重油催化熱裂解裝置含硫氨污水樹脂吸附的再生方法研究

艾小兵 馬繼鵬

陜西延長中煤榆林能源化工股份有限公司 陜西 榆林 718500

1 含硫氨污水情況描述

陜西延長中煤榆林能源化工有限公司渣油催化裂解裝置（以下簡稱：DCC）產的含硫氨污水溶解大量有機物，通過污水汽提單塔側線抽氨工藝法汽提出的氨、硫化氫因帶油無法回收利用，樹脂吸附有機物應用在含硫氨污水工藝中有很好的效果，但樹脂吸附飽和后，恢復原有吸附能力存在一定的弊端，樹脂吸附需要在DCC裝置含硫氨污水中應用，進一步對樹脂再生恢復原有吸附能力進行研究。根據現DCC裝置運行情況，污水汽提單元含硫氨污水外觀成乳白色狀態，帶有較濃油氣味，含硫氨污水通過罐中罐利用沉降穩定除油后，分析含油在100～300mg/L之間，DCC裝置檢修時，污水汽提系統吹掃時會有黑色油渣及重油。

2 吸附樹脂的作用原理

吸附：在實際應用過程中，含硫氨污水中的有機物質（溶質）通過吸附樹脂床時，吸附樹脂和溶質分子之間產生了范德瓦爾引力（包括氫鍵力、定向力、誘導力和色散力），溶質分子被吸附在吸附樹脂表面（一般吸附樹脂比表面積越高，吸附量越大）；當吸附樹脂分子與溶質分子能形成氫鍵時，則可大大提高吸附選擇性，有利于溶質分子同水溶液的分離，從而使含硫氨污水得到凈化[1]。

脫附：被吸附的溶質（有機物）選用適當的方式即可完全洗脫，樹脂可重復利用。一般對酸性溶質選用稀堿作脫附劑；對堿性溶質選用稀酸作脫附劑；而對于中性溶質選用有機溶劑作脫附劑。對于沸點較低的有機物可以利用低壓蒸汽再生。對于結合力強的有機物不易被脫附，可用有機溶劑脫附，脫附下來的有附加值的物質直接回收利用。

3 含硫氨污水樹脂吸附再生試驗

試驗工藝流程概述。

DCC裝置污水汽提單元含硫氨污水經過現有罐中罐除去浮油后，在罐出口引水至除油設備，首先經過阻截除油過濾器去除含硫氨污水中懸浮物、微量的重油等雜質，然后通過兩級樹脂塔串聯吸附，含硫氨污水中的含油有機物被樹脂吸附，出水至污水汽提系統（實驗邏輯如下圖1所示）。

當樹脂單元出口的含硫氨污水油含量超過20mg/L以后視為失效，使用蒸汽再生脫附，蒸汽脫附（蒸汽溫度＜140℃），再生后的高濃度含油污水經換熱器冷卻回收。

通過除油試驗設備吸附出水情況分析，檢測結果如表1所示，吸附出水隨著運行周期的延長，出水含油波動大，吸附時間周期逐漸縮短。

表1 再生樹脂性能檢測結果

4 蒸汽再生脫附出的油品分析

根據圖2所示，通過分析再生油組分發現，水中含有烯烴、烷烴、芳烴、以C6～C12為主的，剩余有不明確成分。從出水的吸附精度看，隨著多周期的實驗，有所下降，從1～2周期時的10mg/L以下緩慢增長到10mg/L以上，主要原因是水中油乳化程度高，導致一些重組分還有膠質被吸附，蒸汽再生對這些成分解析不徹底[2]。

圖2 出口油含量統計

5 蒸汽再生脫附后樹脂吸附量檢測

已吸附飽和的吸附樹脂直接以不同類溶劑動態清洗再生，在同樣的時間內整體效果不好，主要是樹脂中吸附有膠質，以下采用溶劑浸泡+動態清洗效果如下：

實施案例：將以上已吸附飽和的吸附樹脂取50ml裝入不銹鋼樹脂吸附柱內，室溫下（20℃～25℃）用1BV甲醇溶液浸泡溶解1h，在用1BV甲醇溶液以1BV/h流過樹脂床層，甲醇動態清洗后，然后用120℃低壓蒸汽對樹脂再生，蒸汽再生1h，最后用除鹽水反沖洗降溫至常溫，利用靜態沉降法樹脂重新組合，檢測樹脂的吸附量為27g/L，低于新樹脂吸附量80g/L。

將50mL已吸附飽和的吸附樹脂裝入不銹鋼樹脂吸附柱內，室溫下（20～25℃）用1BV丙酮溶液浸泡溶解1h，在用1BV丙酮溶液以1BV/h流過樹脂床層，丙酮動態清洗后，用120℃低壓蒸汽對樹脂再生，蒸汽再生1h，最后用除鹽水反沖洗降溫至常溫，利用靜態沉降法樹脂重新組合，檢測樹脂的吸附量為70g/L，低于新樹脂吸附量80g/L[3]。

將50mL已吸附飽和的吸附樹脂裝入不銹鋼樹脂吸附柱內，室溫下（20～25℃）用1BV二甲苯溶液浸泡溶解1h，在用1BV二甲苯溶液以1BV/h流過樹脂床層，二甲苯動態清洗后，用120℃低壓蒸汽對樹脂再生，蒸汽再生1h，最后用除鹽水反沖洗降溫至常溫，利用靜態沉降法樹脂重新組合，檢測樹脂的吸附量為73g/L，低于新樹脂吸附量80g/L[4]。

將50mL已吸附飽和的吸附樹脂裝入樹脂吸附柱內，室溫下（20～25℃）用1BV甲苯溶液浸泡溶解1h，在用1BV甲苯溶液以1BV/h流過樹脂床層，甲苯動態清洗后，然后再用120℃低壓蒸汽對樹脂再生，蒸汽再生1h，最后用除鹽水反沖洗降溫至常溫，利用靜態沉降法樹脂重新組合，檢測樹脂的吸附量為79.7g/L，接近新樹脂吸附量80g/L，解析效果較佳。實驗統計結果見表2。

表2 實驗室對蒸汽再生脫附后樹脂吸附檢測指標及其結果

通過以上實驗數據得出結論：含硫氨污水含油組分復雜，樹脂單純用蒸汽再生運行周期短；為了樹脂吸附再生能在DCC裝置中應用技術，擬采用甲苯和蒸汽結合的方式再生，再次試驗，不同的是樹脂吸附飽和后[5]。先用1BV甲苯對樹脂浸泡，然后用1BV甲苯進行動態清洗，最后使用蒸汽再生脫附，蒸汽脫附（蒸汽溫度＜140℃）。通過試驗樹脂吸附出口含油情況見圖3。

圖3 樹脂吸附出口含油情況

通過甲苯+蒸汽再生后的樹脂吸附數據看出（見表3），采用甲苯+蒸汽再生后的樹脂在規定的時間內能有效地降低含硫氨污水的水中油質量濃度＜20.0mg/L。

表3 甲苯+蒸汽再生后的樹脂吸附結果

6 結束語

綜上所述，樹脂吸附具備在DCC解裝置產生的含硫氨污水中含有的有機組分復雜，脫附有機物，樹脂吸附后通過甲苯+蒸汽再生的方法再生脫附樹脂中的有機物效果優異，樹脂的吸酚量無衰減，此研究將對樹脂吸附在DCC裝置中應用奠定一定的基礎。