Trattamento delle acque reflue per la raffinazione del petrolio e l'industria petrolchimica

1. Premessa.

Il rapido sviluppo dell'industria petrolchimica ha avuto enormi ripercussioni economiche, ma ha anche prodotto un'enorme quantità di acque reflue industriali petrolchimiche. Attualmente, ogni anno nel mondo si producono quasi 500 miliardi di metri cubi di acque reflue industriali petrolchimiche, che inquinano 5,5 trilioni di metri cubi di acqua dolce, equivalenti a oltre 141 tonnellate di deflusso globale. Pertanto, per uno sviluppo sostenibile, le acque reflue dell'industria petrolchimica devono essere trattate prima dello scarico.

È importante sottolineare che il trattamento avanzato e il riciclaggio delle acque reflue industriali petrolchimiche rappresentano anche una misura importante per la conservazione dell'acqua e la riduzione delle emissioni. trattamento delle acque reflue La gestione delle imprese petrolchimiche rappresenta ancora un problema complesso, sia in patria che all'estero. È urgente trovare soluzioni tecnologiche per il trattamento delle acque reflue ad alto contenuto di sale e petrolio e per il riutilizzo delle acque recuperate. In qualità di azienda esperta nel trattamento delle acque reflue, NEWater persegue costantemente il concetto di sviluppo sostenibile.

2. Fonti e caratteristiche delle acque reflue di raffineria e petrolchimiche.

Le principali fonti di acque reflue di raffineria e petrolchimiche sono le acque reflue industriali petrolchimiche e l'acqua di raffreddamento circolante delle raffinerie. Presentano un'ampia varietà, una composizione complessa, un'elevata tossicità, inibiscono la biodegradazione e sono caratterizzate da un'elevata concentrazione. Le caratteristiche specifiche sono le seguenti:

(1) La quantità d'acqua è grande e la sua qualità è complessa e cambia notevolmente.

La scala di produzione dell'industria petrolchimica tende ad essere su larga scala, poiché l'intero impianto tratta una grande quantità di acque reflue, con un volume giornaliero di 10.000 tonnellate. Le aziende petrolchimiche devono aggiungere vari solventi, additivi e additivi durante il processo di produzione, per poi sottoporsi a diverse reazioni. Pertanto, la composizione delle acque reflue è piuttosto complessa.

(2) Grave inquinamento organico.

La materia organica contenuta nelle acque reflue petrolchimiche è costituita principalmente da idrocarburi e loro derivati. L'elevata concentrazione di liquidi di scarto scaricati da alcune unità petrolchimiche rimane elevata anche dopo l'incenerimento o altri trattamenti appropriati.

(3) Le acque reflue contengono metalli pesanti.

Poiché molte reazioni nella produzione petrolchimica vengono completate sotto l'azione di catalizzatori, in un grande impianto petrolchimico vengono utilizzati decine di catalizzatori, quindi le acque reflue contengono spesso metalli pesanti.

NEWater ha sviluppato ultrafiltrazione E osmosi inversa processi e apparecchiature combinate per il trattamento delle acque reflue in due scenari applicativi: acque reflue industriali petrolchimiche e acqua di raffreddamento circolante di raffineria, che possono aiutare le aziende a ridurre notevolmente la quantità totale di acque reflue scaricate e a risparmiare sul consumo di acqua primaria, ridurre i costi di produzione e migliorare i vantaggi economici e ambientali.

3. Scenari applicativi degli impianti di raffinazione del petrolio e di trattamento delle acque reflue petrolchimiche.

3.1 Processo di trattamento delle acque reflue nell'industria petrolchimica.

Attualmente, tecnologia di riutilizzo delle acque reflue È stato diffuso nei settori siderurgico, petrolchimico ed elettrico, ma le acque reflue dell'industria petrolchimica presentano un'elevata concentrazione di COD, una complessa composizione di olio residuo e una notevole variazione della qualità dell'acqua. A seconda della qualità dell'acqua e del processo di trattamento produttivo, le caratteristiche di inquinamento da membrana dello stesso tipo di acque reflue petrolchimiche in tempi e luoghi diversi saranno molto diverse. L'unità di riutilizzo delle acque reflue petrolchimiche sviluppata da NEWater utilizza le acque reflue trattate terziariamente dalla prima unità di purificazione come fonte idrica, adotta il processo combinato di ultrafiltrazione e osmosi inversa (RO) e l'acqua prodotta viene utilizzata come acqua di reintegro per l'industria petrolchimica.

