水處理單元在乙二醇裝置循環水回收中的應用

李琳琳(中國石化揚子石油化工有限公司烯烴廠，江蘇 南京 210048)

0 引言

乙二醇(MEG)是一種非常重要的石油化工基礎有機原料，主要用于生產纖維、防凍液、樹脂、涂料等[1,2]。中國石化揚子石油化工有限公司烯烴廠乙二醇裝置采用美國SD 公司專利技術，于1987 年建成投產，主要產品為乙二醇26 萬噸/年，環氧乙烷13 萬噸/年。

乙二醇裝置環氧乙烷(EO)吸收解吸系統(300#)，在循環水回路中EO 水合會連續形成少量的MEG。該系統內MEG 大量累積，可能造成系統發泡，環氧乙烷吸收效果差，反應器入口EO 濃度升高，氧化反應的安全性降低、副反應增加，EO 損失、資源浪費等問題。

為控制300#系統中MEG 濃度，需從300#排放部分循環水。乙二醇對環境有害，易造成水體污染[3]。公司污水排放控制指標為COD 含量≤1800ppm。T-310 循環水中MEG 含量約為3.21%，T-2310 循環水中MEG 含量約為2.90%，300#抽出的循環水若直接排放，不僅造成環境污染，還造成資源浪費、經濟損失。水處理單元U-550(1#裝置)和U-2550(2#裝置)主要從液體中脫除少量酸、堿、腐蝕性物質、鹽、醛離子等雜質離子。本裝置從環氧乙烷吸收解吸系統抽出一股循環水去水處理單元，經處理后的去離子循環水用于多效蒸發系統(500#)的回流，回收MEG。

1 乙二醇裝置回收循環水工藝流程

乙二醇裝置循環水處理回收工藝流程主要包括水處理系統及多效蒸發系統，如圖1 所示。水處理單元循環水中雜質離子后，U-2550 處理水進入F-2550，最終排至F-540，與U-550 處理水一并作為0-5 效的回流，六效回流由自身塔頂凝液提供，也可以使用脫鹽水作為回流。T-530 以中壓蒸汽(MS)為熱源，物料經減壓和加熱后，一部分水蒸發，塔釜液進入一效再沸器E-530 管程，經加熱后進入T-531 塔釜，蒸汽從塔頂出來，作為一效再沸器E-530 熱源，E-530 中凝液進入D-531。

D-531 凝液中含有醛類氣體，進入脫醛塔T-580 脫除醛，通過控制E-525 出來凝液量控制脫醛效果。凝液進入T-580 上部，由上至下經過填料層，醛被蒸汽解吸出來，與水蒸汽一起從塔頂抽出，在E-522 中加熱水合反應器的進料，回收熱量。冷凝后再到E-525 用冷卻水冷卻到45℃，排入污水系統，流量為8t/h。經脫醛后的凝液從T-580 塔釜并入D-532 出口管線去D-533。

從T-531 蒸出的二次蒸汽從塔頂排出作為二效再沸器E-532 的熱源，從二效再沸器E-532 出來的凝液經過二效再沸器凝液罐D-532，在D-532 的液位控制下進入三效再沸器凝液罐D-533。降壓閃蒸蒸汽進入E-533。依此類推，各效蒸發器蒸出的二次蒸汽均作為下一效再沸器的熱源。凝液最后匯入六效凝液罐D-536。通過泵送至進料預熱器回收熱量后，進入循環水槽F-540。

2 乙二醇裝置含乙二醇循環水的處理與回收

2.1 水處理系統回收循環水的原理

工藝循環水處理單元主要是從工藝循環水中脫除少量酸、鹽、腐蝕性物質、醛的脫離子單元。該單元是一個成套單元，包括過濾器、離子交換器、再生系統、儲罐、泵、儀表和所有輔助設施包括化學品進料系統。以U-2550 為例，工藝流程框圖如圖2所示。

