【正文】 好。 調研情況小結通過現(xiàn)場調查，對國內幾家石化、煉油公司凝結水處理情況總結以下幾點：①目前各大石化、煉化公司的凝結水都在單獨處理，部分企業(yè)經過處理后的凝結水能夠達到中壓甚至高壓鍋爐給水標準。②各大石化公司、煉化公司對凝結水的處理普遍較為重視，都在積極改進凝結水的處理裝置，提高處理效果、節(jié)能減排，降低運行成本。③目前脫鹽水精制與凝結水回收處理具有一體化建設的趨勢?？傊瑖鴥葘τ谀Y水的處理，目前還存在一個有待進一步優(yōu)化的空間。 乙烯裝置凝結水處理的研究意義大慶石化乙烯裝置的凝結水比煉油裝置復雜很多，在換熱器等設備泄漏情況下，可能含有硫氰酸鈉、丙烯、氨、氫氰酸、苯、丁二烯、溶劑油、丁烯、氮氣、乙烯、鐵、鈣離子、鎂離子、氯根、硫酸根、磷酸根等污染物質，對凝結水的水質影響較大，且難以處理，使得回收的凝結水不能直接送回鍋爐中再次使用，只有降級使用或排放，導致巨大的浪費，不僅造成大量水資源的浪費，并且會污染整個生態(tài)環(huán)境。將凝結水回收利用，使其在生產過程中循環(huán)使用，可以很大程度的降低生產運行成本，提高企業(yè)市場競爭力，對于企業(yè)的良性循環(huán)及節(jié)約越來越珍貴的水資源，都有極其重要的意義。因此，本試驗通過對化工凝結水進行污染物種類、成分濃度進行比對分析，選用兩級預屏障工藝和三級阻截除油工藝與表面過濾器+精密過濾器處理工藝對進行實驗，正是為了解決乙烯裝置凝結水處理成本高、運行不穩(wěn)定的目的。 第三章 實驗內容與方法14第三章 實驗內容與方法 實驗內容研究對象：主要針對大慶石化乙烯裝置、四套聯(lián)合產生的含油凝結水，化工區(qū)已回收處理蒸汽凝結水量最大值為 105t/h，平均為 52t/h。該廠在凝結水處理上投入了大量的技術經費，其水處理結果較好，大慶石化原有凝結水精制裝置采用精密過濾器、焦炭過濾器處理、混床工藝處理，原設計經除油及其它雜質后，應用于脫鹽水的設備，但由于當時除油技術的局限性，水質達不到所需要求（含油小于 ） ，因此一直沒有應用，送入循環(huán)水場作為循環(huán)補充水。根據(jù)前述調研情況和我們查閱到的近年來凝結水處理技術研究的有關文獻資料得知，凝結水的主要特點是成分相對復雜，主要是有機油類污染物、無機金屬離子污染物，傳統(tǒng)的凝結水處理方法雖然能夠達到循環(huán)水補水指標要求，但是很難滿足鍋爐給水的處理要求，且運行成本高昂，為此新的研究方法和技術路線將圍繞這一難點開展和設計，并隨著研究過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時調整研究方向。阻截除油精制凝結水的處理技術是目前凝結水處理技術方面的研究熱點，基本的研究思路還是圍繞著物化法、化學法方法展開。 實驗裝置和藥品 實驗裝置表 31 實驗裝置序號 試驗器材名稱及型號 廠家1 電子分析天平 梅特勒 托利多儀器有限公司2 微波密封消解 COD 速測儀順德格蘭仕電器廠有限公司 METTLER AE2003 HKD1012SF 超聲波清洗機 深圳市和科達超聲設備有限公司4 pHS3B 精密 pH 計 上海雷磁儀器廠5 紅外分光光度計 上海合利儀器有限公司6 721 分光光度計 上海第三分析儀器廠7 SPX250 型生化培養(yǎng)箱 上海躍進醫(yī)療器械廠8 二列六孔電熱恒溫水浴鍋 龍口市先科儀器公司9 電熱鼓風干燥箱 山東省龍口市電爐總廠10 SC242 