自动清洗精密过滤干渣设备 在炼化企业液体净化中的应用

自动清洗精密过滤干渣设备

在炼化企业液体净化中的应用

                        西安金淦禹过滤科技有限公司  刘军颖

引言 将“膜过滤”技术应用于炼化行业污液处理，其作用是实现更好的“固液分离”，即将分布于水中、粒径细小、难以沉降的颗粒物或悬浮物从液体中分离出来，其突出特点是工艺流程短、出水效果稳定，无需任何添加剂。自动清洗精密过滤干渣设备将“表面膜”技术和自动控制技术结合在一起，实现了对污液固液分离，一次排出干滤渣的工业自动化。

1.概述

自动清洗精密过滤干渣设备是我公司借鉴国外经验，在原有精密过滤设备基础上改进创新的。现已逐步应用在石油炼化、冶金冶炼，化肥、化工等行业的工业废水处理和工艺液体过滤中。

1.1自动清洗精密过滤干渣设备的技术特点：

① 自动化程度高：该设备阀门全部为气控阀，通过压缩空气控制其开关，无需人力操作，集成控制器分手动和自动，手动调节好参数后转入自动运行，无需专人操作，同时可实现远程监控及操作。

② 密封性能好：该设备过滤过程属静态的密封系统，可防止过滤过程中挥发气体的扩散，改善现场操作环境。

③滤膜抗结垢性能强：过滤器滤膜的材质采用高分子涂层处理，表面光滑疏水，抗结垢抗结晶，在易结垢易结晶水质条件下可以长期稳定运行。

④干渣含水率低便于外运：在原有精密过滤器的基础上优化排渣系统，有效降低外排废渣的含水率，通常排出干渣含水率≤60%以下，便于外运，降低了后续处理成本。

⑤延缓滤饼板结：该设备滤饼层脱离滤膜表面依靠压缩空气反吹脱饼，从根源上延缓了传统过滤器滤料层遇到易结垢易结晶或胶体物质板结成块的弊病，同时设备每个循环环节中都具备自清洗功能。

⑥ 过滤范围广，过滤精度高：该设备可用于过滤含固量在0.1%-5%之间的液体，且可根据待过滤液体性质及过滤精度要求，选用不同的滤膜，确保出水清洁度低于20mg/L。

⑦ 设备安装环境要求低，占地面积小，可安装在室内或室外，对安装环境无特殊要求，仅需平台支撑即可。

⑧ 应用范围广，可很好地应用在各种有毒、有害、强腐蚀液体的过滤净化中。

1.2 自动清洗精密过滤干渣设备工艺流程

待过滤液体以一定压力进入自动清洗精密过滤干渣设备中，滤清液由过滤器清液口溢流进入净化水缓冲槽，而固体颗粒和悬浮物被阻隔在滤膜表面；当滤饼达到一定厚度时，停止进液，设备自动进入保压排液状态；待设备内液体排净后，排渣阀门自动打开，滤膜表面的滤饼在气体作用下迅速脱离滤膜表面通过排渣口排出，落入集渣箱（袋），可直接外运。

自动清洗精密过滤干渣设备的过滤、反吹、排渣过程全部由集成控制器自动控制。

2、自动清洗精密过滤干渣设备在炼化行业的试验与应用

近年来，我公司经过实验已成功将该自动清洗精密过滤干渣设备应用在了炼化行业脱硫工艺中，且取得了较好的效果，现选取几个应用实例进行说明。

2.1  催化裂化烟气脱硫工艺改造中的应用

2.1.1应用背景：大连某炼化公司，一次原油加工能力1000万吨/年，该公司280万吨/年催化裂化装置，正常情况下将产出35×104Nm3/h的烟气。 2010年10月该公司选择美国杜邦公司的EDV湿法洗涤工艺，建成了一套催化裂化烟气脱硫装置。在后续的运行中出现：原设计选用的纤维球和纤维束过滤器堵塞失效，导致外排水悬浮物超标；反冲洗无法将附着在纤维束上的固体杂质清洗掉，继而造成过滤器顶部搅拌器电机及底部升降电机过载并造成相关机械损坏而报废。通过比对国内各类常用过滤器效果都不理想，原因是由于外排水含有大量的催化剂粉末，粒度细且有一定的附着性，很容易造成过滤器堵塞。通过试验选用了2台40㎡自动清洗精密过滤干渣设备进行现场改造，投入使用运行7年来各项指标满足要求，使用效果比较理想。

