李金利

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽 457004)

·生產(chǎn)與實踐·

三聚氰胺高壓廢水裝置優(yōu)化操作探討

李金利

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽 457004)

介紹了中原大化三聚氰胺裝置生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)工作原理，分析探討了三聚氰胺系統(tǒng)影響廢水處理的操作及廢水裝置技術(shù)改造，經(jīng)過優(yōu)化操作，處理過的廢水的氨氮≤50mg/L，COD≤100mg/L，低于設(shè)計指標(biāo)。

廢水;優(yōu)化操作;技術(shù)改造

中原大化三聚氰胺(以下簡稱三胺)高壓廢水裝置，用來處理兩套1.2萬t/a和一套3萬t/a共三套高壓法三胺裝置產(chǎn)生的含有三胺、OAT(三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺的混合物)的工藝廢水。在3萬t/a三胺裝置投產(chǎn)前，該裝置運(yùn)行非常穩(wěn)定。3萬t/a三胺裝置投產(chǎn)后，廢水裝置工況出現(xiàn)惡化，處理過的廢水經(jīng)常不達(dá)標(biāo)。且高壓廢水裝置與三胺裝置聯(lián)系緊密，三胺裝置的波動極易導(dǎo)致廢水裝置的操作波動，導(dǎo)致廢水處理不達(dá)標(biāo)。再者，因設(shè)計時沒有考慮到3萬t/a三胺裝置超濾系統(tǒng)送到廢水裝置的滯留液中OAT濃度大，是設(shè)計濃度的4倍，增加了廢水裝置的處理負(fù)荷。本文就如何穩(wěn)定優(yōu)化高壓廢水操作，進(jìn)行了分析探討。

1 廢水處理裝置簡介

1.1 工藝流程

來自三套三胺裝置的工藝廢水，用泵送入水解器換熱器中進(jìn)行預(yù)熱，然后在水解器加熱器中加熱，進(jìn)入廢水水解器中，工藝廢水中所含的三胺和OAT完全分解為NH3和CO2，分解過程中產(chǎn)生的氣體從水解器的頂部送入三胺裝置急冷塔，隨著急冷尾氣一起送回尿素裝置回收。水解器頂部出來的溶解有NH3和CO2的溶液經(jīng)過換熱器熱量回收后，送入廢水汽提塔進(jìn)行汽提，回收其中的NH3和CO2。進(jìn)入廢水汽提塔的液體與汽提塔底部上升的由再沸器和塔底加入的中壓蒸汽產(chǎn)生的氣相逆向接觸，NH3和CO2從液相逸出，隨氣相上升到塔頂，在汽提塔冷凝器中冷凝后收集在稀碳銨液貯槽中，最后由廢水汽提塔回流泵送回三胺裝置的急冷水預(yù)熱器中回收。上部聚集的含氨氣體隨干燥器出口抽風(fēng)機(jī)的干燥空氣進(jìn)入氨洗滌塔，NH3被吸收，空氣放空。汽提塔底部產(chǎn)生的合格水先后在急冷水預(yù)熱器和稀釋水預(yù)熱器中進(jìn)行熱量回收，經(jīng)廢水冷卻器冷卻后，送出界區(qū)。廢水處理系統(tǒng)工藝流程見下頁圖1。

1.2 工藝原理

高壓廢水裝置基于的工藝原理是水溶液中的OAT和三聚氰胺在高溫高壓下可以完全分解成NH3和CO2。OAT和三聚氰胺的水解反應(yīng):

圖1 廢水處理系統(tǒng)工藝流程簡圖

1.3 需要處理的工藝廢水流量及組分(見表1)

表1 工藝廢水流量及組分

1.4 廢水處理的設(shè)計指標(biāo)(見表2)

表2 處理后精制水指標(biāo)

2 廢水處理的優(yōu)化操作

2.1 廢水水解器溫度、壓力的穩(wěn)定操作

水解器溫度越高，水解器液相出口純度也越高，但頂部氣相的水含量也越高，會導(dǎo)致廢水汽提塔負(fù)荷升高。水解器壓力較高時，水解器液相中溶解的氣體(NH3和CO2)將增加，使廢水汽提塔負(fù)荷升高，而壓力較低時，頂部出口物流的水含量將增加。嚴(yán)格控制廢水水解器正常運(yùn)行參數(shù)為:溫度280～285℃，壓力8.2～8.4MPa，嚴(yán)禁大幅度波動，以保證較好的水解效果，又不增加廢水汽提塔的負(fù)荷。

