法

梁建偉

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

寧夏石化公司500萬噸/年煉油裝置的凝結(jié)水回收系統(tǒng)，采用北京嘉邦環(huán)保工程技術(shù)有限責(zé)任公司的陶瓷膜過濾除油技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)冷凝水的高精度除油、除鐵，設(shè)計(jì)處理能力100 m3/h，其目的就是回收利用水資源和熱能，達(dá)到節(jié)水降耗的目的。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

煉油各生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的蒸汽工藝凝液通過凝結(jié)水系統(tǒng)輸送總管，依靠管網(wǎng)壓力進(jìn)入工藝凝液與除鹽水板換熱，將工藝凝液的水溫降至40～60℃后，進(jìn)入凝液水箱，由凝液水泵提升進(jìn)入陶瓷膜除油除鐵機(jī)組，將凝液中的油、鐵等雜質(zhì)濾除，其產(chǎn)出水經(jīng)提升泵進(jìn)入活性炭纖維氈過濾器，出水經(jīng)在線分析儀（包括油、電導(dǎo)率）檢測(cè)合格后由凝液中間水泵提升進(jìn)入混合離子交換器，依靠離子交換脫除凝液中的剩余鹽份，出水達(dá)到鍋爐補(bǔ)充水指標(biāo)后進(jìn)入除鹽水箱產(chǎn)出成品化學(xué)水。

工藝流程：外來凝結(jié)水→除鹽水板換→凝液水箱→陶瓷膜除油除鐵機(jī)組→活性炭纖維氈過濾器→混合離子交換器→除鹽水箱。

2 陶瓷膜工作原理和特點(diǎn)

2.1 陶瓷膜工作原理

陶瓷膜是以無機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對(duì)稱膜。簡(jiǎn)單的講，可以把任何物體看成八面體,相同粒徑八面體堆成的孔徑為粒徑的0.25倍。陶瓷膜是由氧化鋯、二氧化鈦、三氧化二鋁等陶瓷材料制成納米級(jí)金屬氧化顆粒而堆積成。

凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵進(jìn)入除油除鐵機(jī)組內(nèi)部的膜系統(tǒng)，在膜系統(tǒng)循環(huán)回路內(nèi)以一定流速循環(huán)，在循環(huán)過程中，凈化水滲出液在一定的過膜驅(qū)動(dòng)壓力下從膜管側(cè)壁不斷產(chǎn)出，并通過水腔連通凈化水出水管線。膜系統(tǒng)循環(huán)回路內(nèi)濃液通過調(diào)節(jié)閥控制間斷或連續(xù)排放，以達(dá)到陶瓷膜除油除鐵的目的，同時(shí)在膜系統(tǒng)回路內(nèi)保持一定的濃縮比，提高產(chǎn)水率。

2.2 陶瓷膜特點(diǎn)

（1）孔徑分布率窄,分離精度高；（2）采用錯(cuò)流過濾工藝，不易堵塞，易再生,使用壽命長(zhǎng)；（3）化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸、堿及有機(jī)溶劑，pH值適用范圍寬；（4）抗微生物能力強(qiáng),與一般的微生物不發(fā)生生化及化學(xué)反應(yīng)；（5）機(jī)械強(qiáng)度大；熱穩(wěn)定性好,適用于高溫、高壓體系；（6）清潔狀態(tài)好。本身無毒,不會(huì)使被分離體系受到污染。

3 存在的問題

凝結(jié)水系統(tǒng)的陶瓷膜除油除鐵機(jī)組PK-201A于2011年12月一次投運(yùn)成功，產(chǎn)水水質(zhì)及產(chǎn)水量能滿足設(shè)計(jì)要求，但其運(yùn)行二十天后，產(chǎn)能就開始降低，最低降到不到原來的一半，處理量不能滿足系統(tǒng)來量，隨后對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗。清洗后陶瓷膜除油除鐵機(jī)組最大產(chǎn)能基本恢復(fù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，但運(yùn)行周期不到一周，明顯偏短，隨后進(jìn)行二次清洗，投運(yùn)效果依然如上。陶瓷膜除油除鐵機(jī)組PK-201B投運(yùn)后情況和PK-201A類似，無法滿足凝結(jié)水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

4 原因分析

影響陶瓷膜穩(wěn)定通量的有膜面流速、進(jìn)水溫度、在線脈動(dòng)沖洗效果三個(gè)要素，經(jīng)過聯(lián)系陶瓷膜廠家來現(xiàn)場(chǎng)分析指導(dǎo)和到兄弟單位參觀交流，確認(rèn)膜面流速、在線脈動(dòng)沖洗效果均無問題。通過現(xiàn)場(chǎng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著進(jìn)水溫度的提高，產(chǎn)水量逐步上升，提高進(jìn)水溫度對(duì)除油除鐵裝置提高產(chǎn)水量有明顯效果，陶瓷膜最佳運(yùn)行溫度為85～95℃，提高進(jìn)水溫度后的通量變化（見表1）。