顯微鏡 國營濟南醫(yī)用光學儀器廠11 透明門立式冷藏柜 青島海爾電冰柜有限公司東北石油大學工程碩士專業(yè)學位論文1512 UV1200 型紫外可見分光光度計 上海合利儀器有限公司，WP800A 實驗藥品表 32 藥品名稱及濃度藥品名稱 濃度 廠家氫氧化鈉 52% 大連 盛佳濃硫酸 98% 湖北鑫東方商貿公司氯化鐵 鹽酸 38% 湖北鑫東方商貿公司硼酸 % 南 陽華豐硼業(yè)高錳酸鉀 g/mol 沈陽天罡化學試劑廠重鉻酸鉀 無水氯化鈣 95% 銀利達化工有限公司磷酸二氫鉀 % 青州市鑫勝化工有限公司磷酸氫二鉀 % 青州市鑫勝化工有限公司磷酸氫二鈉 % 青州市鑫勝化工有限公司硫酸鋅 95% 銀利達化工有限公司硫酸汞 98% 銀利達化工有限公司標準緩沖溶液 95% 銀利達化工有限公司硫酸錳 93% 銀利達化工有限公司硫酸鎂 95% 銀利達化工有限公司過氧化氫 30% 銀利達化工有限公司鄰菲羅琳 % 銀利達化工有限公司水合四硼酸納 99% 銀利達化工有限公司氨基磺酸 99% 銀利達化工有限公司碳酸鈉 99% 銀利達化工有限公司水楊酸 50% 銀利達化工有限公司 實驗方法對凝結水處理下面將簡單介紹幾種擬選用的實驗處理工藝，并將這幾種工藝進行組合驗證各自的處理效果，各工藝說明如下。 兩級預屏障除鐵工藝法第三章 實驗內容與方法16除鐵是蒸汽凝結水處理流程中的一個重要環(huán)節(jié)，在蒸汽鍋爐運行中的給水處理中，一般采用陽離子樹脂或陰陽離子樹脂交換方式，再經過除氧處理，基本可以滿足運行要求。但對凝結水的處理尚存在很多問題，有的企業(yè)回收的凝結水顏色發(fā)紅，甚至呈醬油色，主要原因在于回收過程中，凝結水接觸的管道、容器鋼材因氧化腐蝕，生成氧化鐵（Fe 3OFe 2O3）顆粒物和膠體，凝結水除鐵的主要任務就是去除水中的氧化鐵顆粒物和膠體。目前國內外在凝結水除鐵項目中出現(xiàn)過的除鐵工藝主要有 3 種：過濾除鐵：如纖維過濾器、覆蓋過濾器、精密過濾器等。吸附除鐵：如活性炭罐或陽樹脂交換器等。國外的高梯度電磁除鐵。高梯度電磁除鐵能有效去除凝結水中氧化鐵，但運行成本非常昂貴，一臺處理量為 100t/h 的“高梯度電磁除鐵器”日耗電達 1500 度，冷卻用一級除鹽水日耗量達 200噸以上。此 3 種工藝因技術理念陳舊、處理效率低、針對性不強、運行成本高等原因，難以滿足生產需要。兩級預屏障工藝法主要用于除去凝結水中的鐵，主要由磁增益復合增益器、后級保護過濾兩個工藝單元串聯(lián)組成。兩級預屏障工藝如下：圖 兩級預屏障除鐵工藝 磁增益復合除鐵技術及作用機理磁增益復合除鐵裝置是一種創(chuàng)新的凝結水除鐵技術裝備，它既具有電磁除鐵設備對氧化鐵的針對性吸附凝聚效能，又有對懸浮物和膠體的高效率吸附過濾功能，該除鐵技術設備的電、水耗及材料耗費低，除鐵、濾懸浮物效果穩(wěn)定，適應性強，操作管理簡單方便。自 2022 年起該工藝陸續(xù)在各大型凝結水除鐵項目中得到工業(yè)應用，幾年來實踐結果表明：該設備在運行成本、除鐵效果、綜合凈水能力等方面表現(xiàn)突出，電耗較傳統(tǒng)電磁除鐵設備下降了 82—88%，在凝結水凈化除鐵方向上極具推廣價值。磁增益除鐵器的主要技術特點過濾效率高，濾層納污量大。本套工藝采用的多孔稀土陶瓷球砂為一種新型濾料，多孔表面吸附能力強，粒度均勻的球狀顆粒使濾層的空隙大而納污能力強，相對傳統(tǒng)的過濾工藝，具有更高的過濾效率和更好的納污能力。