2.2 高壓蒸汽的壓力、流量穩(wěn)定控制

廢水加熱器需要的熱量是由合成氨廠引過來的12MPa的高壓蒸汽提供，要保證供應(yīng)的高壓蒸汽的壓力和流量穩(wěn)定，為廢水水解提供足夠的熱量。

2.3 廢水汽提塔的穩(wěn)定操作

廢水汽提塔操作中首先要穩(wěn)定壓力，然后調(diào)整再沸器的蒸汽量，穩(wěn)定塔底溫度，即與壓力對應(yīng)下的飽和溫度，穩(wěn)定塔底液位在50%左右，不過高過低，才能保證水處理合格。

2.4 稀碳銨液貯槽液位控制穩(wěn)定

稀碳銨液貯槽V6201液位保持在50%，過滿易引起廢水汽提塔壓力波動，導(dǎo)致廢水處理不合格。

2.5 三胺裝置氨回收系統(tǒng)閃蒸槽的穩(wěn)定操作

兩套1.2萬t/a三胺裝置的廢水是從閃蒸槽V3117和V6117引出的，閃蒸槽操作不穩(wěn)定，導(dǎo)致廢水給料泵運(yùn)行也不穩(wěn)定，致使廢水水解器給料不穩(wěn)定，壓力、溫度波動。這就需要主控操作人員穩(wěn)定操作氨回收系統(tǒng)，避免大量氨進(jìn)入閃蒸槽，避免閃蒸槽的液位大幅度波動，穩(wěn)定閃蒸槽的操作壓力在0.6MPa，操作溫度在165℃，保證廢水水解器給料泵的入口壓力和物料組分穩(wěn)定。定期檢查V3117液位計，確保液位計工作正常、廢水泵不汽化。

2.6 超濾系統(tǒng)的穩(wěn)定操作

3萬t/a三胺裝置的廢水是從經(jīng)過超濾系統(tǒng)過濾后的滯留液貯槽V8115引出的，超濾系統(tǒng)滲透液與滯留液的比值應(yīng)該穩(wěn)定在4.1∶1，比值過大，滯留液的濃度增大，為了避免管線堵塞，配氨水量增多;比值過小，滯留液的量增多。都會增加廢水水解器的負(fù)荷。當(dāng)三套三胺裝置都滿負(fù)荷運(yùn)行，超濾系統(tǒng)操作比值過大或過小，會使廢水裝置超負(fù)荷運(yùn)行，易導(dǎo)致處理后的水的氨氮含量和COD超標(biāo)。

2.7 廢水給料泵的穩(wěn)定操作

廢水給料泵 P3201A/B、P6201A/B、P8201A/B是單級立式高速離心泵，兩級增速，轉(zhuǎn)速達(dá)兩萬多轉(zhuǎn)，出口壓力10.47MPa，造價高，又由于含OAT的廢水介質(zhì)特殊的理化特性，造成該泵內(nèi)物料容易汽化，壓力波動，泵體機(jī)械密封容易失效。機(jī)封失效泄漏后，工藝介質(zhì)從泵體的泄漏孔流出去，介質(zhì)接觸外部環(huán)境后結(jié)晶堵塞泄漏孔，造成大量泄漏的介質(zhì)來不及排放擠入齒輪箱，造成高速軸和軸瓦因缺油燒結(jié)粘死，進(jìn)一步損壞齒輪副以及主油泵，整個傳動部件以及葉輪轉(zhuǎn)子報廢。這就要求操作人員優(yōu)化操作，穩(wěn)定系統(tǒng)各項控制指標(biāo);加強(qiáng)巡檢，發(fā)現(xiàn)機(jī)封泄漏后，及時倒泵;啟動泵前要檢查油質(zhì)、油位，投用冷卻水，盤泵，啟動輔油泵，檢查油壓、油溫，引液時要排氣充分，引液前要先投機(jī)封水，這樣能避免工藝介質(zhì)倒入密封腔，穩(wěn)定廢水水解器給料量。

2.8 三胺結(jié)晶器的溫度控制

三套三胺裝置廢水中三胺的含量受三胺結(jié)晶器控制溫度的影響，溫度控制高時，母液中的三胺含量高，廢水中的三胺含量也多，增加了廢水水解塔的負(fù)荷。三胺結(jié)晶器的適宜溫度控制在45～50℃。

3 技術(shù)改造

設(shè)計時，需要處理的廢水OAT含量是按0.49%設(shè)計的，但3萬t/a三胺裝置采用了超濾裝置，致使廢水的OAT含量達(dá)2.20%，是設(shè)計濃度的4倍，為了防堵又另加了一股2t的母液，使高壓廢水裝置在三套全部運(yùn)行時處于超負(fù)荷狀態(tài)，致使處理過的水中氨氮、COD含量超標(biāo)。我們針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行了如下技改。