与该企业之前使用的过滤器不同，“自动清洗精密过滤干渣设备”可直接将烟气脱硫洗涤塔废水引入，不必经过澄清器，滤清液由过滤器清液口溢流进入氧化罐氧化后可直接排放，滤后的水质悬浮物可达15mg/m3以下，固体颗粒和悬浮物被阻隔在滤膜表面，形成一定厚度的滤饼后，过滤器自动运行，可将滤饼迅速脱离滤膜表面，经排渣口排至渣斗直接运走。整个过程操作简单，因不添加其他药剂，排渣量也少很多，大大降低了废渣的环保处理费用。

2.1.2工艺改造实践

根据试验，我公司针对现场情况和要求（见表1），制定的工艺改进方案如下。

（1）现场工况和要求：                    

                            表1.催化裂化烟气脱硫介质特性

（2）过滤工艺变化

     ① 改造前烟气脱硫废液处理工艺流程

  图2. 原烟气脱硫废液处理工艺流程       

原PTU污水处理系统流程说明：

来自洗涤塔的循环液首先进入澄清池内，溢流出的含悬浮物低于100-300mg/L的排液依靠重力流到氧化罐再排入排水缓冲池。从澄清池底部排出的泥浆液（固含量约25-35%）依靠重力流到压滤机。为加速沉淀，需要把配置好的絮凝剂加到澄清池的入口管线上。

澄清池底部排出的泥浆悬浮液经压滤后，可除去10-50%的固体物质，过滤后的清液收集在集液池，再用泵打到澄清池中，此液体COD高，需进一步氧化。

氧化后的液体经排水缓冲池送至纤维球过滤器加超精度纤维束过滤器，经过过滤将液体中的悬浮物降至20mg/L以下，清液降温后排放。过滤器定期自清洗，自清洗后的污水用泵打至澄清池。

② 改造后采用“自动清洗精密过滤干渣设备”的烟气脱硫废液处理工艺流程

图3.采用“自动清洗精密过滤干渣设备”的烟气脱硫废液处理工艺流程

采用“自动清洗精密过滤干渣设备”的烟气脱硫废液处理工艺流程说明：

来自洗涤塔的循环液自流进入“自动清洗精密过滤干渣设备”，经过滤后液体中的悬浮物降至20mg/L以下，流至氧化罐进行氧化后外排，过滤出的固体颗粒以干渣形式排至可移动的垃圾车，直接外运。

2.1.3应用效果

①现场设备 

    ②过滤前后液体对比图片及排渣图片：

图4 自动清洗精密过滤干渣设备现场照片、过滤前后原液和滤清液对比照片及排渣照片

③经测试：过滤后的脱硫废液悬浮物 ≤ 20mg/L；渣含水率≤ 50%；完全满足要求。

④经济效果：使用“自动清洗精密过滤干渣设备”改造原工艺，污水处理流程大大缩短，重要的是不需要向污水内添加絮凝剂，仅这一项为企业每年减少成本约100万元。

2.2  在炼化动力厂燃油锅炉烟气脱硫、脱硝项目上的应用  

2.2.1项目说明：某炼化厂新建动力厂锅炉烟气脱硫、脱硝设施，处理来自动力厂1#、5#、6#三台锅炉的烟气，烟气处理量分别为5.0×104 Nm3/h（湿基）、12.0×104 Nm3/h（湿基）、12.0×104 Nm3/h（湿基）。其中脱硝部分采用低氮燃烧技术（LNB）+选择性催化还原技术（SCR）组合技术进行处理，脱硝后烟气经余热回收后进入脱硫除尘部分；脱硫单元设施满足三台炉同时运行工况。

脱硫除尘部分采用空塔喷淋技术对烟气进行处理，降低烟气中二氧化硫及颗粒物的含量；经处理后的烟气满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的要求。

主要工程内容：包括脱硝和脱硫单元两部分内容。其中脱硫单元包括： 洗涤塔、塔内件及空塔喷淋模块，污水过滤器、废渣滤箱、碱液储罐，等容器设备。

经承包方多次考察，污水过滤器选用了自动清洗精密过滤干渣装置。        

2.2.2项目实施

（1）现场工况和要求：                    

                            表2.燃油锅炉烟气脱硫污水特性

（2）业主的思考     

因该锅炉为燃油锅炉，烟气经洗涤后污水中会带有少量油，对选择膜过滤，业主担心原水中油水混合会造成过滤困难，一方面过滤不了，二过滤效率不高。针对业主的思考，经过详细的沟通，我们给出了可能会出现问题的解决方案，最终得到了业主的认可。