該材料對水中的懸浮油微粒及乳化油微粒具有較好的吸附凝聚功能，對突發(fā)性的大油量泄漏能起到很好的抗御屏障作用。來水 物理增益器 過濾罐 出水東北石油大學工程碩士專業(yè)學位論文17自耗水率低，經濟性好。本套工藝中的過濾裝置采用的多孔稀土陶瓷球砂為新型輕質濾材，其堆密度較石英砂輕三分之一以上，要求的反沖洗強度低，反沖洗耗水少，且因該種濾料的濾層納污能力遠大于傳統(tǒng)濾器，運行周期長，因此本工藝的自耗水率很低，達到了小于 1%的先進水平。裝置明顯提高了對水中氧化鐵的濾除效果。本工藝采用“物理增益器”來提高除鐵效率的措施是主要的創(chuàng)新點。凝結水中的鐵有相當大部分是以氧化鐵（Fe 3OFe 2O3 懸浮態(tài)或膠態(tài)微粒）形式存在的，而在高溫凝結水的特殊環(huán)境中相當一部份氧化鐵為極微粒度的膠體形態(tài)，常規(guī)的過濾方法對其濾除效果很有限。 “氧化鐵”微粒是一種具有鐵磁性（Fe 3O4）或順磁性（ Fe2O3）的物質，在磁場中會被磁化而具有磁性，利用凝結水中所含氧化鐵的物理特性，讓凝結水流經有組織的磁場，使水中氧化鐵被磁化而使其具有較強的相互吸附凝聚性。 “物理增益器” 內配置了適當強度的磁場，并裝填了高導磁功能陶瓷填料，凝結水在流經該設備時，水中的氧化鐵被磁化、并在磁場環(huán)境中的高梯度磁性功能陶瓷填料顆粒表面被吸附并凝聚成較大的氧化鐵顆粒，磁功能陶瓷填料顆粒表面吸附凝聚的氧化鐵凝膠達到一定厚度后，會被水流沖脫而進入二級預屏障罐，這時水中的氧化鐵已凝聚成較大粒度的團塊，極易被二級預屏障罐內的精細多孔陶瓷濾料吸附濾除，從而達成了提高系統(tǒng)除鐵效率的目的。 后級保護過濾器后級保護過濾器常選用活性碳過濾器，作為截留殘余的鐵離子，并具有一定的除油能力。活性碳過濾器是一種內裝填粗石英砂墊層及優(yōu)質活性炭的壓力容器。活性炭過濾器的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理吸附能力。水通過炭床，水中有機污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上有一些含氧官能團，使通過炭床的水中之有機污染物被活性炭有效地吸附?；钚蕴窟^濾器是一種較常用的水處理設備，作為水處理脫鹽系統(tǒng)前處理可有效保證后級設備使用壽命，提高出水水質，防止污染，特別是防止后級反滲透膜，離子交換樹脂等的游離態(tài)余氧中毒污染。 影響活性炭過濾器吸附效果和使用壽命的主要因素有：污染物的種類和濃度、氣流在過濾材料中的滯留時間、空氣的溫度和濕度。 實際選用時，要根據(jù)污染物種類、濃度和處理風量等條件，確定過濾器形式和活性炭種類。在工程應用中，通常選用果殼活性炭（包括杏殼活性炭、果核殼活性炭、核桃殼活性炭） 。 阻截除油工藝第三章 實驗內容與方法18阻截除油工藝它不同于“ 吸附除油 ”的全新油水分離技術理念，它利用獨特的，經過對某些纖維進行技術改性后形成的 HK 纖維構成一種膜材料——HK 阻截膜來實現(xiàn)對水中憎水性分散質的分離。HK 阻截膜具有極強的憎油特性。 當含油的水要透過這層活化了的 HK 阻截膜時，給水以適當?shù)膲毫?，來水一側的水分子即可與膜內水分子發(fā)生置換透過，而油等憎水性分散質則不能與膜內締合水發(fā)生置換而被選擇性的阻截，從而成功地實現(xiàn)了油水分離，這種效應定義為“阻截除油” 。