甲醇裝置排水綜合回收利用

曾凡平，龔長(zhǎng)壽，羅干云

（重慶卡貝樂(lè)化工有限責(zé)任公司，重慶 長(zhǎng)壽 401226）

我國(guó)是世界上13個(gè)最缺水的國(guó)家之一，可利用的水資源總量為28000億m3，工業(yè)用水重復(fù)利用率僅為55%，而發(fā)達(dá)國(guó)家平均為75%～85%[1]；未來(lái)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高，需水量將不斷增長(zhǎng)。因此，加強(qiáng)節(jié)水和科學(xué)用水，是我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求[2]，而水資源的綜合利用尤為重要。

重慶卡貝樂(lè)化工有限責(zé)任公司是一家年產(chǎn)85萬(wàn)噸甲醇的化工企業(yè)，采用英國(guó)DAVY工藝技術(shù)，以天然氣為原料，經(jīng)過(guò)提壓脫硫后的天然氣與蒸汽混合增濕，再與從煙氣中回收的CO2混合并加熱后進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化爐生成合成氣，合成氣經(jīng)余熱回收并提壓后進(jìn)入立式低壓合成塔反應(yīng)生成粗甲醇，粗甲醇通過(guò)三塔精餾后獲得優(yōu)級(jí)精甲醇。正常生產(chǎn)時(shí)，工業(yè)水主要作為裝置循環(huán)水系統(tǒng)、脫鹽水系統(tǒng)及CO2回收系統(tǒng)的補(bǔ)水。本文闡述了甲醇生產(chǎn)裝置給排水系統(tǒng)的優(yōu)化改造及經(jīng)濟(jì)效益分析。

1 工藝排水分析與回收系統(tǒng)的選擇

1.1 排水綜合利用分析

在實(shí)際操作中，被回收水的水質(zhì)優(yōu)于或者接近于回收系統(tǒng)補(bǔ)水的水質(zhì)，水被回收到系統(tǒng)后，便于回收系統(tǒng)的工藝參數(shù)及加藥量等數(shù)據(jù)調(diào)整，越是接近回收系統(tǒng)補(bǔ)水水質(zhì)的水，回收后系統(tǒng)調(diào)整越是簡(jiǎn)單，有的只是對(duì)原補(bǔ)水量進(jìn)行簡(jiǎn)單的減量控制；但若被回收的水質(zhì)較差，需要有針對(duì)性地處理。

圖1是甲醇裝置原設(shè)計(jì)給排水工藝簡(jiǎn)圖，圖2是技改后的排水工藝簡(jiǎn)圖。其中透平蒸汽冷凝液，由原設(shè)計(jì)回收至一級(jí)反滲透出口儲(chǔ)水罐，技改后回收至EDI裝置出口脫鹽水儲(chǔ)水罐；工藝蒸汽冷凝液，由原設(shè)計(jì)回收至脫鹽水系統(tǒng)超濾[3]裝置前的儲(chǔ)水罐，技改后回收至循環(huán)水塔下水池；脫鹽水系統(tǒng)濃排水，原設(shè)計(jì)排入廢水管網(wǎng)，技改后回收至循環(huán)水塔下水池；煙氣冷凝液，酸性水，原設(shè)計(jì)排入廢水管網(wǎng)，技改后回收至循環(huán)水塔下水池。

圖1 85萬(wàn)t/a甲醇裝置原設(shè)計(jì)給排水工藝簡(jiǎn)圖

圖2 85萬(wàn)t/a甲醇裝置技改后的給排水工藝簡(jiǎn)圖

在甲醇裝置的給排水工藝簡(jiǎn)圖中有四種排水，如圖1所示，其取樣分析對(duì)比（見表1）：透平蒸汽冷凝液水質(zhì)是最好的，且日常分析數(shù)據(jù)均在脫鹽水的控制指標(biāo)范圍內(nèi)；其次是工藝?yán)淠海瑑?yōu)于工業(yè)水的水質(zhì)，但是含有微量有機(jī)雜質(zhì)；再是煙氣冷凝液，含有硫酸根、亞硫酸根、硝酸根等離子，帶酸性且電導(dǎo)稍高，但是水質(zhì)的濁度及COD參數(shù)很好；最后是脫鹽水系統(tǒng)的濃排水，它本身是由工業(yè)水經(jīng)處理后的廢水，氯離子含量高，水質(zhì)比工業(yè)水要差，但是電導(dǎo)、濁度、鈣硬度、COD參數(shù)均要比循環(huán)水的水質(zhì)要好些。

表1水質(zhì)分析數(shù)據(jù)對(duì)照表

1.2 排水綜合利用回收系統(tǒng)的選擇

通過(guò)水質(zhì)檢測(cè)，如表1所示，針對(duì)四種工藝過(guò)程中的排放水有如下結(jié)果：

（1）透平蒸汽冷凝液，水質(zhì)相比脫鹽水系統(tǒng)EDI裝置的出水水質(zhì)要差些，但是滿足脫鹽水水質(zhì)控制指標(biāo)，因此選擇直接回收至脫鹽水儲(chǔ)水罐。

（2）工藝蒸汽冷凝液，水質(zhì)相比工業(yè)水，pH值要高些，呈堿性，大部分水質(zhì)參數(shù)均要優(yōu)于工業(yè)水，原設(shè)計(jì)工藝蒸汽冷凝液進(jìn)入脫鹽水系統(tǒng)，但含有微量甲醇，影響脫鹽水系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此選擇回收至補(bǔ)水要求較低的循環(huán)水系統(tǒng)。

