炼化企业凝结水综合利用分析

炼化企业凝结水综合利用分析

邓洪波

（锦西石化分公司，辽宁 葫芦岛 125001）

摘要：蒸汽作为良好的热能载体，被广泛应用于石油化工领域中，在其放出热能后，会形成同温同压的凝结水。在强调环保节能的大背景下，炼化企业开始重视凝结水回收利用方面的应用。因此，要积极开展蒸汽凝结水的研究，使用更加高效的回收系统，降低凝结水中的各项污染物。本文从回收系统分类出发，详细了解当前系统应用情况，并开展合理系统设计，旨在提升回收系统应用效果，降低企业污染，希望对读者有所帮助。

关键词：炼化企业；凝结水；回收利用系统

前言：据中国节能网报道，当前蒸汽管网中的凝结水有近七成被丢弃，只有三成左右会被降温重复利用。由于部分企业建厂时间较长，在设计时未考量凝结水回收方面的应用，虽然后期增加了部分分片回收设备，但存在回收成本较高的问题。部分设备在回收时，冷凝水内部杂质含量较高，降低了回收系统应用效果。

一、凝结水回收系统分类

一般情况下，可以通过分析该系统是否与大气连通而将其分为开式以及闭式两大类，也可以依据其运行特点分为还原、换热以及闪蒸三种利用方式。还原利用是指将指标合格的凝结水用作产汽设备用水。换热利用是指将凝结水作为换热器锅炉给水。闪蒸利用是指将温度压力较高的冷凝水用于闪蒸罐。

（一）开式凝结水回收系统

开式回收系统是指在冷凝水回收利用过程中，回收管直接联通大气环境。在冷凝水在完成分离后，会依靠疏水器压力返回水箱。如果疏水器压力较低，难以克服凝结水系统阻力时，可以利用水泵或回收装置，完成凝结水收集工作。该系统具有设备简单，操作方便的优势，且初始投入较少。但存在经济效益差的劣势，由于该设备直接连通大气环境，凝结水中氧气含量较高，容易使系统中的设备出现腐蚀等问题。其可以应用于回收压力低，蒸汽量较少的系统[1]。

（二）闭式凝结水回收系统
    闭式回收系统是指将凝结水箱等设备放于恒定压力的封闭环境下，系统会将加压冷凝水直接回收至系统。能将冷凝水中的大部分能量回收，且属于密闭系统，保证了冷凝水的水质，降低设备以及管道被腐蚀的概率。

二、冷凝水回收系统设计

（一）流程

由于炼化企业中的凝结水污染物主要是油以及铁两种污染物，因此，在凝结水回收系统设计中需充分考量水换热器降温以及过滤器过滤流程。

（二）设备

1.水换热器

在该设备设计中要考量以下两点：一方面是设备环保问题，应避免高温凝结水蒸发形成污染，另一方面，应全面考量设备回收热能的能力。

2.活性炭过滤器

（1）原理

在水处理过程中，主要使用活性炭作为吸附剂，降低水中溶质含量。由于水中溶质是否被吸附在本质上取决于溶质的水亲和力以及吸附剂对溶质亲和力的相对大小。因此，吸附剂过滤溶质的过程较为复杂，有化学吸附以及物理吸附的方式。

（2）特点

活性炭具有较为丰富的细孔结构以及较大表面积，拥有较强吸附能力，易于操作，拥有较强耐酸碱能力，且能经受较高压力，对部分有机污染物例如石油原油以及石油产品有较强过滤能力。由于其对冷凝水质、温度以及水量有较强适应能力，可以满足各浓度污染物吸附要求。除此之外，其主要利用物理吸附的手段，因此该过程是可逆的[2]。

（3）操作注意事项

活性炭吸附设备可以将冷凝水中的石油含量从10毫克/升降低至6毫克/升。其主要是使用粒状活性炭作为材料完成溶质吸附，因此在其进出口压力差超过0.1MPa时，需使用水进行反冲洗。当活性炭吸附能力降低时，可以使用蒸汽冲洗以及高温煅烧的方式，降低表面有机物含量，恢复活性炭吸附能力。

2.碳素纤维过滤器

（1）原理

在冷凝水过滤过程中，该装置主要利用过滤材料表面的吸附能力完成溶质过滤工作。当水中溶质被过滤后，其会在重叠后形成滤膜，发挥过滤作用。对于冷凝水而言，其含有的溶质属于较小的悬浮体，因此可以直接穿过普通的过滤层。该设备由于使用碳素纤维作为过滤材料，能良好过滤冷凝水中的油污以及铁锈等污染物。该设备会将碳纤维材料与多孔元件相结合，水会从过滤膜以及多孔管件进入，完成过滤工作，进一步提升装置过滤能力。