工藝循環水正常連續經過精密過濾器、陽離子交換器、第一陰離子交換器、脫醛床和第二陰離子交換器，采用二個系列，一個系列運行，一個系列備用，每48 小時切換用過的床并進行再生。當脫醛床出水醛含量低時，脫醛床可旁路。工藝水從精密過濾器底部進入，經過固定在過濾器多孔板上的濾芯時，大于10μm 的雜質被截留，出水從設備上部排出。強酸性陽離子樹脂在溶液中極易離解出H+，本體所含的負電基團能吸附結合溶液中其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。陰離子交換樹脂上的OH-與溶液中陰離子進行交換，而H+與OH-相結合生成水，達到脫鹽的目的。通過脫醛床裝填濕質亞硫酸氫鹽基樹脂ARR-1 吸附有機雜質。

圖1 循環水處理回收工藝流程簡圖

圖2 U-2550工藝流程框圖

2.2 循環水處理前后紫外透光率分析

紫外透光率(UV 值)反映了溶液中有機雜質含量的高低：紫外透光率越低，雜質越高；紫外透光率越高，雜質越低。環氧乙烷吸收解吸系統累積的MEG 含量偏高時，若不經水處理單元處理，直接循環利用，雜質會對乙二醇產品的純度產生影響。

在2019 年12 月份乙二醇裝置生產狀況及取樣分析(表1)中，可以看到在250nm 和350nm 下，T-310 循環水、T-2310 循環水、U-550 處理水、U-2550 處理水的紫外透過率，結果如表1 所示。250 nm 下，T-310、T-2310 循環水的UV 值平均值分別為72.53%和63.12%，處理后，提高到92.18% 和94.55%，分別提高了20.12%和33.19%。350nm 下，T-310、T-2310 循環水的UV 值平均值分別為95.32%和94.05%，處理后，提高到99.96%和100%，分別提高了4.64%和5.95%。

數據表明，水處理單元對循環水中雜質的脫除效果比較明顯，凈化處理后，含有乙二醇的循環水得到了回收利用，節約了水資源，降低了生產成本，提高了經濟效益。

2.3 乙二醇廢水回收效果

由2019 年12 月份乙二醇裝置生產狀況及取樣分析結果可知(圖3)，T-2310 排至U-2550 的循環水流量18.5 t/h，循環水中MEG 含量平均值為4.72%；T-310 排至U-550 的循環水流量為22.5 m3/h，循環水中MEG 含量平均值為4.48%。1#、2#裝置部分循環水經水處理系統置換后作為500#回流，最終與E-525 換熱后排至污水系統(排至化工廠進行污水處理)，外排水流量為8 t/h，對其進行取樣分析，其中MEG 含量平均值為3597 ppm，即0.3597%。乙二醇回收率計算公式如下：

表1 循環水與處理水的紫外透光率數據表

圖3 T-310、T-2310與E-525中MEG含量趨勢圖人

式中：M 為循環水中乙二醇的年回收量(t/h);V1為T-310 排至U-550 的體積流量(Kg/m3)；ρ1為循環水的密度(以ρ1=1000kg/m3計算)；wt1%為T-310 循環水中MEG 的含量(%)；G2為T-2310排至U-2550 的質量流量(t/h)；wt2%為T-2310 循環水中MEG 的含量(%)；G3為E-525排至污水池的質量流量(t/h)；wt3%為E-525外排水中MEG 的含量(%)。

計算結果表明：兩套裝置循環水中MEG 回收率為98.47%，乙二醇年回收量為1.445 萬噸(以一年運轉7800h 計算)。

由此可知，循環水通過水處理單元處理回收后，不僅節約水資源(循環水再利用量41 噸/小時，即31.98 萬噸)，而且乙二醇年回收量也較高，按照本公司2019 年乙二醇平均價格約為4500 元/噸計算，每年回收乙二醇產生的直接經濟效益為6502.5 萬元。

3 結語

水處理單元對循環水處理后，雜質減少，極大的提高了循環水的紫外透光率。

通過水處理單元對循環水處理回收后，裝置對大量循環水(41 噸)進行回收再利用，節約水資源；乙二醇回收率為98.47%，年回收量為1.445 萬噸，每年回收乙二醇產生的直接經濟效益為6502.5 萬元。