自動清洗精密過濾干渣設備

在煉化企業液體凈化中的應用

                        西安金淦禹過濾科技有限公司  劉軍穎

引言 將“膜過濾”技術應用于煉化行業污液處理，其作用是實現更好的“固液分離”，即將分布于水中、粒徑細小、難以沉降的顆粒物或懸浮物從液體中分離出來，其突出特點是工藝流程短、出水效果穩定，無需任何添加劑。自動清洗精密過濾干渣設備將“表面膜”技術和自動控制技術結合在一起，實現了對污液固液分離，一次排出干濾渣的工業自動化。

1.概述

自動清洗精密過濾干渣設備是我公司借鑒國外經驗，在原有精密過濾設備基礎上改進創新的。現已逐步應用在石油煉化、冶金冶煉，化肥、化工等行業的工業廢水處理和工藝液體過濾中。

1.1自動清洗精密過濾干渣設備的技術特點：

① 自動化程度高：該設備閥門全部為氣控閥，通過壓縮空氣控制其開關，無需人力操作，集成控制器分手動和自動，手動調節好參數后轉入自動運行，無需專人操作，同時可實現遠程監控及操作。

② 密封性能好：該設備過濾過程屬靜態的密封系統，可防止過濾過程中揮發氣體的擴散，改善現場操作環境。

③濾膜抗結垢性能強：過濾器濾膜的材質采用高分子涂層處理，表面光滑疏水，抗結垢抗結晶，在易結垢易結晶水質條件下可以長期穩定運行。

④干渣含水率低便于外運：在原有精密過濾器的基礎上優化排渣系統，有效降低外排廢渣的含水率，通常排出干渣含水率≤60%以下，便于外運，降低了后續處理成本。

⑤延緩濾餅板結：該設備濾餅層脫離濾膜表面依靠壓縮空氣反吹脫餅，從根源上延緩了傳統過濾器濾料層遇到易結垢易結晶或膠體物質板結成塊的弊病，同時設備每個循環環節中都具備自清洗功能。

⑥ 過濾范圍廣，過濾精度高：該設備可用于過濾含固量在0.1%-5%之間的液體，且可根據待過濾液體性質及過濾精度要求，選用不同的濾膜，確保出水清潔度低于20mg/L。

⑦ 設備安裝環境要求低，占地面積小，可安裝在室內或室外，對安裝環境無特殊要求，僅需平臺支撐即可。

⑧ 應用范圍廣，可很好地應用在各種有毒、有害、強腐蝕液體的過濾凈化中。

1.2 自動清洗精密過濾干渣設備工藝流程

待過濾液體以一定壓力進入自動清洗精密過濾干渣設備中，濾清液由過濾器清液口溢流進入凈化水緩沖槽，而固體顆粒和懸浮物被阻隔在濾膜表面；當濾餅達到一定厚度時，停止進液，設備自動進入保壓排液狀態；待設備內液體排凈后，排渣閥門自動打開，濾膜表面的濾餅在氣體作用下迅速脫離濾膜表面通過排渣口排出，落入集渣箱（袋），可直接外運。

自動清洗精密過濾干渣設備的過濾、反吹、排渣過程全部由集成控制器自動控制。

2、自動清洗精密過濾干渣設備在煉化行業的試驗與應用

近年來，我公司經過實驗已成功將該自動清洗精密過濾干渣設備應用在了煉化行業脫硫工藝中，且取得了較好的效果，現選取幾個應用實例進行說明。

2.1  催化裂化煙氣脫硫工藝改造中的應用

2.1.1應用背景：大連某煉化公司，一次原油加工能力1000萬噸/年，該公司280萬噸/年催化裂化裝置，正常情況下將產出35×104Nm3/h的煙氣。 2010年10月該公司選擇美國杜邦公司的EDV濕法洗滌工藝，建成了一套催化裂化煙氣脫硫裝置。在后續的運行中出現：原設計選用的纖維球和纖維束過濾器堵塞失效，導致外排水懸浮物超標；反沖洗無法將附著在纖維束上的固體雜質清洗掉，繼而造成過濾器頂部攪拌器電機及底部升降電機過載并造成相關機械損壞而報廢。通過比對國內各類常用過濾器效果都不理想，原因是由于外排水含有大量的催化劑粉末，粒度細且有一定的附著性，很容易造成過濾器堵塞。通過試驗選用了2臺40㎡自動清洗精密過濾干渣設備進行現場改造，投入使用運行7年來各項指標滿足要求，使用效果比較理想。

