四川美豐化工股份有限公司化肥分公司合成氨裝置水處理工程
四川美豐化工股份有限公司化肥分公司于2005年8月新投產(chǎn)了一套采用天然氣連續(xù)催化轉(zhuǎn)化和15Mpa低壓氨合成新工藝的裝置#其合成氨產(chǎn)量為600t/D。為了保證該裝置的給水水質(zhì)，公司在系統(tǒng)的補給水制水過程中采用了反滲透水處理技術(shù)。
反滲透水處理工藝屬于壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)，其與傳統(tǒng)的水處理方法相比有以下特點：
(1)反滲透是在室溫條件下采用無相變的物理方法使水淡化。
(2)水的處理僅靠壓力作為推動力其能耗最低。
(3)不用大量的化學(xué)藥劑和酸-堿再生處理化學(xué)廢液及廢酸-堿的排放量大大減少，環(huán)境效益及社會效益好。
(4)設(shè)備緊湊#占地面積少#所占空間也小。
(5)自動化程度高#操作簡單#勞動強度低操作人員少。
(6)系統(tǒng)的運行費用低，反滲透膜的性能穩(wěn)定，出水水質(zhì)好。
(7)運行維護和設(shè)備維修工作極少。
1 水質(zhì)及反滲透系統(tǒng)
原水為取自距離廠區(qū)約3km的石亭江地表水#該水經(jīng)預(yù)處理后作為反滲透水處理系統(tǒng)的進水，進水水質(zhì)指標(biāo)見表1。
反滲透出水水質(zhì)要求：Cl-≤3mg/L，SiO2≤10ug/L，pH：8.5-9.0。
反滲透系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：產(chǎn)水量為210m3/h，反滲透系統(tǒng)脫鹽率大于97%，反滲透系統(tǒng)回收率為75%，系統(tǒng)操作方式為自動24h連續(xù)運行。
2 工藝流程
該裝置的補給水處理采用離子交換軟化+反滲工藝流程，該裝置的補給水處理采用離子交換軟化反滲透混床工藝，其工藝流程見圖1。
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該制水工藝的核心是反滲透設(shè)備，其中進水水質(zhì)和溫度直接影響反滲透的出水水質(zhì)和使用壽命，因此，該工藝中加強了給水預(yù)處理。預(yù)處理部分分別設(shè)置多介質(zhì)過濾器，大孔弱酸陽浮床，活性炭過濾器，保安過濾器，以確保脫鹽水系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行。
由于原水的堿度較高，所以在多介質(zhì)過濾器后配置大孔弱酸陽離子交換器進行預(yù)脫鹽，以消除反滲透膜元件的結(jié)垢傾向，并可吸附水中部分有機物，使污染指數(shù)SDI<4，確保RO長期正常運行。
在多介質(zhì)過濾器前投加混凝劑和氧化劑，混凝劑使水中懸浮物凝聚成絮體以使其在多介質(zhì)過濾器中被濾除，用氧化劑氧化去除水中有機物質(zhì)，本工藝采用的氧化劑為次氯酸鈉，同時在多介質(zhì)過濾器后投加還原劑，以除去水中余氯，防止其對陽浮床樹脂和反滲透膜的損傷，在保安過濾器前增設(shè)活性炭過濾器，以進一步降低水中的COD，確保RO的穩(wěn)定正常運行，反滲透裝置設(shè)計產(chǎn)水量為210m3/h，回收率為75%，系統(tǒng)中設(shè)置RO自動水沖洗裝置，每次RO使用8h后自動開啟濃水閥，用RO出水沖洗反滲透膜，把膜內(nèi)濃水排出，減少RO濃水端結(jié)垢或污染的機率，從而延長反滲透膜的使用壽命，保證反滲透系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，為了減少混床負(fù)荷，延長制水周期和防止腐蝕，在RO反滲透裝置后設(shè)置了除CO2器，反滲透系統(tǒng)的濃水回收到反洗水箱，作為多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器的反洗水源和循環(huán)水系統(tǒng)的補充水，可以節(jié)約用水，減少廢水的排放，同時將合成氨和尿素系統(tǒng)裝置產(chǎn)生的工藝?yán)淠汉驼羝淠夯厥，?jīng)過5微米微孔過濾器后送入中間水箱與反滲透出水混合，可以減少新鮮用水，節(jié)約水資源，減少廢水的排放，有利于環(huán)保。
3 主要設(shè)備
3.1 反滲透裝置
根據(jù)美國海德能公司反滲透設(shè)計導(dǎo)則的要求，選擇了210m3/h的配置，膜元件采用美國海德能公司生產(chǎn)的高脫鹽低壓CPA3復(fù)合膜，單管設(shè)計出水量為0.9t/d，每組共78根，壓力容器采用英國唯賽博公司的產(chǎn)品，每組13根，按8：5配置兩段組合排列。
3.2 弱酸陽離子浮床
浮動床離子交換器運行時，水自下而上將樹脂層托起，部分離子交換樹脂顆粒處于懸浮密實狀態(tài)，部分處于流化狀態(tài)，在交換器出口設(shè)有樹脂捕捉器，防止樹脂隨水流出，再生劑自上而下進入樹脂床，樹脂層在密實狀態(tài)下再生，浮動床充分利用了交換器容積，運行流速高，單位時間出水量大，出水水質(zhì)好，再生比耗低，本體設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，自用水率低，當(dāng)用D113大孔弱酸陽樹脂時，工作交換容量大易再生，再生酸比耗為1.1-1.2，再生劑的利用率為70%-90%，該系統(tǒng)選用3臺D2500mm弱酸陽離子浮動床，單臺設(shè)計流量為150t/h，填裝A116LD型弱酸大孔陽離子交換樹脂。
3.3 混合離子交換器
由于混床中陰陽樹脂緊密接觸，構(gòu)成無數(shù)個微型復(fù)床，反復(fù)多次脫鹽，因此其出水水質(zhì)優(yōu)良而穩(wěn)定，間斷運行對出水水質(zhì)的影響較小，交換終點明顯，利于監(jiān)督和實現(xiàn)自動控制，設(shè)備比復(fù)床少，布置集中，占地面積小，該系統(tǒng)配置2臺D2800mm混床，每臺混床制水能力150-170t/h。
4 結(jié)論
用反滲透制備除鹽水裝置投入運行以來，運行正常，出水水質(zhì)良好，保障了600t/d合成氨裝置自開車以來長周期，穩(wěn)定，安全運行。但也存在RO系統(tǒng)膜元件需要定期用RO出水低壓沖洗，導(dǎo)致水的浪費的問題。此外該裝置一次性投資過高，總投資達(dá)400多萬元，總之，將反滲透除鹽水技術(shù)應(yīng)用于大型合成氨生產(chǎn)裝置，可以獲得良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，具有良好的推廣前景。
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