煉油催化裂化催化劑 生產廢水零排放處理的工業化應用

馬海軍(中油(長汀)催化劑有限公司，福建 長汀 366300)

0 引言

目前，煉油催化裂化催化劑生產企業在生產過程中，會產生大量的廢水，且廢水種類較多，含有高鹽、高氨氮、高二氧化硅以及高懸浮物等物質，需要采取相應措施，進行分類處理和分段處理方式處理，才能實現資源的回收利用及廢水零排放。

1 煉油催化裂化催化劑生產廢水類型分析

通過對部分煉油催化裂化催化劑生產企業實際生產情況的調研和分析，發現在制備催化劑過程中會產生多種類廢水，主要包括分子篩污水、凝膠污水和微球污水，此類廢水普遍含有高鹽、高氨氮、高二氧化硅以及高懸浮物等物質。其中硫酸鈉鹽和氯化鈉鹽是凝膠污水與微球污水中的主要物質。

廢水排放處理具體操作如下：首先，需要采取兩級高效澄清預處理；其次，分子篩污水中氨氮含量降低后，則與凝膠污水共同進入凝膠污水預處理工序，降低污水中懸浮物與二氧化硅；最后，針對微球污水排放處理，則是需要單獨進行兩級高效澄清預處理，降低污水中二氧化硅和懸浮物。此外，出于對各類型污水含鹽種類差異性綜合考慮，需要采取兩套并行設置的螯合軟化、膜濃縮及MVR蒸發結晶單元，將經處理后獲得的硫酸鈉鹽(GB/T 6009—2014《工業無水硫酸鈉：I類一等品》)及氯化鈉鹽(GB/T 5462—2015《日曬工業鹽一級品》)可進行資源化利用，其中達到國家排放標準的膜處理產水及蒸發蒸餾水也可再次回收利用，從而達到煉油催化裂化催化劑生產廢水零排放目標。

2 煉油催化裂化催化劑生產廢水零排放處理工藝具體應用

2.1 工藝原理

以分類處理和分段處理方式對煉油催化裂化催化劑生產過程中產生的廢水進行排放處理，達到再次回收利用處理過程中產生沉淀物和清液目的。首先，通過預處理裝置將懸浮物、氨氮和二氧化硅從污水中去除，其中高氨氮分子篩污水經脫氨氮裝置降低氨氮含量；其次，進入膜濃縮裝置深度脫除污水中的鹽；最后，通過MVR蒸發結晶裝置來將上一工序中產生的高含鹽污水再一次處理，并另行處置此工序中產出的鹽結晶。預處理裝置進出水質量指標如表1和表2所示。

表1 預處理裝置進水質量指標

表2 預處理裝置出水質量指標

2.2 煉油催化裂化催化劑生產廢水零排放處理系統

2.2.1 多介質過濾器

多介質過濾器采用多孔板+濾帽布水形式，內部有無煙煤與精制石英砂裝填，主要起到截流斜管沉淀池出水中的懸浮物和膠體的作用。氣洗、氣水聯合反洗、水洗是多介質過濾器核心運行3步反洗工序，利用時間或進、出水壓差進行反洗，在此基礎上實現過濾器的全自動控制及手動強制反沖洗。

2.2.2 超濾(UF)

超濾主要通過膜表面孔徑機械篩分作用、膜孔阻滯作用和膜表面及膜孔對雜質的吸附作用，來達到對污水中微小顆粒進行截留的目的，能夠有效降低污水中懸浮物與濁度，其過濾精度能夠控制在0.001～0.100 μm范圍區間內，在去除細菌和部分有機污染物方面有著十分可觀的成效，不僅能夠有效改善和穩定水質，也能進一步提升資源回收率，其回收率最高可達91%左右。

