冷凝水的回收和处理

(中原油田分公司石油化工总厂，河南濮阳 457165)

1 前言

石化企业是用水大户，中原油田石化总厂地处缺水的中原地区，随着企业的发展和装置规模的扩大，对水的需求量逐渐加大。保证优良的水源水质、充足的水量是企业可持续发展的必要条件，回收处理再利用一切可利用的回水是实现这一目标的重要手段。凝结水是由蒸汽做功之后凝结而成，在生产中因蒸汽系统的凝汽器渗漏、金属腐蚀产物的污染、热用户返回水的杂质污染使凝结水的水质下降，不能直接回用于锅炉给水。

凝结水回用，是锅炉实现节能、节水和减少运行费用的最有效方法。凝结水的热量可达蒸汽总热量的20% ～30%，凝结水虽然被污染，但比工业水的水质要好得多，容易处理、费用低，可以大幅度降低锅炉水处理的运行费用。

2 冷凝水现状

根据节水减排的要求，石化总厂对全厂凝结水系统进行了技术改造，目前全厂已回收的蒸汽凝结水量为40～50 t/h。这些回收的蒸汽凝结水，大大提高了热能利用效率，节约了能源，减轻了水处理站的负担。但是这些未经处理的凝结水常常呈酸性、含油量和含铁量都大大超标，给系统中的锅炉、辅机和其他设备的安全运行带来了严重威胁。因此本项目对回收的凝结水进行除油、除铁处理，以达到锅炉进水要求。

3 冷凝水处理的技术原理和工艺流程

3.1 技术原理

在蒸汽凝结水不降温的条件下，运用活性分子膜超微过滤组合带大量官能团的复合碳纤维吸附方法，能够有效去除凝结水中游离态、机械分散态、乳化态、溶解态各种烃类及其衍生物。同时在活性分子膜和复合碳纤维微孔内官能团的作用下，脱除水中的二、三价金属离子，使凝结水达到锅炉给水要求。

3.2 工艺流程

我厂回收的蒸汽凝结水分为三路:综合冷凝回水、特油冷凝回水和汽轮机冷凝回水。由各生产装置收集的综合凝结水经在线甄别系统，与特油冷凝回水混合后进入换热器，与软化水换热后，再与汽轮机凝结水混合进入原水箱，经原水泵提升后依次进入超微过滤器、纤维吸附罐脱除机械杂质、油和高价金属离子，合格的净化水经净水泵进入除氧器。

3.2.1 原水箱

凝结水首先进入原水箱，原水箱实际上可称为油水分离器。凝结水从布水装置进入原水箱，布水装置有两个作用:一是使进水均布;二是降低水的湍流速度，延长凝结水在原水箱内的有效停留时间，使游离态和机械分散态油更易与水分离。原水箱上部设有溢流堰，利用物理沉降作用，可将大部分游离态及机械分散态油除去，使水中油含量降到50 mg/L以下。

3.2.2 在线甄别系统

本系统由探头、电缆、信号线和工控机组成。工控机中装有模糊控制平台程序，各探头在此程序控制下运行。各单元均可根据各自的运行情况来进行自动控制。当出现大量泄漏时，凝结水中的油和离子含量会明显超标。这套原水在线甄别控制系统就会在数秒钟内检测出来，并迅速转换成电信号，命令控制系统将严重污染的原水切出系统，提高装置抗冲击性，保证装置安全。

3.2.3 超微过滤器

3.2.3.1 主要作用

一次性截留Φ≥0.1μm的全部微粒;截留95%的胶体微粒;以化合形式截留部分高价金属离子;去除机械分散态油和部分乳化油。

3.2.3.2 原理

超微过滤器选用耐高温过滤元件，用化学药剂在微孔内覆盖搭桥，是吸附、表面过滤、深层过滤相结合的一种过滤方式。过滤机理主要是化合、惯性冲撞、扩散和截留。这样不仅可以起到物理过滤作用，还有吸附作用，可除去乳化态、溶解态的油及金属离子。