阻截除油工藝具有量化設計除油精度，除油精度高，設備運行期間不需要反沖洗，收水率高達 99%以上，目前為所有工藝的最高收水率。同時他對來水含油量不限，抗大油量沖擊等優(yōu)點，對于除鹽水平衡具有重要的安全穩(wěn)定的意義。十多年來在各大中石油中石化公司應用 30 多家，效果不錯，得到了一致的認可，所以是目前最先進的一種凝結水除油處理工藝。 表面冷凝液過濾器+精密過濾器工藝表面冷凝液過濾器+精密過濾器工藝主要包括有過濾、吸附和離子交換作用。① 過濾作用：采用纖維，用于過濾和吸附作用鐵離子。② 化學除鹽作用 因為使用有離子交換作用的強酸、強堿樹脂替代了紙漿，因此具有化學除鹽作用。但是，由于每次鋪膜使用樹脂的數(shù)量很少，所以其離子交換量有限表面冷凝液過濾器的工作原理：運行時水流由下至上。表面冷凝液過濾器內部上下各有一層濾芯，濾芯骨架為不銹鋼繞絲濾元，濾元上覆蓋有纖維層，含油凝結水流經濾元時，水中的油和氧化鐵被附著在濾元上。從而達到除油除鐵的效果。它的使用可以有效降低精密過濾器的運行負擔。精密過濾器的工作原理運行時水流由下至上。精密過濾器內部裝有一定數(shù)量的濾芯，濾芯以不銹鋼繞絲濾元為骨架，外面均勻致密地覆蓋纖維濾層，通過濾層的作用可以除去凝結水中的油、鐵和有機物等各種雜質。 實驗水質分析及監(jiān)測指標 水質分析本試驗所用凝結水采自大慶石化脫鹽水車間凝結水回收罐出水；凝結水水質指標如表 33 所示：表 33 凝結水水質指標名稱 項目 單位 指標 最大值 最小值 平均值 超標次數(shù)電導 μs/cm ≤50 74 19 1 次硬度 μmol/L ≤10 未檢出 COD mg/L ≤3 3 次東北石油大學工程碩士專業(yè)學位論文19鐵 mg/L ≤ 2 次油 mg/L ≤5 濁度 mg/L ≤5 2 次二氧化硅 mg/L ≤ 由表 33 可以看出，收集到的凝結水，電導、COD、鐵、濁度較高，需要對凝結水組分進行分析，以滿足凝結水處理要求。 分析項目及測量方法表 34 分析項目及測定方法一覽表分析項目 分析方法 采用標準電導 鍋爐用水和冷卻水分析方法 電導率的測定 GB/T69082022硬度 EDTA 滴定法 GB/T69082022COD工業(yè)循環(huán)冷卻水中化學需氧量（COD）的測定 高錳酸鉀法GB/T154562022鐵 鍋爐用水和冷卻水分析方法 鐵的測定 GB/T144272022油 鍋爐用水和冷卻水中油含量的測定 GB/T121522022濁度 分光光度法 GB/T121492022二氧化硅 工業(yè)循環(huán)冷卻水及鍋爐用水中硅的測定 GB/T121492022PH 工業(yè)循環(huán)冷卻水及鍋爐用水中 PH 的測定 GB/T69042022銅 工業(yè)循環(huán)冷卻水和鍋爐用水中銅的測定 GB/T136892022 試驗準備 濾料的選擇意義濾料是吸附法的核心。濾料的性能好壞，直接影響到凝結水處理效果的好壞。 濾料的選擇依據(jù)（1）必須要有足夠的機械強度，以免在反沖洗過程中很快地磨損和破碎； （2）化學穩(wěn)定性要好； （3）不含有對人體健康有害及有毒物質，同時不含有對生產有害、影響生產的物第三章 實驗內容與方法20質； （4）濾料的選擇，應盡量采用吸附能力、截污能力大、產水量高、出水水質好的濾料；（5）形狀規(guī)則，尺寸均一，使之可以在濾料間形成均一的流速；（6）貨源充足，價格便宜，運輸方便。因此，按照濾料選取依據(jù)，即按照比表面要大、孔率高、