L'ultrafiltrazione consiste nella separazione degli inquinanti mediante setacciatura meccanica. Membrana di ultrafiltrazione Gli elementi presentano le caratteristiche di separazione selettiva. Sotto pressione, solidi sospesi, particelle organiche di grandi dimensioni e macchie di petrolio contenute nelle acque reflue vengono intercettati all'esterno della membrana di ultrafiltrazione, mentre piccole molecole d'acqua e sali provenienti dalla produzione idrica vengono filtrati attraverso la membrana. Per l'ultrafiltrazione dell'unità Jingyi viene adottato un modulo a membrana di ultrafiltrazione immersa, con una velocità di recupero di progetto di ciascun set non inferiore a 90%.

Tecnologia a membrana RO Negli ultimi anni, la permeabilità osmotica è diventata una tecnologia molto matura per la preparazione di acqua ultrapura. Il meccanismo principale consiste nel posizionare lo stesso volume di soluzione diluita e concentrata su entrambi i lati della membrana semipermeabile. A causa della differenza di concentrazione, la soluzione diluita penetra nel lato della soluzione concentrata. Questo processo è chiamato infiltrazione. Quando la permeazione raggiunge l'equilibrio, il livello del liquido nella soluzione concentrata è di una certa altezza superiore a quello della soluzione diluita, formando così una differenza di pressione, chiamata pressione osmotica.

La pressione osmotica dipende dalle proprietà del liquido, come tipo, concentrazione e temperatura, e non ha nulla a che fare con le proprietà della membrana semipermeabile. Se in questo momento viene applicata artificialmente una pressione maggiore della pressione osmotica su un lato della soluzione concentrata, la direzione di penetrazione del solvente sarà opposta a quella originale, ovvero fluirà dal lato della soluzione concentrata a quello della soluzione diluita. Questo fenomeno è chiamato osmosi inversa.

Il modulo a membrana ad osmosi inversa composita anti-inquinamento è adottato per l'osmosi inversa del primo unità di purificazione, e la velocità di desalinizzazione stabile è 98%. Un processo a doppia membrana, ovvero l'ultrafiltrazione, e sistema di osmosi inversa vengono adottati.

Il processo di riutilizzo delle acque reflue petrolchimiche è il seguente: Acque reflue petrolchimiche scaricate fino allo standard → Battericida → Omogeneizzazione Regolazione del serbatoio di regolazione → Filtro autopulente → Vasca a membrana di ultrafiltrazione → Aspirazione di Produzione di acqua per ultrafiltrazione Pompa → Produzione di acqua di ultrafiltrazione → Serbatoio di produzione di acqua di ultrafiltrazione → Inibitore di calcare/Riduttore di effluenti/Battericida non ossidante → Sistema di osmosi inversa → Pompa ad alta pressione → Acqua qualificata in uscita → Serbatoio dell'acqua → Fornitura esterna di acqua per l'industria petrolchimica.

Sebbene alcune acque reflue petrolchimiche possano soddisfare gli standard di scarico, inquinano comunque l'ambiente. Dopo un adeguato trattamento, NEWater può essere utilizzata come acqua per l'industria petrolchimica, il che non solo può ridurre l'inquinamento ambientale, ma anche realizzare il riciclo e trasformare i rifiuti in una vera e propria risorsa. Il processo combinato di ultrafiltrazione e osmosi inversa può rimuovere efficacemente diversi inquinanti petrolchimici. Le acque reflue trattate con questo processo possono soddisfare gli standard idrici dell'industria petrolchimica.

3.2 Trattamento dell'acqua di raffreddamento circolante della raffineria.

Durante l'uso dell'acqua di raffreddamento circolante nella raffineria, attraverso lo scambio di calore e il trasferimento di massa delle strutture di raffreddamento, il drenaggio viene inquinato in una certa misura a causa della fuoriuscita di inquinanti nell'aria, come terreno, rifiuti vari, gas solubili e materiali dello scambiatore di calore durante il funzionamento aperto dell'acqua di raffreddamento circolante.