表1

現(xiàn)系統(tǒng)凝液與除鹽水換熱，將工藝凝液的水溫降至40～60℃后，再進(jìn)入陶瓷膜除油除鐵機(jī)組，所以現(xiàn)工藝條件造成進(jìn)入陶瓷膜除油除鐵機(jī)組的水溫偏低，不能滿足陶瓷膜除油除鐵機(jī)組要求。但溫度升高后，由于離子交換器襯里耐溫不能高于60℃，又存在離子交換器襯膠不能適應(yīng)的問題（見圖1）。

5 解決方案

為保證全部凝液吸收利用，滿足除油除鐵機(jī)組85～95℃的最佳運(yùn)行溫度，經(jīng)分析討論最后確定進(jìn)行如下改造。

（1）減少外網(wǎng)凝結(jié)水與除鹽水板換的換熱量，確保換熱后凝結(jié)水溫度在85～95℃。如系統(tǒng)來的凝結(jié)水溫度較低，則不與除鹽水板換換熱。提高除油除鐵機(jī)組的進(jìn)水溫度，不僅可大大提升除油除鐵機(jī)組的通量，而且可增加除油除鐵機(jī)組的自清洗能力，延長(zhǎng)化學(xué)清洗周期。

（2）為滿足混床進(jìn)水溫度要求，在凝液中間水泵出口至活性炭纖維吸附罐進(jìn)口之前增設(shè)換熱器，將水溫降到60℃以下再進(jìn)入混床。

（3）在凝結(jié)水泵之后，除油除鐵機(jī)組的進(jìn)口之前增設(shè)保安過濾器（雙聯(lián)一開一備），避免機(jī)械雜質(zhì)、沉淀物等進(jìn)入除油除鐵機(jī)組。

（4）設(shè)置系統(tǒng)外網(wǎng)來水油含量超標(biāo)在線監(jiān)測(cè)儀（AIAS1003）報(bào)警，發(fā)生報(bào)警時(shí)要及時(shí)切入旁路，減少對(duì)除油除鐵機(jī)組的油沖擊。

6 改造后的工藝流程簡(jiǎn)介

外網(wǎng)凝結(jié)水經(jīng)原除鹽水板換熱至85～95℃進(jìn)入凝結(jié)水罐（CL-201）內(nèi)，出水由凝結(jié)水泵（P-201A/B）加壓進(jìn)入新增的保安過濾器（PK-203A/B）后，再進(jìn)入除油除鐵機(jī)組（PK-201A/B）進(jìn)行處理，處理的產(chǎn)品水進(jìn)入凝液中間水罐（CL-203）。

通過凝液中間水泵（P-202A/B）提升進(jìn)入新增的換熱器（E-201A/B）降溫至60℃以下，再進(jìn)入活性炭纖維吸附罐（SR-201A/B）和混床（PK-202A/B），處理后進(jìn)入凝結(jié)水除鹽水箱（CL-202）。

流程示意圖（見圖2）。

7 結(jié)語

（1）陶瓷膜除油除鐵機(jī)組的進(jìn)水溫度與產(chǎn)水量變化關(guān)系幾乎呈線性關(guān)系，隨著進(jìn)水溫度的提高，產(chǎn)水量逐步上升，提高進(jìn)水溫度對(duì)除油除鐵裝置提高產(chǎn)水量有明顯效果，最佳工藝控制溫度為85～95℃，所以日常運(yùn)行中，應(yīng)將進(jìn)水溫度控制在85℃以上。

（2）由于陶瓷膜除油除鐵裝置沒有吸附材料，不存在吸附飽和問題，所以當(dāng)通量低于設(shè)計(jì)通量的40%時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗后可完全恢復(fù)通量，并不影響油鐵的去除效果，且有利于提高產(chǎn)水量及優(yōu)化運(yùn)行周期。

（3）在日常運(yùn)行中，做好在線含油分析儀表的監(jiān)控和維護(hù)工作，應(yīng)盡量避免來水油超標(biāo)對(duì)機(jī)組的沖擊。

［1］馬曉雁，等.微孔陶瓷材料在水處理中的應(yīng)用［J］.中國(guó)陶瓷，2003，39（6）：49-51.

［2］袁紅奎.陶瓷膜凝結(jié)水除油除鐵裝置研究與應(yīng)用報(bào)告.北京嘉邦環(huán)保工程技術(shù)有限責(zé)任公司，2011，10.

［3］婁軍杰.寧夏石化公司除油除鐵機(jī)組實(shí)驗(yàn)報(bào)告.北京嘉邦環(huán)保工程技術(shù)有限責(zé)任公司，2012，5.

［4］婁軍杰.寧夏石化公司凝結(jié)水除油除鐵系統(tǒng)完善方案.北京嘉邦環(huán)保工程技術(shù)有限責(zé)任公司，2012，9.