3.2.3.3 再生

超微过滤器采用半再生方法，一般24 h再生一次，再生用的是0.8 MPa的低压蒸汽，对超微过滤器进行反向清洗，使其中的分子膜和官能团得以再生。

图1所示为集中拉底后的一期进路，两帮控制较好，工区对进路两底角清理非常干净。进路回采结束后集中拉底在一期进路中的应用初见成效。随后，工区又对53#进路、18#进路和48#进路这三条一期进路进行了集中拉底，都取得了很好的效果，图2、3、4是这三条进路拉底后的情况。

在一个超微过滤器进行反洗的时候，其余超微过滤器继续工作，对纤维吸附罐供水。

3.2.4 纤维吸附罐

3.2.4.1 主要作用

纤维吸附罐属精密过滤装置，主要过滤元件为带有大量官能团的纤维吸附毡。去除剩余的油和无机离子，使水中油含量降至1 mg/L以下，总铁含量降至50μg/L。

3.2.4.2 特点

该装置所选的吸附剂由复合吸附纤维毡制成。具有细孔结构密集和比表面积巨大、吸附能力强等特点，纤维毡经活化加入各种官能团。

纤维吸附罐同超微过滤器一样，采用半再生方法，通过对纤维吸附罐反吹，使其中的复合纤维进行脱附，使官能团得以再生。

3.2.5 DCS 控制系统

本系统采用计算机集成控制系统。包括在线电导检测系统、模拟人工智能的模糊控制平台和可靠的DCS控制系统。采用逻辑时序及程序控制，各单元既可以根据各自的运行情况来进行自动控制，又可以相互配合、协同作战、统一成一个完整的系统。保证装置的安全，降低劳动强度。

4 进出水质要求

进水水质见表1，净化水水质要求见表2。

表1 进水水质要求

表2 净化水水质要求

5 运行评价

冷凝水回收处理装置投产后进行了装置标定。在标定过程中，装置最大处理量达到60 t/h;最小处理量为27 t/h，说明装置操作弹性大，各项操作参数指标在设计范围内，净化水质量合格。

本凝结水处理装置，采用DCS集散控制系统，能够及时监控和调整现场设备的运行状况，采集相关运行参数。在线水中油检测、pH值和电导仪，能自动切换流程，自动化水平较高。经处理后的凝结水含油，铁离子指标均能达到中压锅炉水质要求。既回收了水，又回收了热量，节水节能效果明显。

该工艺技术先进、安全可靠、投资少、回收快，具有较好的性价比，无工艺废气、废渣排放，在企业的节能降耗、节水减排工作中，起到了积极推动作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

6 经济效益分析

6.1 直接经济效益

50 t/h冷凝水回收处理装置投产后，每小时平均回收处理冷凝水42 t/h左右。年运行按8 000 h计算，按处理后凝结水95℃与常温25℃下热能差值折算成100元/t(厂内部结算价)中低压蒸汽热量，可计算出凝结水热值为10.75元/t，可节约资金361.2万元;软化水与凝结水进行热交换后进除氧器，软化水温度由常温25℃提高到60℃，以软化水每小时45 t左右，年运行按8 000 h计算，按60℃的软化水与常温25℃下热能差值折算成100元/t(厂内部结算价)中低压蒸汽热量，可计算出软化水热值为5.4元/t;可节约资金194.4万元。凝结水回收处理系统投用后，蒸汽冷凝回水回收量的增加，大大节约了软化水耗量，每小时可节约软化水10 t，现软化水10元/t(厂内部结算价)，每年可节约资金80万元。年运行成本费17.29万元(包含汽、电、管理费);设备折旧费用33万元;年节约费用:361.2+194.4+80－17.29－33=585.31 万元。装置总投资340万元，静态投资回收期0.58年。

6.2 间接经济效益

凝结水回收处理系统投用后，经处理后的凝结水含油量小于1 mg/L，总铁含量降至小于50μg/L。完全满足锅炉水质标准，延长了锅炉的使用寿命。同时减少了全厂软化水、除氧水管网腐蚀。

7 结论

该项目采用了在线甄别、自动精处理、自动预膜、DCS控制等系统，优化了工艺流程，提高了装置技术水平;项目实施后，石化总厂冷凝水得到了回收处理，高质水得到了合理利用，延长了用水设备的使用寿命，每年可为石化总厂节约成本585.31万元，经济效益显著。