Lo scarico del sistema di raffreddamento ad acqua circolante presenta le seguenti caratteristiche:

• Il contenuto di solidi sospesi è elevato, le particelle sono fini e la torbidità è bassa.
• Contiene una piccola quantità di petrolio, solfuro e fenolo. Quando il sistema perde, la concentrazione di questi inquinanti aumenta drasticamente.
• Il sistema di raffreddamento ad acqua a circolazione aperta si basa principalmente sull'evaporazione e sulla dissipazione del calore. Con il continuo miglioramento del multiplo di concentrazione, anche il contenuto di sale e gli ioni incrostanti nell'acqua aumentano di conseguenza.
• La concentrazione di nutrienti nel sistema di circolazione dell'acqua e altre condizioni idonee favoriscono la proliferazione di batteri e alghe e l'aumento del muco biologico.

NEWater ha formulato il processo di trattamento dell'ultrafiltrazione combinato con l'osmosi inversa per l'acqua di raffreddamento circolante della raffineria. Innanzitutto, presentiamo il processo delle diverse modalità operative del pretrattamento dell'ultrafiltrazione:

• Filtrazione: (serbatoio di dosaggio → pompa dosatrice) e serbatoio di accumulo dell'acqua → filtro a disco → cartuccia di ultrafiltrazione → serbatoio di acqua pulita.
• Pulizia idraulica:
• Controlavaggio (lavaggio a pressione differenziale): serbatoio di dosaggio → pompa di dosaggio per controlavaggio → pompa di controlavaggio a ultrafiltrazione → cartuccia del filtro per ultrafiltrazione → scarico, serbatoio dell'acqua pulita → pompa di controlavaggio a ultrafiltrazione.
• Pressione positiva (lavaggio isobarico): serbatoio di accumulo dell'acqua → filtro a disco → cartuccia di ultrafiltrazione → scarico
• Pulizia chimica: Serbatoio di pulizia chimica → Pompa di pulizia chimica → Cartuccia di ultrafiltrazione →

I processi di pretrattamento tradizionali includono la chiarificazione con calce, la filtrazione del mezzo filtrante e la filtrazione di precisione. Tuttavia, la capacità dei dispositivi di filtrazione tradizionali di bloccare colloidi e particelle sospese è incerta. La qualità dell'acqua ottenuta dopo il trattamento tradizionale è fortemente influenzata da alcuni fattori specifici.

Rispetto al processo convenzionale, la tecnologia a fibra cava dei dispositivi di ultrafiltrazione offre i vantaggi di un design standardizzato, dell'assenza di aggiunta continua di sostanze chimiche e di una manodopera limitata. Allo stesso tempo, offre anche i vantaggi di un'elevata qualità di produzione dell'acqua e di una produzione idrica stabile. Gli effetti specifici sono i seguenti:

• Membrana di ultrafiltrazione può ridurre efficacemente la torbidità dell'acqua di raffreddamento circolante e il tasso di rimozione della torbidità è superiore a 98,5%.
• La membrana di ultrafiltrazione ha un buon effetto di rimozione del colloide e l'SDI dell'acqua prodotta è inferiore a 0,8.
• La membrana di ultrafiltrazione ha un buon effetto di rimozione del COD_Cr, e il tasso di rimozione è 70-80%, e il tasso di rimozione del cloro residuo è superiore a 70%.

NEWater confronta e analizza la composizione, l'efficacia del trattamento e l'impatto sulla membrana a osmosi inversa del processo di pretrattamento a osmosi inversa convenzionale con ultrafiltrazione a fibra cava. L'ultrafiltrazione come pretrattamento a osmosi inversa è migliore del processo di pretrattamento convenzionale e può sostituire il processo convenzionale. processo di pretrattamento dell'acqua.

Il passaggio successivo è il processo di trattamento ad osmosi inversa dell'acqua di raffreddamento circolante della raffineria: Ultrafiltrazione Effluente → Pompa di Aumento → Inibitore di Calcare → Filtrazione di Precisione → Elettrovalvola → Pompa ad Alta Pressione → Osmosi Inversa Fase I → Osmosi Inversa Fase II → Osmosi Inversa Fase III → Riflusso di Acqua Concentrata (L'altro ramo è lo Scarico di Acqua Concentrata). Dopo l'osmosi inversa, le fasi I, II e III del trattamento sono l'acqua prodotta.