3.1 廢水水解器R6201氣相管線的改造

從R6201氣相出口閥前增加一條到E6101A的帶孔板的管線。廢水水解器R6201氣相管線改造后，既增加了氣相管線的流通量，避免了廢水水解器超壓，避免了液相的三胺帶入氣相，帶到大尿素裝置，影響尿素產(chǎn)品質(zhì)量;又能順利接受三套三胺裝置來的廢水，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

同時，從廢水水解器氣相引出一條管線到3萬t三胺裝置急冷塔。當(dāng)廢水水解器負(fù)荷高時，氣相同時到1.2萬t/a和3萬t/a三胺裝置急冷塔C6101和C8101，既避免了廢水水解器超壓，又回收了廢水水解器分解的NH3和CO2。

3.2 廢水給料泵增加聯(lián)鎖保護(hù)

六臺廢水給料泵均是高速離心泵，介質(zhì)均是高溫料漿，出口壓力高，工作條件惡劣，自投用以來，六臺泵的齒輪箱都出現(xiàn)過齒輪燒毀或磨損等不同程度的損壞。該泵運(yùn)行以來發(fā)生的問題及損壞，都與齒輪箱的潤滑有關(guān)，在六臺廢水給料泵P3201A/B、P6201A/B、P8201A/B上增加油溫、油壓報警、聯(lián)鎖保護(hù)，見表3。

表3 廢水給料泵油溫、油壓報警聯(lián)鎖指標(biāo)

報警為主控報警并顯示;聯(lián)鎖結(jié)果均為停泵并在主控報警，將非常有效的保護(hù)設(shè)備。當(dāng)潤滑油系統(tǒng)不正常、缺乏足夠潤滑的情況時，在泵沒有損壞前及時把泵停下來，避免泵的損壞，提高泵的運(yùn)行率，減少檢修次數(shù)，穩(wěn)定廢水裝置負(fù)荷，穩(wěn)定廢水操作。

3.3 廢水裝置和解吸裝置的管線連接

從E6204出口管線和E8502廢水出口管線之間增加一連接管線，如下頁圖2所示。實現(xiàn)了廢水裝置處理后的水與小尿素解吸水解裝置處理后的水的回收利用，既可以作為鍋爐給水，又可以供給三套三胺裝置對應(yīng)的氨洗滌塔C3105、C6105、C8105加水，也可以送往二套三胺的工藝循環(huán)槽和循環(huán)水系統(tǒng)。

圖2 廢水裝置和解吸裝置的管線連接圖

3.4 廢水裝置碳銨液外送的改造

在P6202A/B出口管線和P8503A/B出口到小尿素V8302的管線上加一連通管線，如圖3所示。

改造后，當(dāng)?shù)谝惶兹费b置和第三套三胺裝置運(yùn)行，第二套三胺裝置停車時，廢水裝置仍可運(yùn)行，把稀碳銨送到小尿素裝置，避免了廢水就地排放。

3.5 增加稀碳銨液回收泵P6202C

圖3 廢水裝置碳銨液外送的改造

高壓廢水裝置稀碳銨液回收泵P6202A/B，原設(shè)計將稀碳銨液送往第二套三胺裝置C6103回收，因為廢水系統(tǒng)目前負(fù)荷比較高，第二套三胺裝置回收全部稀碳銨液后給系統(tǒng)操作帶來影響較大，后經(jīng)改造在P6202出口加一條1″管線與小尿素水解解吸碳銨液外送泵P8503會合一起送往大尿素，但因管線太細(xì)、前后壓頭損失太大，經(jīng)常造成廢水汽提塔受槽V6201漫液，廢水汽提塔超壓，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。如圖4所示，增加一臺大泵并加粗外送管線，增加一條去C8103的管線，技改后在第二套三胺裝置停運(yùn)時，廢水處理系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行;在廢水處理系統(tǒng)負(fù)荷過大時，可以通過新增管線分擔(dān)負(fù)荷。

圖4 增加P6202C的流程圖

3.6 稀碳銨液貯槽V6201液位計改造

稀碳銨液貯槽V6201液位計設(shè)計是雷達(dá)式液位計，液位指示經(jīng)常偏移，現(xiàn)改為差壓式液位計，穩(wěn)定了貯槽液位和汽提塔壓力。

4 結(jié)束語

經(jīng)過優(yōu)化操作和技術(shù)改造，該廢水處理裝置達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，解決了三套三胺裝置工業(yè)廢水的處理問題，保護(hù)了環(huán)境，處理后的精制水代替脫鹽水使用，效果良好，既節(jié)約了大量的脫鹽水，又實現(xiàn)了工業(yè)廢水的零排放和資源的循環(huán)利用。

TQ051.3

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1003－3467(2011)01－0044－04

2010－10－14

李金利(1972－)，女，高級工程師，從事三聚氰胺技術(shù)管理工作，電話:(0393)8956141。