2.2.3 DTRO

DTRO作為反滲透形式之一，在處理高濃度廢水方面有著明顯成效，在國內外垃圾滲濾液等處理工序中廣泛應用。相較于傳統的卷式反滲透膜，DTRO膜柱的構造核心由碟片式膜片、導流盤、O型橡膠墊圈、中心拉桿和耐壓套管組成；采取開放式流道設計形式，料液由入口進入壓力容器中，再從導流盤與外殼之間的通道向組件的另一端流動，且在法蘭處進入導流盤中，液體經處理后以最短的距離快速從濾膜流經過并180°逆轉到另一膜面，導流盤中心槽口負責將液體傳輸至下一個導流盤，從而在膜表面形成由導流盤圓周到圓中心，再到圓周，再到圓中心的雙“S”形路線，最后在進料端法蘭處流出濃縮液。在特殊水力學設計作用下，可使流經濾膜表面的處理液形成湍流，提升透過速率以及強化自清洗功能，既能防止膜堵塞和減少濃度極化現象出現，又能有效延長膜的使用期限。此外，膜片上附著的積垢也極易清洗干凈，即使是更加惡劣的進水條件，也能很好適應[1]。

2.2.4 反滲透(RO)

反滲透是利用一種功能性半透膜，在壓力驅動作用下溶劑分子可以透過反滲透膜，而溶質分子被阻擋的一種過濾方式，也稱之為逆滲透。將壓力施加給膜一側的料液，其壓力超過料液滲透壓時，會出現溶劑逆著自然滲透的方向作反向滲透的情況，此時膜的低壓側將得到透過的溶劑；而高壓側得到濃縮的溶液。出于對催化劑生產裝置產生的污水中TDS不是穩定值綜合考慮，采取二級RO系統設計，使其將污水中TDS降低，從而保證濃縮水系統穩定運行。膜處理最終清水產水水質如表3所示。

表3 膜處理裝置出水水質

2.2.5 MVR蒸發結晶

預熱器：溶液預熱是待蒸發的溶液在進入蒸發器之前必須要進行的工序。凝膠污水MVR蒸發結晶系統采用3個板式換熱器來完成待處理凝膠污水的預熱工序，此過程熱介質為蒸汽冷凝水、不凝氣、鮮蒸汽，其中冷介質是凝膠污水，在板式預熱器中，冷熱介質進行熱交換，以此來讓凝膠污水達到預期預熱蒸發溫度；微球污水MVR蒸發結晶系統采用兩個板式換熱器來完成待處理微球污水的預熱工序，此過程熱介質為蒸汽冷凝水、鮮蒸汽，其中冷介質是微球污水，冷熱介質在板式預熱器中進行熱交換，達到將微球污水預熱到蒸發溫度的效果。

蒸發器：在蒸發器中的待蒸發溶液和熱源蒸汽進行換熱，產生蒸發反應。在實際操作過程中，為了達到預期處理效果，需要根據不同溶液的性質來選擇不同類型的蒸發器。比如處理硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液，通常情況下，廢水排放處理系統會選擇由TA1/TA2材質制成的強制循環蒸發器。

分離器：通過利用分離器來完成蒸汽和液體的分離，在實際操作過程中，同樣根據不同溶液的性質可以選擇不同的分離器，目前所使用的分離器主要包括離心分離器、重力分離器或者有特殊結構的分離器。由于系統蒸發硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液時會產生結晶，因此，在蒸發高濃度溶液時需要采用結晶分離器，為了防止分離器所析出的結晶在內部沉積，可將錐形封頭裝置在分離器的底部。MVR裝置進水質量指標和出水質量指標如表4和表5所示。

表4 MVR裝置進水質量指標

表5 MVR裝置出水質量

3 結語

重視和加強煉油催化裂化催化劑生產廢水零排放處理，不僅是滿足企業綠色生產需求以及提升經濟效益的有效手段，也是確保行業長遠發展的關鍵，根據國家下達環保標準，采取相應措施，實現廢水達標排放，加強新材料、新技術開發與應用，全面提升技術水平，堅持貫徹綠色發展理念，進一步完善與優化煉油催化裂化催化劑生產技術，為我國煉油工業可持續發展提供助力。