（3）煙氣冷凝液，因?yàn)闊煔庵泻辛蜓趸?、氮氧化物，所以呈酸性，其它參?shù)均比工業(yè)水好，選擇循環(huán)水系統(tǒng)，并且回收煙氣冷凝進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)可以用來(lái)中和回收的工藝蒸汽冷凝液。

（4）脫鹽水系統(tǒng)濃排水，水質(zhì)比工業(yè)水要差些，但是絕大多數(shù)參數(shù)比循環(huán)水的控制指標(biāo)要好，因此選擇回收至循環(huán)水系統(tǒng)，但是應(yīng)注意循環(huán)水系統(tǒng)Cl-離子的控制。

2 排水綜合利用系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整與效益分析

2.1 綜合利用系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

2.1.1 脫鹽水系統(tǒng)

因透平蒸汽冷凝液水質(zhì)本身符合脫鹽水控制指標(biāo)，相對(duì)脫鹽水系統(tǒng)EDI出水水質(zhì)來(lái)說(shuō)較低些，但是脫鹽水儲(chǔ)罐內(nèi)水質(zhì)整體是符合要求的，因此對(duì)脫鹽水系統(tǒng)工藝參數(shù)基本上不需要調(diào)整。

工藝蒸汽冷凝液改回收至循環(huán)水系統(tǒng)后，脫鹽水系統(tǒng)增加工業(yè)水量來(lái)替代，沒有微量甲醇等有機(jī)醇類對(duì)脫鹽水藥劑的影響，脫鹽水系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定。

2.1.2 循環(huán)水系統(tǒng)

因循環(huán)水系統(tǒng)水量大，且回收了多種工藝排水，因此要按照循環(huán)水水質(zhì)控制指標(biāo)來(lái)調(diào)整工藝參數(shù)與加藥量，調(diào)整時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）每回收一種工藝排水時(shí)，要加強(qiáng)循環(huán)水質(zhì)分析與工藝參數(shù)調(diào)整，待循環(huán)水水質(zhì)調(diào)整穩(wěn)定后才能回收其它工藝排水。（2）根據(jù)回收的工藝排水水質(zhì)特點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行循環(huán)水參數(shù)調(diào)整，如回收帶酸性的煙氣冷凝液時(shí)，應(yīng)在回收前適當(dāng)?shù)販p少循環(huán)水中濃硫酸藥劑量；回收工藝?yán)淠簳r(shí)，含有甲醇等微量有機(jī)物，應(yīng)適當(dāng)增加殺菌劑等。（3）回收工藝排水時(shí)，應(yīng)先控制少量回收，待水質(zhì)指標(biāo)控制穩(wěn)定后再慢慢加大回收量，特別是回收的水量較大且水質(zhì)與補(bǔ)水水質(zhì)差異大時(shí)。（4）脫鹽水系統(tǒng)濃排水回收至循環(huán)水系統(tǒng)后，應(yīng)加強(qiáng)循環(huán)水水質(zhì)中Cl-離子的監(jiān)控。（5）回收工藝水應(yīng)及時(shí)調(diào)整循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量和排水量，維持系統(tǒng)物料平衡。

總之，水系統(tǒng)在回收了其他排水后，因回收的排水水質(zhì)與系統(tǒng)的補(bǔ)水水質(zhì)存在一定的差異，為保障工藝水系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)的水質(zhì)控制指標(biāo)應(yīng)符合原設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，適當(dāng)?shù)貙?duì)加藥量、加藥頻次等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以保證工藝水系統(tǒng)核心水質(zhì)指標(biāo)不變。同時(shí)，回收水可能會(huì)造成工藝系統(tǒng)參數(shù)的變化，為保證工藝系統(tǒng)變化在控制范圍內(nèi)，不僅僅是工藝水系統(tǒng)，對(duì)涉及的整個(gè)裝置的工藝參數(shù)應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)偏離控制范圍的工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.2 排水綜合利用效益

裝置的4種排水綜合回收利用改造均屬于非常規(guī)水源綜合利用[4]，脫鹽水系統(tǒng)濃排水和煙氣冷凝液由生產(chǎn)廢水回用為循環(huán)冷卻水補(bǔ)水[5]，每年減少循環(huán)水系統(tǒng)工業(yè)水補(bǔ)水量，按8000h/a計(jì)，(70＋20)t/h×8000h/a＝72萬(wàn)t/a，工業(yè)水按2.04元/t計(jì)，則節(jié)約：72萬(wàn)t/a×2.04元/t＝146.88萬(wàn)元/a；同時(shí)，透平冷凝液直接回收也減少了脫鹽水系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

同時(shí)，工藝排水綜合利用，在給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶來(lái)了安全環(huán)保效益，每年將減少約72萬(wàn)t廢水排放。

3 結(jié)束語(yǔ)

排水綜合回收利用不僅為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，更是一項(xiàng)重要的節(jié)能減排環(huán)保措施。經(jīng)過(guò)對(duì)裝置現(xiàn)場(chǎng)排放水的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)還存在沒有回收的工藝排水，因回收經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高或者技術(shù)不成熟等原因暫時(shí)沒有回收。如水質(zhì)很好但溫度較高的鍋爐排污[6]以及分布零散的蒸汽疏水冷凝液，需要選擇合適的回收系統(tǒng)或者經(jīng)收集處理后才能回收；還有水質(zhì)較差的循環(huán)水排水，可通過(guò)處理后用來(lái)澆灌綠化，實(shí)現(xiàn)裝置工業(yè)廢水“零”排放[7]。