Dopo trattamento di desalinizzazione ad osmosi inversa, il contenuto di sale nell'acqua di raffreddamento circolante della raffineria si riduce di oltre il 50%, la durezza, i colloidi e i solidi sospesi si riducono significativamente e la qualità dell'acqua compie un salto di qualità, che può essere reimmessa nel sistema di raffreddamento circolante. Gli effetti specifici sono i seguenti:

• L'osmosi inversa desalinizza le acque reflue derivanti dal raffreddamento circolante della raffinazione del petrolio, che può generalmente raggiungere una velocità di desalinizzazione superiore a 96% per ridurre un carico di resina a scambio ionico di quasi il doppio, riducendo così i costi di rigenerazione della resina. In altre parole, può aumentare la produzione di acqua della resina di quasi il doppio. In questo modo, le apparecchiature corrispondenti possono essere miniaturizzate e la frequenza di rigenerazione della resina può essere ridotta.
• Attutisce la variazione della qualità dell'acqua prodotta corrispondente causata dalla fluttuazione della qualità dell'acqua grezza, il che favorisce la stabilità della qualità dell'acqua in produzione e il funzionamento continuo e sicuro della produzione.
• Poiché l'osmosi inversa può rimuovere efficacemente microrganismi organici come batteri e sostanze inorganiche come ferro, calcio, manganese e silicio, non è possibile utilizzare addolcitori per ridurre gli investimenti in attrezzature; inoltre, è possibile prolungare la durata utile del filtro terminale e ridurne i costi corrispondenti.

Per risolvere il problema della circolazione dell'acqua di raffreddamento nelle raffinerie, NEWater Company ha condotto un esperimento utilizzando un effluente ultrafiltrato come influente per osmosi inversa. Abbiamo condotto analisi e ricerche approfondite sui principali fattori che influenzano il funzionamento del sistema di osmosi inversa, come pH, ioni incrostanti, tasso di recupero, ecc., determinato il tasso di recupero ottimale, ottimizzato l'inibitore di calcare e sviluppato apparecchiature di processo a doppia membrana per osmosi inversa con ultrafiltrazione. I risultati complessivi sono i seguenti:

• In base alle caratteristiche di elevata alcalinità, durezza e ioni incrostanti delle acque reflue di raffreddamento circolanti della raffineria, viene determinato lo schema di trattamento che prevede l'aggiunta di un regolatore e di un inibitore di incrostazioni. La velocità di recupero ottimale del sistema a osmosi inversa è 60%.
• Con l'estensione del tempo di funzionamento, la pressione di esercizio di ciascuna sezione rimane stabile. La velocità di desalinizzazione standard, la caduta di pressione nel primo e nel secondo stadio e la caduta di pressione nel secondo e nel terzo stadio rimangono invariate e possono essere mantenute al di sopra di 99%, e la qualità dell'effluente rimane stabile.
• Dopo il trattamento avanzato di ultrafiltrazione e osmosi inversa, la qualità dell'acqua dei liquami di raffreddamento circolanti della raffineria è migliorata notevolmente. L'acqua trattata può soddisfare il fabbisogno di acqua di reintegro delle caldaie a bassa pressione. Può essere utilizzata come acqua di raffreddamento circolante se miscelata con l'effluente di ultrafiltrazione e come acqua di reintegro di una caldaia ad alta pressione per un ulteriore trattamento avanzato.

Per qualsiasi esigenza relativa al trattamento delle acque reflue derivanti dalla raffinazione del petrolio e dal settore petrolchimico, contattate NEWater, un'azienda affidabile nel settore. I nostri ingegneri tecnici professionisti progettano impianti di trattamento delle acque reflue, soluzioni per il trattamento delle acque reflue industriali e attrezzature specifiche per risolvere diverse tipologie di inquinamento delle acque reflue. Insieme a voi, riutilizziamo le acque reflue come nuova acqua di raffreddamento e di reintegro.