陶瓷膜除油除鐵機組通量下降原因分析及解決辦法

梁建偉

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

寧夏石化公司500萬噸/年煉油裝置的凝結水回收系統，采用北京嘉邦環保工程技術有限責任公司的陶瓷膜過濾除油技術，來實現冷凝水的高精度除油、除鐵，設計處理能力100 m3/h，其目的就是回收利用水資源和熱能，達到節水降耗的目的。

1 工藝流程簡介

煉油各生產裝置產生的蒸汽工藝凝液通過凝結水系統輸送總管，依靠管網壓力進入工藝凝液與除鹽水板換熱，將工藝凝液的水溫降至40～60℃后，進入凝液水箱，由凝液水泵提升進入陶瓷膜除油除鐵機組，將凝液中的油、鐵等雜質濾除，其產出水經提升泵進入活性炭纖維氈過濾器，出水經在線分析儀（包括油、電導率）檢測合格后由凝液中間水泵提升進入混合離子交換器，依靠離子交換脫除凝液中的剩余鹽份，出水達到鍋爐補充水指標后進入除鹽水箱產出成品化學水。

工藝流程：外來凝結水→除鹽水板換→凝液水箱→陶瓷膜除油除鐵機組→活性炭纖維氈過濾器→混合離子交換器→除鹽水箱。

2 陶瓷膜工作原理和特點

2.1 陶瓷膜工作原理

陶瓷膜是以無機陶瓷材料經特殊工藝制備而形成的非對稱膜。簡單的講，可以把任何物體看成八面體,相同粒徑八面體堆成的孔徑為粒徑的0.25倍。陶瓷膜是由氧化鋯、二氧化鈦、三氧化二鋁等陶瓷材料制成納米級金屬氧化顆粒而堆積成。

凝結水通過凝結水泵進入除油除鐵機組內部的膜系統，在膜系統循環回路內以一定流速循環，在循環過程中，凈化水滲出液在一定的過膜驅動壓力下從膜管側壁不斷產出，并通過水腔連通凈化水出水管線。膜系統循環回路內濃液通過調節閥控制間斷或連續排放，以達到陶瓷膜除油除鐵的目的，同時在膜系統回路內保持一定的濃縮比，提高產水率。

2.2 陶瓷膜特點

（1）孔徑分布率窄,分離精度高；（2）采用錯流過濾工藝，不易堵塞，易再生,使用壽命長；（3）化學穩定性好,耐酸、堿及有機溶劑，pH值適用范圍寬；（4）抗微生物能力強,與一般的微生物不發生生化及化學反應；（5）機械強度大；熱穩定性好,適用于高溫、高壓體系；（6）清潔狀態好。本身無毒,不會使被分離體系受到污染。

3 存在的問題

凝結水系統的陶瓷膜除油除鐵機組PK-201A于2011年12月一次投運成功，產水水質及產水量能滿足設計要求，但其運行二十天后，產能就開始降低，最低降到不到原來的一半，處理量不能滿足系統來量，隨后對設備進行清洗。清洗后陶瓷膜除油除鐵機組最大產能基本恢復設計指標，但運行周期不到一周，明顯偏短，隨后進行二次清洗，投運效果依然如上。陶瓷膜除油除鐵機組PK-201B投運后情況和PK-201A類似，無法滿足凝結水系統穩定運行的要求。

4 原因分析

影響陶瓷膜穩定通量的有膜面流速、進水溫度、在線脈動沖洗效果三個要素，經過聯系陶瓷膜廠家來現場分析指導和到兄弟單位參觀交流，確認膜面流速、在線脈動沖洗效果均無問題。通過現場多次實驗發現隨著進水溫度的提高，產水量逐步上升，提高進水溫度對除油除鐵裝置提高產水量有明顯效果，陶瓷膜最佳運行溫度為85～95℃，提高進水溫度后的通量變化（見表1）。

表1

現系統凝液與除鹽水換熱，將工藝凝液的水溫降至40～60℃后，再進入陶瓷膜除油除鐵機組，所以現工藝條件造成進入陶瓷膜除油除鐵機組的水溫偏低，不能滿足陶瓷膜除油除鐵機組要求。但溫度升高后，由于離子交換器襯里耐溫不能高于60℃，又存在離子交換器襯膠不能適應的問題（見圖1）。

5 解決方案

為保證全部凝液吸收利用，滿足除油除鐵機組85～95℃的最佳運行溫度，經分析討論最后確定進行如下改造。

（1）減少外網凝結水與除鹽水板換的換熱量，確保換熱后凝結水溫度在85～95℃。如系統來的凝結水溫度較低，則不與除鹽水板換換熱。提高除油除鐵機組的進水溫度，不僅可大大提升除油除鐵機組的通量，而且可增加除油除鐵機組的自清洗能力，延長化學清洗周期。

（2）為滿足混床進水溫度要求，在凝液中間水泵出口至活性炭纖維吸附罐進口之前增設換熱器，將水溫降到60℃以下再進入混床。

（3）在凝結水泵之后，除油除鐵機組的進口之前增設保安過濾器（雙聯一開一備），避免機械雜質、沉淀物等進入除油除鐵機組。

（4）設置系統外網來水油含量超標在線監測儀（AIAS1003）報警，發生報警時要及時切入旁路，減少對除油除鐵機組的油沖擊。

6 改造后的工藝流程簡介

外網凝結水經原除鹽水板換熱至85～95℃進入凝結水罐（CL-201）內，出水由凝結水泵（P-201A/B）加壓進入新增的保安過濾器（PK-203A/B）后，再進入除油除鐵機組（PK-201A/B）進行處理，處理的產品水進入凝液中間水罐（CL-203）。

通過凝液中間水泵（P-202A/B）提升進入新增的換熱器（E-201A/B）降溫至60℃以下，再進入活性炭纖維吸附罐（SR-201A/B）和混床（PK-202A/B），處理后進入凝結水除鹽水箱（CL-202）。

流程示意圖（見圖2）。

7 結語

（1）陶瓷膜除油除鐵機組的進水溫度與產水量變化關系幾乎呈線性關系，隨著進水溫度的提高，產水量逐步上升，提高進水溫度對除油除鐵裝置提高產水量有明顯效果，最佳工藝控制溫度為85～95℃，所以日常運行中，應將進水溫度控制在85℃以上。

（2）由于陶瓷膜除油除鐵裝置沒有吸附材料，不存在吸附飽和問題，所以當通量低于設計通量的40%時應當及時進行化學清洗，清洗后可完全恢復通量，并不影響油鐵的去除效果，且有利于提高產水量及優化運行周期。

（3）在日常運行中，做好在線含油分析儀表的監控和維護工作，應盡量避免來水油超標對機組的沖擊。

［1］馬曉雁，等.微孔陶瓷材料在水處理中的應用［J］.中國陶瓷，2003，39（6）：49-51.

［2］袁紅奎.陶瓷膜凝結水除油除鐵裝置研究與應用報告.北京嘉邦環保工程技術有限責任公司，2011，10.

［3］婁軍杰.寧夏石化公司除油除鐵機組實驗報告.北京嘉邦環保工程技術有限責任公司，2012，5.

［4］婁軍杰.寧夏石化公司凝結水除油除鐵系統完善方案.北京嘉邦環保工程技術有限責任公司，2012，9.