樊小明

(陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南 714100)

陕西陕化煤化工集团有限公司1,4-丁二醇 (BDO)装置与尿素分厂氨冷器装置约产生100 t/h蒸汽凝液。原设计中此部分蒸汽冷凝液回收至动力分厂脱盐水站工艺水箱再次利用，但因BDO凝液回收过程中多次出现电导率(≤10 μs/cm)、Fe2+质量浓度(≤100 μg/L)的超标现象，造成凝液混床树脂出现交叉污染。产水电导率从0.07 μs/cm直接上升至0.46 μs/cm，二氧化硅质量浓度从2.7 μg/L上升至198 μg/L，对锅炉及后续化工生产造成严重威胁。

按照原设计继续回收利用，风险较大，因此在初期改造中，利用进锅炉除氧水对此部分凝液进行换热，之后送至脱盐水一次水箱进行升温(≤30 ℃)，但由于凝液回收量较大，造成预处理超滤进水温度过高(>30 ℃)，影响脱盐水膜系统的安全运行。最终，大部分凝液不经任何处理被直接排放至地沟，造成资源浪费。

凝液混床净化项目改造，能够将BDO、尿素、废锅凝液、脱硫等装置产生的近170 t/h蒸汽凝液全部集中回收处理，达到节能减排的目的。

1 技术改造

将BDO、尿素、废锅凝液、脱硫等全装置产生的170 t/h蒸汽凝液(温度小于80 ℃)送至脱盐水新增凝液水箱，再通过凝液水泵送至凝液混床处理，产生合格脱盐水(电导率≤0.2 μs/cm、二氧化硅质量浓度≤20 μg/L)后，送至一期脱盐水箱。 通过凝液净化项目改造，化工系统富余蒸汽凝液得到回收再利用，提高了脱盐水装置的运行产能，缓解了运行压力，降低了运行费用。

1.1 改造要点

改造初期：经过除氧器前换热器换热(用脱盐水进行换热)，提高了进水温度，节约锅炉除氧器换热用蒸汽；将凝液换热后回收至脱盐水工艺水箱或原水箱，进行处理后送至化工系统，节约水资源和药剂。

改造后期：针对BDO凝液多次出现电导率和铁含量超标现象，经过现场考察和论证，在脱盐水装置中新增1套容积为200 m3的凝液水箱，1台扬程为30 m、质量流量为200 t/h的凝液水泵，1套质量流量为200 t/h的凝液混床，产水出口总管配置电导率表、在线硅表和流量计。混床前设置除铁保安过滤器，混床后配置树脂捕捉器。混床产水配置DN200管连接至脱盐水箱总管。

1.2 处理流程

系统凝液改造简图见图1。BDO和尿素凝液→板式换热器(经过1#除氧器脱盐水换热)→一期、二期原水箱或新增凝液水箱→凝液水泵→大流量过滤器→高速凝液混床→一期脱盐水箱。

图1 系统凝液改造简图

2 设备要求及规范

2.1 凝液水箱、凝液水泵

凝液水箱用于贮存凝液并提升水量及水压，与凝液水泵配套使用。

本项目中，凝液水箱为立式不锈钢制结构容器,体积为200 m3，尺寸为6 m×6 m×5.6 m，设备按标准进行设计、制造和试验，配有出水管、排污管、溢流水管和液位计接口管等全套附件，以及具有就地液位显示及4～20 mA电流的侧入式液位计。凝液水箱制作完毕后进行时长为24 h的盛水试验，要求不得有渗漏及异常变形现象。

同时，与凝液水箱配套的凝液水泵，主要参数见表1。

表1 凝液水泵主要参数

2.2 凝液混床

配置一套立式柱形结构凝液混床，内部进水装置为母支管型，出水装置为多孔板加不锈钢水帽。混床内壁衬软橡胶和半硬橡胶(天然无硅橡胶)各一层，总厚度不得小于5 mm；衬胶完整无针孔，能承受15～20 kV电火花试验不被击穿。混床后配树脂捕捉器，其前后设差压表及相应接管。树脂捕捉器滤元缝隙宽度为0.2 mm。捕捉器应为304不锈钢滤元结构，壳体为钢制衬胶，当捕捉器完全堵塞时，不会因管道内的压力导致破裂。凝液混床的主要参数见表2。

