陶瓷膜除油除铁机组通量下降原因分析及解决办法

梁建伟

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750021）

宁夏石化公司500万吨/年炼油装置的凝结水回收系统，采用北京嘉邦环保工程技术有限责任公司的陶瓷膜过滤除油技术，来实现冷凝水的高精度除油、除铁，设计处理能力100 m3/h，其目的就是回收利用水资源和热能，达到节水降耗的目的。

1 工艺流程简介

炼油各生产装置产生的蒸汽工艺凝液通过凝结水系统输送总管，依靠管网压力进入工艺凝液与除盐水板换热，将工艺凝液的水温降至40～60℃后，进入凝液水箱，由凝液水泵提升进入陶瓷膜除油除铁机组，将凝液中的油、铁等杂质滤除，其产出水经提升泵进入活性炭纤维毡过滤器，出水经在线分析仪（包括油、电导率）检测合格后由凝液中间水泵提升进入混合离子交换器，依靠离子交换脱除凝液中的剩余盐份，出水达到锅炉补充水指标后进入除盐水箱产出成品化学水。

工艺流程：外来凝结水→除盐水板换→凝液水箱→陶瓷膜除油除铁机组→活性炭纤维毡过滤器→混合离子交换器→除盐水箱。

2 陶瓷膜工作原理和特点

2.1 陶瓷膜工作原理

陶瓷膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。简单的讲，可以把任何物体看成八面体,相同粒径八面体堆成的孔径为粒径的0.25倍。陶瓷膜是由氧化锆、二氧化钛、三氧化二铝等陶瓷材料制成纳米级金属氧化颗粒而堆积成。

凝结水通过凝结水泵进入除油除铁机组内部的膜系统，在膜系统循环回路内以一定流速循环，在循环过程中，净化水渗出液在一定的过膜驱动压力下从膜管侧壁不断产出，并通过水腔连通净化水出水管线。膜系统循环回路内浓液通过调节阀控制间断或连续排放，以达到陶瓷膜除油除铁的目的，同时在膜系统回路内保持一定的浓缩比，提高产水率。

2.2 陶瓷膜特点

（1）孔径分布率窄,分离精度高；（2）采用错流过滤工艺，不易堵塞，易再生,使用寿命长；（3）化学稳定性好,耐酸、碱及有机溶剂，pH值适用范围宽；（4）抗微生物能力强,与一般的微生物不发生生化及化学反应；（5）机械强度大；热稳定性好,适用于高温、高压体系；（6）清洁状态好。本身无毒,不会使被分离体系受到污染。

3 存在的问题

凝结水系统的陶瓷膜除油除铁机组PK-201A于2011年12月一次投运成功，产水水质及产水量能满足设计要求，但其运行二十天后，产能就开始降低，最低降到不到原来的一半，处理量不能满足系统来量，随后对设备进行清洗。清洗后陶瓷膜除油除铁机组最大产能基本恢复设计指标，但运行周期不到一周，明显偏短，随后进行二次清洗，投运效果依然如上。陶瓷膜除油除铁机组PK-201B投运后情况和PK-201A类似，无法满足凝结水系统稳定运行的要求。

4 原因分析

影响陶瓷膜稳定通量的有膜面流速、进水温度、在线脉动冲洗效果三个要素，经过联系陶瓷膜厂家来现场分析指导和到兄弟单位参观交流，确认膜面流速、在线脉动冲洗效果均无问题。通过现场多次实验发现随着进水温度的提高，产水量逐步上升，提高进水温度对除油除铁装置提高产水量有明显效果，陶瓷膜最佳运行温度为85～95℃，提高进水温度后的通量变化（见表1）。

表1

现系统凝液与除盐水换热，将工艺凝液的水温降至40～60℃后，再进入陶瓷膜除油除铁机组，所以现工艺条件造成进入陶瓷膜除油除铁机组的水温偏低，不能满足陶瓷膜除油除铁机组要求。但温度升高后，由于离子交换器衬里耐温不能高于60℃，又存在离子交换器衬胶不能适应的问题（见图1）。

5 解决方案

为保证全部凝液吸收利用，满足除油除铁机组85～95℃的最佳运行温度，经分析讨论最后确定进行如下改造。

（1）减少外网凝结水与除盐水板换的换热量，确保换热后凝结水温度在85～95℃。如系统来的凝结水温度较低，则不与除盐水板换换热。提高除油除铁机组的进水温度，不仅可大大提升除油除铁机组的通量，而且可增加除油除铁机组的自清洗能力，延长化学清洗周期。

（2）为满足混床进水温度要求，在凝液中间水泵出口至活性炭纤维吸附罐进口之前增设换热器，将水温降到60℃以下再进入混床。

（3）在凝结水泵之后，除油除铁机组的进口之前增设保安过滤器（双联一开一备），避免机械杂质、沉淀物等进入除油除铁机组。

（4）设置系统外网来水油含量超标在线监测仪（AIAS1003）报警，发生报警时要及时切入旁路，减少对除油除铁机组的油冲击。

6 改造后的工艺流程简介

外网凝结水经原除盐水板换热至85～95℃进入凝结水罐（CL-201）内，出水由凝结水泵（P-201A/B）加压进入新增的保安过滤器（PK-203A/B）后，再进入除油除铁机组（PK-201A/B）进行处理，处理的产品水进入凝液中间水罐（CL-203）。

通过凝液中间水泵（P-202A/B）提升进入新增的换热器（E-201A/B）降温至60℃以下，再进入活性炭纤维吸附罐（SR-201A/B）和混床（PK-202A/B），处理后进入凝结水除盐水箱（CL-202）。

流程示意图（见图2）。

7 结语

（1）陶瓷膜除油除铁机组的进水温度与产水量变化关系几乎呈线性关系，随着进水温度的提高，产水量逐步上升，提高进水温度对除油除铁装置提高产水量有明显效果，最佳工艺控制温度为85～95℃，所以日常运行中，应将进水温度控制在85℃以上。

（2）由于陶瓷膜除油除铁装置没有吸附材料，不存在吸附饱和问题，所以当通量低于设计通量的40%时应当及时进行化学清洗，清洗后可完全恢复通量，并不影响油铁的去除效果，且有利于提高产水量及优化运行周期。

（3）在日常运行中，做好在线含油分析仪表的监控和维护工作，应尽量避免来水油超标对机组的冲击。

［1］马晓雁，等.微孔陶瓷材料在水处理中的应用［J］.中国陶瓷，2003，39（6）：49-51.

［2］袁红奎.陶瓷膜凝结水除油除铁装置研究与应用报告.北京嘉邦环保工程技术有限责任公司，2011，10.

［3］娄军杰.宁夏石化公司除油除铁机组实验报告.北京嘉邦环保工程技术有限责任公司，2012，5.

［4］娄军杰.宁夏石化公司凝结水除油除铁系统完善方案.北京嘉邦环保工程技术有限责任公司，2012，9.