水处理单元在乙二醇装置循环水回收中的应用

李琳琳(中国石化扬子石油化工有限公司烯烃厂，江苏 南京 210048)

0 引言

乙二醇(MEG)是一种非常重要的石油化工基础有机原料，主要用于生产纤维、防冻液、树脂、涂料等[1,2]。中国石化扬子石油化工有限公司烯烃厂乙二醇装置采用美国SD 公司专利技术，于1987 年建成投产，主要产品为乙二醇26 万吨/年，环氧乙烷13 万吨/年。

乙二醇装置环氧乙烷(EO)吸收解吸系统(300#)，在循环水回路中EO 水合会连续形成少量的MEG。该系统内MEG 大量累积，可能造成系统发泡，环氧乙烷吸收效果差，反应器入口EO 浓度升高，氧化反应的安全性降低、副反应增加，EO 损失、资源浪费等问题。

为控制300#系统中MEG 浓度，需从300#排放部分循环水。乙二醇对环境有害，易造成水体污染[3]。公司污水排放控制指标为COD 含量≤1800ppm。T-310 循环水中MEG 含量约为3.21%，T-2310 循环水中MEG 含量约为2.90%，300#抽出的循环水若直接排放，不仅造成环境污染，还造成资源浪费、经济损失。水处理单元U-550(1#装置)和U-2550(2#装置)主要从液体中脱除少量酸、碱、腐蚀性物质、盐、醛离子等杂质离子。本装置从环氧乙烷吸收解吸系统抽出一股循环水去水处理单元，经处理后的去离子循环水用于多效蒸发系统(500#)的回流，回收MEG。

1 乙二醇装置回收循环水工艺流程

乙二醇装置循环水处理回收工艺流程主要包括水处理系统及多效蒸发系统，如图1 所示。水处理单元循环水中杂质离子后，U-2550 处理水进入F-2550，最终排至F-540，与U-550 处理水一并作为0-5 效的回流，六效回流由自身塔顶凝液提供，也可以使用脱盐水作为回流。T-530 以中压蒸汽(MS)为热源，物料经减压和加热后，一部分水蒸发，塔釜液进入一效再沸器E-530 管程，经加热后进入T-531 塔釜，蒸汽从塔顶出来，作为一效再沸器E-530 热源，E-530 中凝液进入D-531。

D-531 凝液中含有醛类气体，进入脱醛塔T-580 脱除醛，通过控制E-525 出来凝液量控制脱醛效果。凝液进入T-580 上部，由上至下经过填料层，醛被蒸汽解吸出来，与水蒸汽一起从塔顶抽出，在E-522 中加热水合反应器的进料，回收热量。冷凝后再到E-525 用冷却水冷却到45℃，排入污水系统，流量为8t/h。经脱醛后的凝液从T-580 塔釜并入D-532 出口管线去D-533。

从T-531 蒸出的二次蒸汽从塔顶排出作为二效再沸器E-532 的热源，从二效再沸器E-532 出来的凝液经过二效再沸器凝液罐D-532，在D-532 的液位控制下进入三效再沸器凝液罐D-533。降压闪蒸蒸汽进入E-533。依此类推，各效蒸发器蒸出的二次蒸汽均作为下一效再沸器的热源。凝液最后汇入六效凝液罐D-536。通过泵送至进料预热器回收热量后，进入循环水槽F-540。

2 乙二醇装置含乙二醇循环水的处理与回收

2.1 水处理系统回收循环水的原理

工艺循环水处理单元主要是从工艺循环水中脱除少量酸、盐、腐蚀性物质、醛的脱离子单元。该单元是一个成套单元，包括过滤器、离子交换器、再生系统、储罐、泵、仪表和所有辅助设施包括化学品进料系统。以U-2550 为例，工艺流程框图如图2所示。

