尿素工藝冷凝液回收合理流程
摘要：尿素工藝冷凝液在回收過程中由于電導率高、與生水混合，易形成膠狀物，導致生水過濾器頻繁反洗，浮動床壓差增加等故障。為查明形成膠狀物的原因，解決回收過程中的 問題 ，采取 工業 小試的辦法,確定了合理回收流程，并運用在工業實踐中，對同類型大化肥 企業 尿素工藝冷凝液回收具有借鑒意義。
關鍵詞：尿素工藝冷凝液 膠狀物 回收 流程
中石化九江分公司化肥廠是一套采用謝爾(Shell)渣油氣化制氨、斯那姆(Snam)氨汽提生產尿素的大型化肥企業。其尿素工藝冷凝液經過尿素裝置附設的廢水處理設施預處理，送往水處理裝置二級除鹽系統除鹽后，直接作為高壓鍋爐給水使用。但自投產以來，經處理后的廢水由于電導率高，以及在回收過程中形成膠狀物等原因，不能正常回收利用。既浪費了水資源，又污染了環境。國內同類型化肥企業也未較好利用，有的直接排放，有的高質低用作為低壓鍋爐給水。
1. 問題的提出
為回收尿素工藝冷凝液，該廠曾經過3次更改回收流程，但均未取得較好效果。2000年6月份將工藝冷凝液與生水混合經過生水過濾器和一級除鹽系統(浮動床)處理后進入混床。回收前生水過濾器周期制水量可以達到3×104t以上，回收后批量只能達到5000t,生水過濾器頻繁反洗，回收失敗。
2000年8月工藝冷凝液進入一級除鹽系統前，首先進入活性碳過濾，除去大部分有機物及尿素后進入生水過濾器。回收后生水過濾器仍然存在頻繁反洗的現象，其間向生水過濾器投加殺菌劑處理也解決不了問題，第二次回收失敗。
2001年3月份在活性碳過濾器內裝填部分樹脂，工藝冷凝液經過活性炭過濾后直接進入浮動床，回收不到半月時間，在浮動床陽床底部發現淡黃色的膠狀物，從而引起陽床壓差增大，并且對樹脂產生了污染，被迫停止回收。
2.原因 分析
膠狀物形成的因素有兩個，一個是尿素工藝冷凝液PH值在5.5左右，對設備管道腐蝕性強，尿素工藝冷凝液中Fe3+含量高，含量達34.4mg/l(具體水質見表1)。另一個因素可能是生水中的腐殖酸引起的，因腐殖酸呈膠體性質,而工藝冷凝液與生水混合后,Fe2+、Fe3+與生水中OH-容易生成Fe(OH)2、Fe(OH)3,該膠體顆粒具有較強的吸附性, 腐殖酸就很容易吸附其上形成膠狀物。該膠狀物與樹脂混在一起，增加生水過濾器與浮動床運行壓差。
表1：尿素工藝冷凝液水質表
|
Fe3+（mg/l） |
NH3-N |
電導（us/cm） |
PH |
CO2（mg/l） |
SO42-（mg/l） |
CL-（mg/l） |
|
34.4 |
28.98 |
80-180 |
5-6 |
26.38 |
3.5 |
6.3 |
3.合理流程確定
既然尿素工藝冷凝液與生水混合形成膠狀物，可以按照兩種思路進行工業小試，一種與透平冷凝液混合，一種是避開與生水混合，用浮動床單獨處理工藝冷凝液。
3.1 尿素工藝冷凝液進入透平冷凝液系統試驗
1—除鐵過濾器; 2—前置陽床; 3—混合床
圖1：與透平冷凝液混合處理工業試驗流程
按照圖1流程進行回收試驗，混床運行至72h電導超標(混床出水電導≤0.2μs/cm),回收工藝冷凝液3600t，混合床運行批量為1.3×104t。在回收過程中，前置陽床很快被穿透，電導迅速上升至23 μs/cm。回收期間混床電導率變化趨勢見圖2。
從圖2可看出，在0~40h內，混合床電導率穩定在0.06μs/cm,在40~48h內電導率急劇上升，通過對混床反洗分層混脂后，又能維持運行15h。通過反洗可將混床中陰樹脂吸附的CO2暫時洗脫，但隨著運行時間的延長，CO2累計作用使得反洗失去作用，加之前置陽床易擊穿，電導率去除率低，從而加重了混合床運行負擔，混床周期制水量下降幅度較大，再生頻率增加，酸堿消耗劇增，回收幾乎沒有效益。
圖2：回收期間混床電導率變化趨勢
3.2尿素工藝冷凝液單獨進入浮動床系統試驗
將尿素工藝冷凝液按圖3流程單獨引入浮動床(該床采用雙層雙室浮動床，原設計只處理生水)進行工業試驗。從回收的情況來看，浮動床出口電導可降至1.5μs/cm以下(脫碳風機開停 影響 不大)，對后續混床沒有產生影響。電導率變化趨勢見圖8。
1—除鐵過濾器;2—陽浮動床;3— 陰浮動床;4—混合床
圖3：浮動床回收工藝冷凝液流程圖
圖4：浮動床回收工藝冷凝液電導率變化趨勢
從圖4可看出，陰床出口電導率穩定在1.6μs/cm，并且呈下降趨勢，電導率去除率達98%以上，經過陽床和陰床處理后，出水優于一級脫鹽水水質，對混床批量沒有影響。
4. 工業 應用 及效益估算
4.1工業應用效果
根據工業小試的試驗結果，2003年9月對回收工藝冷凝液流程進行改造，增加除鐵過濾器(φ=1200mm,H=1000mm)、陽浮動床(φ=1600mm,H=4000mm)、陽浮動床(φ=1600mm,H=4000mm)。浮動床采用單層單室，陽樹脂型號選用D001×7，陰樹脂型號選用201×7，裝填量分別為4m3。2003年10月投入運行，浮動床出口電導率變化趨勢見圖5，浮動床運行周期為40～48h,運行批量為2200t～2600 t。
圖5：浮動床電導率變化趨勢圖
從圖5可以看出：工藝冷凝液電導率在100～180μs/cm波動，陰床出口電導率≤10μs/cm，符合一級脫鹽水標準。
4.2效益
一年按300天 計算 ,則共回收冷凝液量Q =55×300×24=396000T,每噸按1.5元計算,則可節約水費59.4萬元。
一年需再生次數為300×24/40=180次(浮動床運行批量2200T，即回收40小時再生1次),計算每次需消耗600kg的30%鹽酸, 400kg的30%NaOH.每年需消耗酸108t, 每年需消耗48T.每噸鹽酸按780元計,每噸堿按600元計,則每年消耗酸堿費用為108×780+48×600=11.2萬元。
每年回收尿素工藝冷凝液凈效益為59.4-11.2=48.2萬元.
5、結語
(1) 尿素工藝冷凝液和生水混合進入一級脫鹽水系統會生成絮狀物。
(2) 尿素工藝冷凝液直接進入二級脫鹽系統導致混床出水電導提前超標，制水批量急劇下降。
(3) 尿素工藝冷凝液經除鐵處理后經陽浮、陰浮再經混床處理后完全可以達到回收要求，并產生一定的 經濟 效益。
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