表2 凝液混床主要参数

2.3 凝液混床树脂

脱盐水系统采用阴阳离子交换树脂复合床处理工艺，所选用的树脂必须满足混床产水水质要求，且能保证系统稳定可靠运行。采购树脂时要满足以下条件：

(1) 由卖方现场指导填装树脂。

(2) 混床运行3个月之内，在进水水质正常情况下，新加的阴阳离子交换树脂颜色不会加深。

(3) 新装树脂在投运1 a内出现任何质量问题，买方接到通知后24 h内到达现场进行检查处理。

(4) 混床时，其阴阳离子交换树脂有效粒径之差的绝对值不大于0.10 mm。

(5) 树脂填装完成后,在运行过程中，不能出现混脂、多次分层现象。

(6) 投运后混床产水电导率小于0.2 μs/cm、二氧化硅质量浓度小于20 μg/L。

(7) 树脂运行3 a内，交换容量降低率小于3%。

(8) 新投运混床出现水质不合格或者周期制水量降低时，由厂方现场解决。

2.4 除铁保安过滤器

设置1台DN750、体积流量为200 m3/h的除铁保安过滤器，内装12支聚丙烯(PP)喷熔滤芯，过滤精度为10 μm。滤芯的起始压差一般为0.025～0.030 MPa，最大允许压差为0.35 MPa。设计温度为85 ℃，进入除铁过滤器的凝结水中，含铁质量浓度不大于2 000 μg/L。除铁保安过滤器配置完整的阀门、仪表、内部链接管路、附件以及控制设备等。

除铁保安过滤器单元设置0～100%旁路系统。来水温度大于80 ℃时，进出阀门关闭，凝液水泵自停。当其压降达到设定值时，该除铁保安过滤器自动退出运行，更换滤芯后并入系统。当机组正常运行且凝液水泵出水水质确实很好时，进水悬浮物质量浓度≤10 μg/L的情况下，经人工确认后，打开旁路门，除铁保安过滤器停止运行，处于备用状态。

2.5 自动程序控制

当运行混床出水的电导率、二氧化硅质量浓度中的任一参数达到设定值，失效混床自动退出运行，启动再生系统，自动进行分离和彻底的化学再生。混床自动化全部实现中控数据通信系统(DCS)操作，阀门和在线表全部实现DCS监控。

3 实施过程

2020年11月15日，项目开始施工，旧设备拆除；2020年11月20日至12月10日，设备制作；2020年12月10日至12月30日，完成设备安装；2021年1月，调试设备；同年2月正式投运。

4 工艺技术要求

本项目处理蒸汽冷凝液所选用的离子树脂脱盐运行方式为混合床除盐工艺。将阴阳离子交换树脂按一定比例均匀混合装在同一交换器中，通过混合床完成多级阴、阳离子交换过程。

凝液混床进水、出水指标要求见表3。混床运行中，肉眼观察阴阳离子交换树脂，不允许出现红色液体。混床进水温度为80 ℃时，系统运行压力为≤0.6 MPa(g)。

表3 凝液混床进水、出水指标

5 性能验收

按照DL/T 543—2009 《电厂用水处理设备验收导则》进行设备性能验收。凝结净化系统连续72 h试运行后效果见表4。

表4 凝结净化系统连续72 h试运行后效果

凝液水质处理前后数据对比，见表5。

表5 凝液水质处理前后数据对比

6 实际效益

2021年2月15日，BDO和尿素凝液全部回收至新凝液混床处理，显示回收水量为100 t/h左右，以一次水脱盐水成本为2.3元/t计算，每年(按365 d计算)节约费用为201.5万元。

混床进水温度为74 ℃左右，产水工艺指标稳定，凝液实现全部回收处理，既节约了水资源又利用了冷凝液的热量，同时降低了工业一次原水用量，减少了外排水量，利于环境保护。

7 结语

在国内氮肥行业企业经济效益普遍下滑的大背景下，陕西陕化煤化工集团有限公司不断挖潜降耗。凝液回收装置投运后，效益可观，同时还节约了一次水及药剂用量，提高了企业竞争力。