MVR在煉廠煙氣脫硫廢水處理裝置的應(yīng)用
某石化公司催化裂化CO煙氣脫硫裝置產(chǎn)生了高濃度含鹽廢水,溶解性固體濃度的設(shè)計值為8%,實際運行最高達(dá)到13%,根據(jù)《青島市海洋環(huán)境保護(hù)規(guī)定》、《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求,該裝置的高鹽廢水無法直接排放至膠州灣海洋區(qū)域及市政污水管網(wǎng),通過技術(shù)探討,利用MVR技術(shù)新建一套高鹽廢水處理裝置以實現(xiàn)脫硫廢水的“零排放”。
一、MVR技術(shù)概述
(1)MVR技術(shù)原理。
MVR是機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(mechanicalvaporrecompression)的簡稱。MVR技術(shù)除開車啟動外,整個蒸發(fā)過程中無需生蒸汽,利用蒸發(fā)器出來的二次蒸汽,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后蒸汽壓力、溫度升高,熱焓值增加,然后送到蒸發(fā)器的加熱室作為加熱蒸汽使用,使料液維持沸騰狀態(tài),二次蒸汽也得到了充分的利用。
(2)MVR高鹽廢水處理工藝原理。
高鹽水經(jīng)過加熱提升溫度,在蒸發(fā)室中閃蒸出低品位蒸汽,鹽水濃度提高后去提稠、干燥設(shè)備進(jìn)行處理,低品位蒸汽進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)提高品位,不間斷的用于加熱原料鹽水,而后凝結(jié)為水進(jìn)入其他裝置再利用。從而實現(xiàn)高鹽廢水的零排放。
二、MVR高鹽廢水處理工藝的應(yīng)用
(1)MVR高鹽廢水處理工藝線路。
高鹽廢水經(jīng)過兩級預(yù)熱器升溫(兩級預(yù)熱器的熱源為裝置內(nèi)部的不凝氣、冷凝水),進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)管與結(jié)晶器返回料液混合,經(jīng)強(qiáng)制循環(huán)加熱器加熱后,進(jìn)入結(jié)晶器閃蒸,當(dāng)結(jié)晶器中的料液濃度達(dá)一定程度會有晶體析出,高濃度的料液從結(jié)晶器底部進(jìn)入稠厚器后進(jìn)行固液分層,頂部的母液溢流到母液罐后與原料混合再次進(jìn)行循環(huán)加熱,底部的鹽漿進(jìn)入離心機(jī)分離后出鹽。蒸汽從結(jié)晶器出來后進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī),經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后蒸汽壓力、溫度提高,熱焓值增加后的蒸汽進(jìn)入循環(huán)加熱器繼續(xù)作為熱源用,蒸汽在循環(huán)加熱器中冷凝為水。冷凝水自循環(huán)加熱器自流至冷凝水罐,經(jīng)過冷凝水泵加壓,一部分供給壓縮機(jī)作為減溫水使用,另一部分與原料水在二級預(yù)熱器換熱后送出裝置。
(2)MVR技術(shù)處理效果。
MVR裝置的原料水鹽含量設(shè)計值為20%,需要脫硫裝置增加吸收漿液的循環(huán)率,提高原料水的鹽含量,但實際操作過程中吸收漿液的循環(huán)率增加后,脫硫裝置吸收塔中結(jié)垢明顯增加,所以無法提供設(shè)計參數(shù)要求的20%鹽含量的原料液,實際運行過程中原料液鹽含量最高為13%,隨著煙氣硫含量的變化鹽含量會隨之波動(表一為原料水的實際分析數(shù)據(jù))。原料水鹽含量的大范圍的波動并偏離設(shè)計值雖然造成裝置的成本增加、操作波動,但處理后的冷凝水COD、氯離子大幅下降,電導(dǎo)率最高為25μS/cm,達(dá)到脫鹽水站新鮮水進(jìn)水、循環(huán)水廠補(bǔ)充用水的水質(zhì)要求(表二為冷凝水分析數(shù)據(jù)),處理后的結(jié)晶鹽硫酸鈉含量在99%以上,達(dá)到《GB/T6009-2014工業(yè)無水硫酸鈉》中優(yōu)質(zhì)品的要求。從處理后的產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)來看,MVR技術(shù)對高鹽廢水的處理效果極佳。