與該企業之前使用的過濾器不同，“自動清洗精密過濾干渣設備”可直接將煙氣脫硫洗滌塔廢水引入，不必經過澄清器，濾清液由過濾器清液口溢流進入氧化罐氧化后可直接排放，濾后的水質懸浮物可達15mg/m3以下，固體顆粒和懸浮物被阻隔在濾膜表面，形成一定厚度的濾餅后，過濾器自動運行，可將濾餅迅速脫離濾膜表面，經排渣口排至渣斗直接運走。整個過程操作簡單，因不添加其他藥劑，排渣量也少很多，大大降低了廢渣的環保處理費用。

2.1.2工藝改造實踐

根據試驗，我公司針對現場情況和要求（見表1），制定的工藝改進方案如下。

（1）現場工況和要求：                    

                            表1.催化裂化煙氣脫硫介質特性

（2）過濾工藝變化

     ① 改造前煙氣脫硫廢液處理工藝流程

  圖2. 原煙氣脫硫廢液處理工藝流程       

原PTU污水處理系統流程說明：

來自洗滌塔的循環液首先進入澄清池內，溢流出的含懸浮物低于100-300mg/L的排液依靠重力流到氧化罐再排入排水緩沖池。從澄清池底部排出的泥漿液（固含量約25-35%）依靠重力流到壓濾機。為加速沉淀，需要把配置好的絮凝劑加到澄清池的入口管線上。

澄清池底部排出的泥漿懸浮液經壓濾后，可除去10-50%的固體物質，過濾后的清液收集在集液池，再用泵打到澄清池中，此液體COD高，需進一步氧化。

氧化后的液體經排水緩沖池送至纖維球過濾器加超精度纖維束過濾器，經過過濾將液體中的懸浮物降至20mg/L以下，清液降溫后排放。過濾器定期自清洗，自清洗后的污水用泵打至澄清池。

② 改造后采用“自動清洗精密過濾干渣設備”的煙氣脫硫廢液處理工藝流程

圖3.采用“自動清洗精密過濾干渣設備”的煙氣脫硫廢液處理工藝流程

采用“自動清洗精密過濾干渣設備”的煙氣脫硫廢液處理工藝流程說明：

來自洗滌塔的循環液自流進入“自動清洗精密過濾干渣設備”，經過濾后液體中的懸浮物降至20mg/L以下，流至氧化罐進行氧化后外排，過濾出的固體顆粒以干渣形式排至可移動的垃圾車，直接外運。

2.1.3應用效果

①現場設備 

    ②過濾前后液體對比圖片及排渣圖片：

圖4 自動清洗精密過濾干渣設備現場照片、過濾前后原液和濾清液對比照片及排渣照片

③經測試：過濾后的脫硫廢液懸浮物 ≤ 20mg/L；渣含水率≤ 50%；完全滿足要求。

④經濟效果：使用“自動清洗精密過濾干渣設備”改造原工藝，污水處理流程大大縮短，重要的是不需要向污水內添加絮凝劑，僅這一項為企業每年減少成本約100萬元。

2.2  在煉化動力廠燃油鍋爐煙氣脫硫、脫硝項目上的應用  

2.2.1項目說明：某煉化廠新建動力廠鍋爐煙氣脫硫、脫硝設施，處理來自動力廠1#、5#、6#三臺鍋爐的煙氣，煙氣處理量分別為5.0×104 Nm3/h（濕基）、12.0×104 Nm3/h（濕基）、12.0×104 Nm3/h（濕基）。其中脫硝部分采用低氮燃燒技術（LNB）+選擇性催化還原技術（SCR）組合技術進行處理，脫硝后煙氣經余熱回收后進入脫硫除塵部分；脫硫單元設施滿足三臺爐同時運行工況。

脫硫除塵部分采用空塔噴淋技術對煙氣進行處理，降低煙氣中二氧化硫及顆粒物的含量；經處理后的煙氣滿足《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）的要求。

主要工程內容：包括脫硝和脫硫單元兩部分內容。其中脫硫單元包括： 洗滌塔、塔內件及空塔噴淋模塊，污水過濾器、廢渣濾箱、堿液儲罐，等容器設備。

經承包方多次考察，污水過濾器選用了自動清洗精密過濾干渣裝置。        

2.2.2項目實施

（1）現場工況和要求：                    

                            表2.燃油鍋爐煙氣脫硫污水特性

（2）業主的思考     

因該鍋爐為燃油鍋爐，煙氣經洗滌后污水中會帶有少量油，對選擇膜過濾，業主擔心原水中油水混合會造成過濾困難，一方面過濾不了，二過濾效率不高。針對業主的思考，經過詳細的溝通，我們給出了可能會出現問題的解決方案，最終得到了業主的認可。

