采用反滲透技術對脫鹽水系統改造

崔文科

(山西陽煤豐喜肥業〔集團〕有限責任公司 山西運城044000)

1 脫鹽水系統改造前基本情況

1.1 脫鹽水系統分布情況

目前，山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司脫鹽水系統分兩大部分：①2003年配套甲醇裝置新建的200 m3/h甲醇脫鹽水系統，采用反滲透技術+陰陽床工藝，產品水質量高，出水電導率≤0.2 μS/cm，能滿足2臺75 t/h鍋爐及甲醇系統用水工藝要求；②合成氨廠區(3個分廠)隨3套尿素裝置擴建及不同用水要求建成的1#～4#脫鹽水系統。1#脫鹽水系統(2000年5月投運，產水量為140 m3/h)采用反滲透技術，由于已連運多年，產水量下降至125～130 m3/h，已超期運行2年多，脫鹽率由98.0%降至96.5%，出水電導率≤35 μS/cm，堿度30～40 mg/L；2#和3#脫鹽水系統(1997年前建成)采用電滲析技術，總產水量90～130 m3/h，脫鹽率在50.0%左右，出水電導率約300 μS/cm、堿度在150～180 mg/L。2#和3#脫鹽水系統電滲析水(90～130 m3/h)與1#脫鹽水系統反滲透水(125～130 m3/h)混合后利用尿素系統余熱升溫，然后供鍋爐(2×75 t/h，130 t/h)使用；多余水溢流回供水分廠冷凝液儲槽，混合后溫水分別作為3個合成氨分廠的合成廢熱鍋爐、吹風氣回收裝置、造氣夾套、變換系統等補給水。4#脫鹽水系統(2003年建成，產水量為50 m3/h)采用反滲透技術+陰陽床工藝，出水電導率≤5 μS/cm、堿度為6～8 mg/L，無備用床，在再生時只能直接補充反滲透水，主要用于3個分廠變換系統噴水和10 t/h鍋爐。

1.2 存在問題

二期甲醇裝置目前正處于試車階段，全廠采暖系統使用的脫鹽水是來自于尿素系統余熱換熱后的熱脫鹽水。甲醇裝置脫鹽水產量195 m3/h，供2×75 t/h鍋爐及甲醇裝置生產使用，同時向合成氨廠區送水30 m3/h(進入1#脫鹽水池)。甲醇裝置脫鹽水系統與鍋爐、甲醇裝置自身生產用水基本平衡，估計生產正常后脫鹽水量應有所下降。合成氨廠區補充脫鹽水190 m3/h左右(其中3套尿素裝置循環水共補27 m3/h)，甲醇裝置用量170～180 m3/h，共需要補脫鹽水360～370 m3/h，全廠的反滲透(RO)脫鹽水系統產水能力為330 m3/h，電滲析脫鹽水系統補充約為40 m3/h。但考慮每年3月停用采暖后，熱脫鹽水經冷卻后的冷脫鹽水水量減少，冷脫鹽水需用量由冬季195 m3/h增至270 m3/h的問題，經統計后多出64 m3/h(溫度70～80 ℃)熱水應采取必要的回收措施。

由于采用電滲析技術的脫鹽水系統所產水與采用反滲透技術的脫鹽水系統所產水的水質差別較大，造成鍋爐所產的蒸汽品質差，電滲析技術產水水質與工藝用戶要求不相符合；全廠脫鹽水用量和產量也是剛好平衡，如果有1套反滲透系統發生故障，勢必造成甲醇裝置減量運行甚至停車。

2 技術改造內容

2.1 改造方案

為了適應生產規模擴大的需要，將原3#脫鹽水系統改用反滲透工藝，產水量為100 m3/h，反滲

透產品水的回收率≥75%，1年內反滲透脫鹽率≥98%，3年內反滲透脫鹽率≥97%，利用其原來的廠房和一次水管。脫鹽水用量大時，開啟3#脫鹽水系統供鍋爐用水；脫鹽水用量小時，將其作為備用系統。剩余所需的64 m3/h熱水解決辦法：2#合成氨系統冰機循環水系統位于冷凝液槽旁，循環水系統負荷較輕，夏季涼水溫度一般在22～24 ℃，在其附近安裝1臺換熱器，冷卻后回收至脫鹽水槽，且對循環水冷卻不會造成大的影響，此換熱器可利用閑置的換熱器(2#脫鹽水系統停運)。

3#脫鹽水系統建成后，合成氨廠區的1#和3#脫鹽水系統的反滲透水總產量可達240 m3/h，尚富裕約70 m3/h反滲透脫鹽水。當甲醇裝置和合成氨廠區的某一反滲透脫鹽水系統需要檢修或發生故障時，可及時得到互補，保證生產裝置的正常生產運行。

3#脫鹽水系統工藝流程見圖1。一次水(進口)及改造前(電滲析工藝)、后(反滲透工藝)脫鹽水水質對比分析見表1。

圖1 3#脫鹽水系統工藝流程

表1 一次水(進口)及改造前(電滲析工藝)、后(反滲透工藝)脫鹽水水質分析對比

3 改造效果

3#脫鹽水系統改造后，反滲透產品水出水量為100 m3/h，反滲透產品水回收率達76.5%，反滲透脫鹽率達98.9%，電導率達2 μS/cm，堿度在5 mg/L左右。

3#脫鹽水系統改造完成后，山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗公司的脫鹽水系統將更加完善，全廠水質統一，有利于脫鹽水的調配，不會再出現因水質差而導致管線結垢、變換催化劑結垢、系統阻力大等問題，也不會因脫鹽水系統故障而引起生產裝置減量運行。

3#脫鹽水系統采用電滲析工藝時，除鹽率低，每年維修費約60萬元，能耗也高；3#脫鹽水系統采用反滲透工藝后，每年維修費降低約30萬元。僅計脫鹽水系統的耗電和輔材費用，反滲透工藝脫鹽水成本約0.48元/m3，電滲析工藝脫鹽水成本約1元/m3，年生產時間以8 000 h計，每年可節約44萬元。因此，此次改造經濟效益可觀。