三、MVR高鹽廢水處理工藝應(yīng)用存在問題
(1)管線容易堵塞。
結(jié)晶器后的濃漿液線中的介質(zhì)處于飽和臨界狀態(tài),容易在管線內(nèi)壁析出結(jié)晶鹽,長時間的積累會堵塞管線,運行過程中會產(chǎn)生疏通管線等等增加工作量的情況。
(2)能耗、運行成本偏高。
原料液實際含鹽量遠(yuǎn)低于設(shè)計值造成整個循環(huán)過程需要更多的熱量來保證原料液的蒸發(fā)量,而設(shè)計狀態(tài)下的能量平衡無法實現(xiàn),原料液進(jìn)循環(huán)加熱器的實際溫度過低,循環(huán)加熱器必須補(bǔ)充新蒸汽才能保證結(jié)晶器的蒸發(fā)量,導(dǎo)致了裝置的整體能耗變高,運行成本也隨之提高。
(3)裝置操作平衡點的控制困難。
裝置的實際運行過程中系統(tǒng)真空度、漿液的蒸發(fā)溫度、結(jié)晶器的液位、蒸汽進(jìn)循環(huán)加熱器的溫度(蒸汽壓縮機(jī)出口溫度)、新鮮蒸汽的補(bǔ)充量等等參數(shù)之間的平衡存在操作難度。系統(tǒng)真空度變化,結(jié)晶器的液位隨之變化,漿液蒸發(fā)溫度也會隨之變化,進(jìn)而影響蒸汽進(jìn)循環(huán)加熱器的溫度(蒸汽壓縮機(jī)出口溫度),會使系統(tǒng)蒸發(fā)量變大或變小,蒸發(fā)量的變化又會反過來影響系統(tǒng)真空度,總之整個系統(tǒng)參數(shù)需要達(dá)到一定的平衡才能平穩(wěn)運行。
(4)結(jié)晶鹽的處理增加了運行成本。
結(jié)晶鹽Na2SO4沒有作為產(chǎn)品外銷的渠道,只能作為固廢處理,每噸的處理價格在1200元左右,增加了運行成本。
(5)冷凝水電導(dǎo)率偏高。
裝置產(chǎn)生的冷凝水電導(dǎo)率實測最高為25μS/cm,無法達(dá)到鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)。如果采取有效的改進(jìn)措施提高冷凝水水質(zhì),使其達(dá)到鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn),會提高裝置產(chǎn)品的價值,減少裝置運行成本。
四、MVR技術(shù)應(yīng)用的改造及優(yōu)化建議
(1)濃度高的料液處于自流狀態(tài),所以管線要選擇合理的傾斜角度,增加自流動力,在易堵的管線增加低濃度料液實時沖洗線,降低料液在管壁結(jié)晶的可能性。
(2)利用煉油裝置過剩的熱水對原料水進(jìn)行預(yù)熱,利用煉油裝置產(chǎn)生的閃蒸氣做為循環(huán)加熱器的補(bǔ)充能源等等,在設(shè)計階段充分利用其它裝置的過剩熱量,既可以回收煉油裝置的過剩能量,又可以有效降低裝置的能耗及運行成本。
(3)合理選擇蒸汽除沫器結(jié)構(gòu),合理確定除沫器安裝高度,可以有效控制蒸汽夾帶問題,從而提高冷凝水品質(zhì)。
(4)合理進(jìn)行設(shè)備選材,推廣國產(chǎn)蒸汽離心壓縮機(jī)組的應(yīng)用,盡可能減少裝置的一次性投資。
(5)開拓結(jié)晶鹽Na2SO4作為商品外銷的渠道,減少結(jié)晶鹽作為固廢處理增加的運行成本。
五、結(jié)束語
MVR技術(shù)可以有效解決高鹽廢水的環(huán)保排放問題,但新建裝置要充分利用煉油裝置的過剩熱源,并采取有限措施提高冷凝水水質(zhì),在最大限度的降低運行成本后,MVR技術(shù)是可以在煉廠高鹽廢水處理的實際應(yīng)用中進(jìn)行推廣。(來源:中國石化青島石油化工有限責(zé)任公司)
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