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(bǔ)給水制水過(guò)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(dòng)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(diǎn)：

        (1)反滲透是在室溫條件下采用無(wú)相變的物理方法使水淡化。
        (2)水的處理僅靠壓力作為推動(dòng)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(huì)效益好。
        (4)設(shè)備緊湊#占地面積少#所占空間也小。
        (5)自動(dòng)化程度高#操作簡(jiǎn)單#勞動(dòng)強(qiáng)度低操作人員少。
        (6)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用低，反滲透膜的性能穩(wěn)定，出水水質(zhì)好。
        (7)運(yùn)行維護(hù)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(jìn)水，進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)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(jì)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(dòng)24h連續(xù)運(yùn)行。

2 工藝流程

        該裝置的補(bǔ)給水處理采用離子交換軟化+反滲工藝流程，該裝置的補(bǔ)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(jiàn)圖1。

        該制水工藝的核心是反滲透設(shè)備，其中進(jìn)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(qiáng)了給水預(yù)處理。預(yù)處理部分分別設(shè)置多介質(zhì)過(guò)濾器，大孔弱酸陽(yáng)浮床，活性炭過(guò)濾器，保安過(guò)濾器，以確保脫鹽水系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

        由于原水的堿度較高，所以在多介質(zhì)過(guò)濾器后配置大孔弱酸陽(yáng)離子交換器進(jìn)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(jī)物，使污染指數(shù)SDI<4，確保RO長(zhǎng)期正常運(yùn)行。

        在多介質(zhì)過(guò)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(guò)濾器中被濾除，用氧化劑氧化去除水中有機(jī)物質(zhì)，本工藝采用的氧化劑為次氯酸鈉，同時(shí)在多介質(zhì)過(guò)濾器后投加還原劑，以除去水中余氯，防止其對(duì)陽(yáng)浮床樹(shù)脂和反滲透膜的損傷，在保安過(guò)濾器前增設(shè)活性炭過(guò)濾器，以進(jìn)一步降低水中的COD，確保RO的穩(wěn)定正常運(yùn)行，反滲透裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為210m³/h，回收率為75%，系統(tǒng)中設(shè)置RO自動(dòng)水沖洗裝置，每次RO使用8h后自動(dòng)開(kāi)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(jī)率，從而延長(zhǎng)反滲透膜的使用壽命，保證反滲透系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，為了減少混床負(fù)荷，延長(zhǎng)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(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器的反洗水源和循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，可以節(jié)約用水，減少?gòu)U水的排放，同時(shí)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(guò)5微米微孔過(guò)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?gòu)U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(guó)海德能公司反滲透設(shè)計(jì)導(dǎo)則的要求，選擇了210m³/h的配置，膜元件采用美國(guó)海德能公司生產(chǎn)的高脫鹽低壓CPA3復(fù)合膜，單管設(shè)計(jì)出水量為0.9t/d，每組共78根，壓力容器采用英國(guó)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(yáng)離子浮床

        浮動(dòng)床離子交換器運(yùn)行時(shí)，水自下而上將樹(shù)脂層托起，部分離子交換樹(shù)脂顆粒處于懸浮密實(shí)狀態(tài)，部分處于流化狀態(tài)，在交換器出口設(shè)有樹(shù)脂捕捉器，防止樹(shù)脂隨水流出，再生劑自上而下進(jìn)入樹(shù)脂床，樹(shù)脂層在密實(shí)狀態(tài)下再生，浮動(dòng)床充分利用了交換器容積，運(yùn)行流速高，單位時(shí)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(jiǎn)單，自用水率低，當(dāng)用D113大孔弱酸陽(yáng)樹(shù)脂時(shí)，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(tái)D2500mm弱酸陽(yáng)離子浮動(dòng)床，單臺(tái)設(shè)計(jì)流量為150t/h，填裝A116LD型弱酸大孔陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

3.3 混合離子交換器

        由于混床中陰陽(yáng)樹(shù)脂緊密接觸，構(gòu)成無(wú)數(shù)個(gè)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(yùn)行對(duì)出水水質(zhì)的影響較小，交換終點(diǎn)明顯，利于監(jiān)督和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(tái)D2800mm混床，每臺(tái)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(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行正常，出水水質(zhì)良好，保障了600t/d合成氨裝置自開(kāi)車(chē)以來(lái)長(zhǎng)周期，穩(wěn)定，安全運(yùn)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(fèi)的問(wèn)題。此外該裝置一次性投資過(guò)高，總投資達(dá)400多萬(wàn)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(jì)效益和環(huán)境效益，具有良好的推廣前景。
 

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