（3）方案的給出

根據液體特性和以往相似工況液體處理結果，針對該公司實際情況制定出了一套工藝應用方案，一套應急方案，最終選擇了采用“自動反洗表面過濾干渣裝置”的煙氣脫硫廢液處理工藝。

2.2.3

用效果

①現場設備

 ②過濾前后液體對比圖片及排渣圖片：

圖5 設備現場照片、過濾前后液體對比照片及排渣照片

③ 經測試：過濾后的脫硫廢液懸浮物 ≤ 20mg/L；渣含水率≤ 60%；完全達到使用方要求。

2.3  苯胺、硝基苯胺液體凈化實驗

自動清洗精密過濾干渣設備也對煉化企業其他液體的凈化進行了有意的實驗。本實驗液體為某煉化公司提供的苯胺、硝基苯胺液體。

2.3.1實驗目的

①驗證膜過濾器應用于苯胺、硝基苯胺液體過濾，采用不同材質、不同精度的濾膜及有可能的過濾工藝的應用對兩種液體進行有效的凈化試驗。尋找膜過濾對該兩種液體實現固液分離的可行性，為工業化應用提供依舊；

②進行過濾前后過濾液水質對比、處理水量、濾餅的截留、濾餅的脫餅情況進行實驗，找出可行的過濾方案及工藝設計。

③驗證膜過濾器應用于苯胺、硝基苯胺液體固液分離中的穩定性和連續性。

2.3.2 液體特征

（1）液體物理性能

表3.  樣品物理特征

（2）試樣外觀狀態 ：在環境溫度：8~10°C 的狀態（如圖6）所示

① 苯胺液： 內含催化劑顆粒，常溫，顏色為黑色油狀液體。

② 硝基苯胺：鐵黃色液體，有白色結晶狀沉淀物，常溫。

 2.3.2實驗方法：

對上述苯胺液及硝基苯胺液進行了實驗室試驗，試驗采取直接過濾的方式進行。即：液體直接通過濾膜過濾。試驗方法簡述：

原液經與自吸泵進液口連接的裝有濾膜的管頭，直接穿過濾膜，濾清液由自吸泵出口流入濾清液容器，從開始出液計時，到出液緩慢停止，記錄時間、濾清液體積等；取出帶有濾膜的管頭，查看截流物情況，之后，用氣對截留物進行吹落，記錄濾膜再生情況。

2.3.3實驗效果

過濾效果：膜過濾可以直接去除硝基苯胺液體的白色結晶體，

          濾渣脫落效果較好，

圖7  硝基苯胺過濾效果

(2) 苯胺

苯胺樣品顯油性，直接過濾無法實現固液分離，故在8~10°C,常壓下本次 采用預涂過濾，效果如下：

采用預涂過濾，膜過濾可以較好的去除苯胺液體的雜質，且濾渣脫落效果較好，

圖8 苯胺過濾效果

(3) 試驗匯總

表4. 試驗記錄

2.3.4數據分析

① 經對上述記錄進行分析，硝基苯胺可采取直接過濾的方式，出液量小時，可用該液體溶于乙醚的性質，進行濾膜在線清洗。液體氣味較大，屬有毒物質，可選用自動清洗精密過濾干渣設備進行全封閉處理，濾清液和濾渣可同時完成，濾渣可直接運走。     

② 苯胺可采取預涂過濾的方式，去除本案中的催化劑顆粒。此液體氣味較大，屬有毒物質，現場處理量比較小，可選用自動清洗精密過濾干渣設備進行全封閉處理，濾清液和濾渣可同時完成，濾渣可直接運走。

③ 在制作設備時依據液體特性做好選材即可滿足處理要求。

3、結論

3.1  應用“自動清洗精密過濾干渣設備”處理煉化行業廢水、廢液，投資省、運行費用低。

3.2  采用“自動清洗精密過濾干渣設備”進行固液分離，不需添加藥劑，過濾后的液體特性穩定。

3.3  “自動清洗精密過濾干渣設備”代替澄清池及后續凈化裝置，占地面積小，工藝流程短。

3.4  采用“自動清洗精密過濾干渣設備”，自動化程度高，操作人員的勞動強度低；

3.5  “自動清洗精密過濾干渣設備”可將液體內固體顆粒一次成渣排出，直接外運，凈化了現場環境，減少了工序，避免了過程排放。

3.6 “自動清洗精密過濾干渣設備”過濾精度高，濾清液含固量低，可作為納濾或超濾反滲透前級處理，減少工藝流程，實現廢水零排放。