工艺循环水正常连续经过精密过滤器、阳离子交换器、第一阴离子交换器、脱醛床和第二阴离子交换器，采用二个系列，一个系列运行，一个系列备用，每48 小时切换用过的床并进行再生。当脱醛床出水醛含量低时，脱醛床可旁路。工艺水从精密过滤器底部进入，经过固定在过滤器多孔板上的滤芯时，大于10μm 的杂质被截留，出水从设备上部排出。强酸性阳离子树脂在溶液中极易离解出H+，本体所含的负电基团能吸附结合溶液中其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。阴离子交换树脂上的OH-与溶液中阴离子进行交换，而H+与OH-相结合生成水，达到脱盐的目的。通过脱醛床装填湿质亚硫酸氢盐基树脂ARR-1 吸附有机杂质。

图1 循环水处理回收工艺流程简图

图2 U-2550工艺流程框图

2.2 循环水处理前后紫外透光率分析

紫外透光率(UV 值)反映了溶液中有机杂质含量的高低：紫外透光率越低，杂质越高；紫外透光率越高，杂质越低。环氧乙烷吸收解吸系统累积的MEG 含量偏高时，若不经水处理单元处理，直接循环利用，杂质会对乙二醇产品的纯度产生影响。

在2019 年12 月份乙二醇装置生产状况及取样分析(表1)中，可以看到在250nm 和350nm 下，T-310 循环水、T-2310 循环水、U-550 处理水、U-2550 处理水的紫外透过率，结果如表1 所示。250 nm 下，T-310、T-2310 循环水的UV 值平均值分别为72.53%和63.12%，处理后，提高到92.18% 和94.55%，分别提高了20.12%和33.19%。350nm 下，T-310、T-2310 循环水的UV 值平均值分别为95.32%和94.05%，处理后，提高到99.96%和100%，分别提高了4.64%和5.95%。

数据表明，水处理单元对循环水中杂质的脱除效果比较明显，净化处理后，含有乙二醇的循环水得到了回收利用，节约了水资源，降低了生产成本，提高了经济效益。

2.3 乙二醇废水回收效果

由2019 年12 月份乙二醇装置生产状况及取样分析结果可知(图3)，T-2310 排至U-2550 的循环水流量18.5 t/h，循环水中MEG 含量平均值为4.72%；T-310 排至U-550 的循环水流量为22.5 m3/h，循环水中MEG 含量平均值为4.48%。1#、2#装置部分循环水经水处理系统置换后作为500#回流，最终与E-525 换热后排至污水系统(排至化工厂进行污水处理)，外排水流量为8 t/h，对其进行取样分析，其中MEG 含量平均值为3597 ppm，即0.3597%。乙二醇回收率计算公式如下：

表1 循环水与处理水的紫外透光率数据表

图3 T-310、T-2310与E-525中MEG含量趋势图人

式中：M 为循环水中乙二醇的年回收量(t/h);V1为T-310 排至U-550 的体积流量(Kg/m3)；ρ1为循环水的密度(以ρ1=1000kg/m3计算)；wt1%为T-310 循环水中MEG 的含量(%)；G2为T-2310排至U-2550 的质量流量(t/h)；wt2%为T-2310 循环水中MEG 的含量(%)；G3为E-525排至污水池的质量流量(t/h)；wt3%为E-525外排水中MEG 的含量(%)。

计算结果表明：两套装置循环水中MEG 回收率为98.47%，乙二醇年回收量为1.445 万吨(以一年运转7800h 计算)。

由此可知，循环水通过水处理单元处理回收后，不仅节约水资源(循环水再利用量41 吨/小时，即31.98 万吨)，而且乙二醇年回收量也较高，按照本公司2019 年乙二醇平均价格约为4500 元/吨计算，每年回收乙二醇产生的直接经济效益为6502.5 万元。

3 结语

水处理单元对循环水处理后，杂质减少，极大的提高了循环水的紫外透光率。

通过水处理单元对循环水处理回收后，装置对大量循环水(41 吨)进行回收再利用，节约水资源；乙二醇回收率为98.47%，年回收量为1.445 万吨，每年回收乙二醇产生的直接经济效益为6502.5 万元。