反渗透技术在大型煤化工装置的应用_刘成

2010年10月第33卷第5期LargeScaleNitrogenousFertilizerIndustryOct.2010Vol.33No.5随着国家对水环境污染的日益重视，反渗透除盐在水处理中得到广泛的应用。反渗透除盐能够延长离子交换设备的再生周期，大幅减少酸、碱的使用量，有利于保护生态环境。河南省中原大化集团有限责任公司50万吨／年煤制甲醇装置脱盐水站采用了反渗透制水工艺，围绕反渗透的应用进行工艺设计，高度重视反渗透的运行维护，取得了较好的处理效果。1系统概况甲醇装置脱盐水站反渗透制水量为2×100m3／h，反渗透膜选用陶氏BW30－400卷式聚酰胺复合膜，一级两段，14∶8布置。蒸汽冷凝液和汽轮机冷凝液回收量为460m3／h，全部回收到混床，脱盐水制水量为560m3／h。工艺流程见图1。在多介质过滤器前加絮凝剂和氧化剂，在反渗透前加入盐酸、还原剂和阻垢剂。使用的原水为经过预处理后的黄河地表水，未加氯，水质指标见表1。黄河地表水总溶固620mg／L左右，含盐量受季节性影响，变化较大。反渗透技术在大型煤化工装置的应用刘成（河南煤业化工集团中原大化公司，河南濮阳，457004）摘要介绍50万吨／年甲醇装置以反渗透技术为核心的脱盐水制备工艺，就运行中出现的问题进行分析。关键词反渗透设计选择运行改进图1工艺流程示意浊度固形物总硬度总碱度pHCl-HCO3-SO42-Ca2+Mg2+Na+≤3615.8293.3199.037.96106.47242.6144.566.4230.9387.172设计选择2．1预处理黄河地表水受季节影响，有发生微生物和胶体污染的可能性。反渗透膜被胶体、微生物、金属氧化物等污染时，会造成系统压差升高，产水量下降或者脱盐率降低。为保证反渗透进水淤积指数（SDI）不大于3，选择了多介质过滤器加超滤工艺，对原水进行预处理。2．1．1多介质过滤器多介质过滤器直径为3．2m，装填石英砂和无烟煤为滤料，滤料装填高度1．2m，设计流速8m／h。超滤系统对进水的颗粒杂质有特殊要求，颗粒物质会堵塞超滤膜中空纤维丝的端头，或尖锐颗粒拉伤超滤膜表面，对超滤系统产生危害。虽然原水经过预处理，通过管道输送，水中的悬浮物和腐蚀物仍然存在。多介质过滤器可以除去颗粒、悬浮物和胶体，对超滤系统形成有效保护［1］。超滤前过滤精度100μm的保安过滤器，自2007年投运以来，很少清洗。超滤膜的运行压差维持在0．02MPa，保持了良好的运行状态。2．1．2超滤超滤系统选用荷兰诺瑞特公司的内压膜，采表1原水水质mg／L收稿日期：2010-07-02；收到修改稿日期：2010-10-14。作者简介：刘成，男，1971年出生，工程师。1991年毕业于河南省郑州化工学校化工工艺专业，现在河南煤业化工集团中原大化公司给排水厂从事生产管理工作。电话：0393－8956638；E-mail：zydhlc@126.com。第5期用全流过滤形式。单套进水量为75m3／h，产水量为68m3／h，回收率为90％。每套超滤系统设置24支聚醚砜中空纤维超滤膜组件，安装于6根膜壳内。每2套超滤系统对应于1套反渗透系统。超滤膜的过滤精度为0．025μm，允许小分子物质和溶解性固体等通过，但能有效阻挡胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。超滤产水SDI值保持在3以下，提高了反渗透进水质量。2．2离子交换反渗透设计一年脱盐率大于98％，3年脱盐率大于95％。使用初期出水电导在20μS／cm以下，随着膜性能衰减，出口电导会增加。对反渗透产水需要利用离子交换器进行精脱盐，使脱盐水电导率小于0．2μS／cm。除盐工艺有两种选择：①反渗透→混床；②反渗透→阳床→阴床→混床。从设备情况及运行消耗比较，选择了方案②配置离子交换。2．2．1设备情况阳床阴床选用无顶压逆流再生固定床，设计直径2．5m，处理水量120m3／h。阳床、阴床强酸阳树脂、强碱阴树脂装填高度分别为2．0m，树脂装填量为9．8m3，阴床出水电导以5μS／cm为交换终点。固定床树脂装填量大，可以间断运行。投运及再生操作较为简单，再生耗时2．5h。阳床压差高时，利用小反洗即可处理。运行到一定周期，进行大反洗倍量再生。混床直径2．5m，处理水量214m3／h，出口电导率以0．2μS／cm为控制终点。强酸阳树脂装填高度700mm，强碱阴树脂装填1200mm，强酸阳树脂装填量3．43m3。混床树脂失效时，阴阳离子分层后分别进行再生，再生程序相对复杂。反洗分层是否彻底影响再生质量，混脂落床效果影响使用周期和出水质量。再生耗时3h，反洗、混脂落床等程序需要现场人工监护［2］。2．2．2运行消耗按反渗透脱盐率98％计，以阳离子脱除失效计算，方案②阳床的周期制水量为55000m3，混床的周期制水量为58000m3。按方案①反渗透产水直接进