（3）方案的给出

根据液体特性和以往相似工况液体处理结果，针对该公司实际情况制定出了一套工艺应用方案，一套应急方案，最终选择了采用“自动反洗表面过滤干渣装置”的烟气脱硫废液处理工艺。

2.2.3

用效果

①现场设备

 ②过滤前后液体对比图片及排渣图片：

图5 设备现场照片、过滤前后液体对比照片及排渣照片

③ 经测试：过滤后的脱硫废液悬浮物 ≤ 20mg/L；渣含水率≤ 60%；完全达到使用方要求。

2.3  苯胺、硝基苯胺液体净化实验

自动清洗精密过滤干渣设备也对炼化企业其他液体的净化进行了有意的实验。本实验液体为某炼化公司提供的苯胺、硝基苯胺液体。

2.3.1实验目的

①验证膜过滤器应用于苯胺、硝基苯胺液体过滤，采用不同材质、不同精度的滤膜及有可能的过滤工艺的应用对两种液体进行有效的净化试验。寻找膜过滤对该两种液体实现固液分离的可行性，为工业化应用提供依旧；

②进行过滤前后过滤液水质对比、处理水量、滤饼的截留、滤饼的脱饼情况进行实验，找出可行的过滤方案及工艺设计。

③验证膜过滤器应用于苯胺、硝基苯胺液体固液分离中的稳定性和连续性。

2.3.2 液体特征

（1）液体物理性能

表3.  样品物理特征

（2）试样外观状态 ：在环境温度：8~10°C 的状态（如图6）所示

① 苯胺液： 内含催化剂颗粒，常温，颜色为黑色油状液体。

② 硝基苯胺：铁黄色液体，有白色结晶状沉淀物，常温。

 2.3.2实验方法：

对上述苯胺液及硝基苯胺液进行了实验室试验，试验采取直接过滤的方式进行。即：液体直接通过滤膜过滤。试验方法简述：

原液经与自吸泵进液口连接的装有滤膜的管头，直接穿过滤膜，滤清液由自吸泵出口流入滤清液容器，从开始出液计时，到出液缓慢停止，记录时间、滤清液体积等；取出带有滤膜的管头，查看截流物情况，之后，用气对截留物进行吹落，记录滤膜再生情况。

2.3.3实验效果

过滤效果：膜过滤可以直接去除硝基苯胺液体的白色结晶体，

          滤渣脱落效果较好，

图7  硝基苯胺过滤效果

(2) 苯胺

苯胺样品显油性，直接过滤无法实现固液分离，故在8~10°C,常压下本次 采用预涂过滤，效果如下：

采用预涂过滤，膜过滤可以较好的去除苯胺液体的杂质，且滤渣脱落效果较好，

图8 苯胺过滤效果

(3) 试验汇总

表4. 试验记录

2.3.4数据分析

① 经对上述记录进行分析，硝基苯胺可采取直接过滤的方式，出液量小时，可用该液体溶于乙醚的性质，进行滤膜在线清洗。液体气味较大，属有毒物质，可选用自动清洗精密过滤干渣设备进行全封闭处理，滤清液和滤渣可同时完成，滤渣可直接运走。     

② 苯胺可采取预涂过滤的方式，去除本案中的催化剂颗粒。此液体气味较大，属有毒物质，现场处理量比较小，可选用自动清洗精密过滤干渣设备进行全封闭处理，滤清液和滤渣可同时完成，滤渣可直接运走。

③ 在制作设备时依据液体特性做好选材即可满足处理要求。

3、结论

3.1  应用“自动清洗精密过滤干渣设备”处理炼化行业废水、废液，投资省、运行费用低。

3.2  采用“自动清洗精密过滤干渣设备”进行固液分离，不需添加药剂，过滤后的液体特性稳定。

3.3  “自动清洗精密过滤干渣设备”代替澄清池及后续净化装置，占地面积小，工艺流程短。

3.4  采用“自动清洗精密过滤干渣设备”，自动化程度高，操作人员的劳动强度低；

3.5  “自动清洗精密过滤干渣设备”可将液体内固体颗粒一次成渣排出，直接外运，净化了现场环境，减少了工序，避免了过程排放。

3.6 “自动清洗精密过滤干渣设备”过滤精度高，滤清液含固量低，可作为纳滤或超滤反渗透前级处理，减少工艺流程，实现废水零排放。