（2）性能

由于该材料属于吸附能力较强的新型材料，具有较为发达的孔结构以及较大表面积，因此在经过硫化以及乳化后可以提升过滤能力，相比于活性炭，该材料在耐高温、耐酸碱等性能上具有独特优势，但该材料价格约为活性炭材料的3-5倍。该材料详细特征为：比表面积为1000-1500平方米/克，碘元素吸附量为800毫克/克，其吸附能力为颗粒活性炭的100倍以上，具有强度高、再生难度低、可连续作业的特点。

（3）设备运行

碳纤维过滤设备在冷凝水回收过程中，可以在不降低水温的条件下完成溶质分离工作，并且其能良好去除水中的三价铁离子。其可以在流速35米/小时、再生流速5米/小时、工作温度低于100度条件下良好运行。由于该材料具有良好稳定性，因此可以良好降低凝结水中铁元素以及油的含量[3]。

在凝结水产出过程中，当其进出压力在0.1MPa以上或设备存在较多溶质时，要开展反洗以及气洗工作。当该工作效果不理想时，可以使用稀盐酸以及氢氧化钠溶液浸泡4—6小时，并在排除溶液后，使用原水清洗，使其内部酸碱平衡后才可投入使用。

3.复合型高梯度电磁过滤器

（1）原理

该设备是第四代电磁过滤器，是国内外最新型过滤设备。在设备磁线圈产生磁场后，可以在其中填充铁球等材料，实现材料磁化后，可以将磁场内部磁性颗粒吸引至磁化材料附近，降低凝结水中的磁性颗粒含量。

（2）特点

该设备的磁场设计值为200KA/m，由于该设备使用了复合基体，因此可以显著降低设备运行压差，提升设备内部磁力，可以最大程度降低凝结水中的铁离子，降低水中的氧化铁含量。

与其他设备相比，其具有除铁效率高、系统简便、占地小的优质，且该设备污染小，可以显著降低企业资金投入，是目前较为理想的除铁装置。当前阶段，该设备已经在炼化企业中得到良好应用，取得了较为理想的使用效果。例如，该设备可以将凝结水中的铁含量从700微克/升降低至100微克/升以下，满足当前凝结水铁含量要求，因此，该设备可以作为活性炭以及碳纤维过滤器的补充，降低冷凝水中的铁元素含量。

（3）设备运行

其可以在冷凝水流速200米/小时的条件下良好运行。当该设备出水压在0.1MPa以上时，可以使用反洗等操作恢复设备过滤能力。在反洗过程中，可以使用空气以及水交叉擦洗的方式，增强设备制水能力。由于凝结水温度过高，为降低线圈温度对设备的影响，可以使用除盐水冷却线圈。

（三）凝结水回收系统应注意的问题

一方面，企业应在全面了解系统运行实际情况基础上，选择合适凝结水回收系统。另一方面，企业应将疏水器选择与安装作为工作重点，全面了解凝结水管线安装情况，为后续运行提供保障。例如，锦西石化公司在充分了解凝结水重复利用情况后，实施全厂污水回收项目，对于系统中产生的凝结水进行分类回收，显著降低新水消耗，并在夏季开展雨水回收再利用项目，为循环水补水，提升资源利用效率。

设备内的凝结水应先在装置内部使用，并将需要处理的凝结水运送至公共管网。如果其使用加热的方式降低凝结水杂质含量，应先将其冷却，在其降温后再运输至公共管网，降低内部水汽含量，保证凝结水系统运送安全。在凝结水送出装置附近，应选用可靠的水质监测仪。在水质问题出现时，可以快速分析当前问题原因，降低凝结水对设备的影响，降低溢流量。

结论：综上所述，凝结水回收是降低炼化企业能源支出的重要方式，在环境保护以及资源重复利用方面有重要作用。因此，需依据炼化企业实际情况，选择合适的回收利用系统，利用合理的操作以及维护为系统安全运行提供保证，进一步提升炼油企业经济效益以及社会效益。

参考文献：

[1]袁亮,韩会亮,宋尧,等.炼油厂凝结水分级利用技术的研究与应用[J].炼油技术与工程,2023,53(06):17-20.

[2]郑晓薇.基于鱼骨图的炼油厂凝结水系统泄漏原因分析[J].石化技术,2022,29(09):220-222.

[3]康耀明,叶行,邱海涛,等.格尔木炼油厂蒸汽系统优化节能分析与实践[J].石油石化节能,2022,12(01):14-17+7.