高雜質凝結水混床的處理方法

（中海石油寧波大榭石化有限公司 浙江 315812）

1.引言

凝結水混床作為傳統(tǒng)的離子交換器廣泛應用在國內外各發(fā)電廠和石油化工行業(yè)，但石油煉化行業(yè)普遍存在回收的凝結水含部分油類和總鐵，即使經過各種除油除鐵設施，凝結水總殘余的油類和總鐵仍舊對凝結水混床的制水能力產生不利影響。

中海石油寧波大榭石化三期項目凝結水站的2臺混床進水以經過無機單結晶超微過濾器和纖維吸附罐的除油除鐵后的凝結水為主，凝結水量約占總進水量的3/4，其余組成為自產一級除鹽水。混床自2019年1月1日開始投用，正常處理量約100t/h，經過3個月的連續(xù)運行發(fā)現其制水周期由15天逐漸下降至7天左右，壓差明顯上升，反洗時經常出現布水管堵塞的現象，同時反洗排水水質呈現黑色、渾濁并攜帶油氣味。打開其中1臺混床人孔后發(fā)現，其樹脂最頂部有一層約5mm的黑色油泥類物質，經過化驗分析其主要成分為鐵和油類，與布水管中堵塞的物質相同。

使用何種方法在再生前去除該類含油和鐵的雜質，儼然成為提高混床再生合格率和延長制水周期的關鍵操作。因除鹽水站內加藥設施和流程有限，只能采用現有的注酸或者注堿的辦法來進行試驗。

2.實驗操作對比

(1)鹽酸再生液浸泡沖洗

操作步驟：在混床A失效停運后，排盡存水，往混床注入2%濃度的鹽酸再生液，控制再生液溫度45℃，直至溢流，測得排水PH＜1后停注酸再生液，浸泡混床8h后，再繼續(xù)注入2%濃度40t/h鹽酸再生液持續(xù)約0.5h，同時開非凈化風進行攪拌，進行氣水反洗。0.5h后停酸計量泵，繼續(xù)用45℃除鹽水沖洗，直至反洗排水顏色恢復澄清。然后再對混床A進行反洗分層、酸堿同步再生、沖洗、攪拌、正洗的同步再生操作，合格后備用。對各項操作持續(xù)時間及再生效果記錄見下表1。

表1 混床A酸反洗再生數據統(tǒng)計

(2)堿再生液直接沖洗

操作步驟：在混床B失效停運后，排盡存水，往混床注入2%濃度的堿再生液，控制再生液溫度45℃，直至溢流，測得排水pH＞12后停注堿再生液，從底部持續(xù)注入45℃除鹽水和非凈化風進行氣水反洗，直至反洗排水顏色恢復澄清。然后再對混床B進行與混床A一樣的同步再生操作，合格后備用。對各項操作持續(xù)時間及再生效果記錄見下表2。

表2 混床B堿反洗再生數據統(tǒng)計

因混床結構進酸再生液管線注入位置在混床底部，可以進行邊進酸再生液邊進非凈化風的氣水反洗操作。但是進堿再生液管線注入位置位于混床樹脂層的中上部，氣水反洗操作時若同時進堿再生液，堿再生液還未與樹脂內雜質進行充分反應就已經從反洗排水排出，造成堿液浪費，所以只采取灌滿再生液后再進行沖洗的操作。

3.原理及效果分析

用鹽酸再生液浸泡樹脂，可以使堵塞在樹脂通道內或包裹在樹脂外層的鐵銹固體顆粒轉變?yōu)殍F鹽溶解在水中，隨反洗排水排出混床，其化學反應式如下：

鹽酸環(huán)境下，促進油類進行水解反應并不完全，無法進一步去除油類物質。而油類物質對樹脂的包裹能力和孔道堵塞能力極強，若去除不完全，則再生時分層后混床下層陽樹脂因孔道被油類物質堵塞依然無法與鹽酸進行有效反應，致使混床再生合格率降低。

用堿再生液進行氣水反洗操作，經過非凈化風充分的攪拌，油類物質能與氫氧化鈉進行皂化反應，反應式如下：

NaOH+RCOOH=RCOONa+H2O

皂化反應產生的RCOONa極易溶于水，能隨水排出混床。

非凈化風攪拌能使樹脂顆粒均勻分散，有利于堿液與包裹樹脂的油層進行充分接觸，推動反應的進行，同時提高溫度也有助于反應的進行，但是由于水溫超過50℃容易使陰陽樹脂水解，所以盡可能將水溫控制至45℃。同時，高水溫也有利于提高油污在水中的溶解度，加速油污溶解。雖然堿液無法與氧化鐵直接進行化學反應，但經過除油除鐵過濾器后的凝結水中存在的鐵銹顆粒粒徑＜1μm，與油污混合富集在樹脂上層，當油污被堿液反應排出混床的同時，鐵銹顆粒大部分也一并隨著油污被排出混床外，使混床樹脂能得到充分的清洗，恢復了樹脂的交換容量，提高了再生合格率，延長了制水周期。

從表1可以看出酸反洗再生期間的再生時長明顯高于堿反洗再生表2的再生時長，且酸反洗再生后混床制水周期也明顯低于堿反洗再生的制水周期約7天左右時間，從中可以證明用堿液反洗混床去除油鐵雜質的效果明顯優(yōu)于用鹽酸反洗。

4.成本對比

從表1、表2可以得出，每次用酸或堿反洗消耗酸堿量比正常再生消耗各約增加0.8噸，而目前江浙滬地區(qū)市場價30%濃度鹽酸價格為200元/噸，30%濃度堿液價格為1200元/噸，反洗所用除鹽水按一級除鹽水單價為6.5元/噸，酸反洗制水周期平均為15天，堿反洗制水周期平均為23天計算，每年鹽酸反洗需額外消耗鹽酸費用為365/15*200*0.8=3893元，除鹽水費用為365/15*8*6.5=1265元，總共額外產生費用5158元。堿反洗需額外消耗堿液費用為365/23*0.8*1200=15234元，除鹽水費用為365/23*5.75*6.5=593元，總共額外產生費用15827元。

5.結論

（1）用鹽酸再生液進行混床再生前的氣水反洗操作，有一定的除鐵銹效果，但在提高再生合格率延長制水周期方面的效果并不明顯。

（2）使用堿再生液進行混床再生前的氣水反洗操作能有效清除掉樹脂層表面的油污、鐵銹等雜質，明顯提高了再生合格率，并明顯延長了制水周期，但長期運行后混床內樹脂富集的鐵積累到一定程度影響出水指標時，需要對混床樹脂進行一次酸洗，以恢復樹脂活性。

（3）鑒于堿液反洗費用較鹽酸反洗產生費用高，在混床失效前差壓不高的前提下可以適當減少堿液反洗次數或者降低堿液消耗量，以減少藥劑損耗。

（4）使用酸堿再生液反洗混床操作步驟繁瑣，且頻繁操作還存在損壞樹脂的風險，如何提高除油除鐵設備的去除油鐵等雜質的效率，同時減少源頭供水的油鐵等雜質的含量，是保護混床樹脂，提高制水周期的重要研究方向。