Tratamiento de aguas residuales para la refinación de petróleo y la petroquímica

1. Antecedentes.

El rápido desarrollo de la industria petroquímica ha generado enormes impactos económicos, pero también ha generado una gran cantidad de aguas residuales de la industria petroquímica. Actualmente, se generan cerca de 500 mil millones de metros cúbicos de aguas residuales de la industria petroquímica en el mundo cada año, lo que contamina 5,5 billones de metros cúbicos de agua dulce, lo que equivale a más de 141 TP³T de la escorrentía mundial total. Por lo tanto, para un desarrollo sostenible, las aguas residuales de la industria petroquímica deben tratarse antes de su vertido.

Es importante destacar que el tratamiento avanzado y el reciclaje de aguas residuales industriales petroquímicas también es una medida importante para la conservación del agua y la reducción de emisiones. Tratamiento de aguas residuales La escasez de empresas petroquímicas sigue siendo un problema complejo, tanto a nivel nacional como internacional. Es urgente resolver la tecnología de tratamiento de aguas residuales con alto contenido de sal y petróleo, así como la reutilización del agua regenerada. Como empresa con amplia experiencia en el tratamiento de aguas residuales, NEWater aplica constantemente el concepto de desarrollo sostenible.

2. Fuentes y características de las aguas residuales de refinerías y petroquímicas.

Las principales fuentes de aguas residuales de refinerías y petroquímicas son las aguas residuales industriales petroquímicas y el agua de refrigeración circulante de las refinerías. Presentan una amplia variedad, una composición compleja, alta toxicidad, inhibición de la biodegradación y alta concentración. Sus características específicas son las siguientes:

(1) La cantidad de agua es grande y la calidad del agua es compleja y cambia mucho.

La escala de producción de la industria petroquímica suele ser a gran escala, debido a la gran cantidad de aguas residuales tratadas en toda la planta, que vierte 10 000 toneladas diarias. Las empresas petroquímicas deben añadir diversos disolventes y aditivos durante el proceso de producción, y posteriormente someterlas a diversas reacciones. Por lo tanto, la composición de las aguas residuales es bastante compleja.

(2) Contaminación orgánica grave.

La materia orgánica contenida en las aguas residuales petroquímicas se compone principalmente de hidrocarburos y sus derivados. La alta concentración de líquidos residuales vertidos desde algunas unidades petroquímicas sigue siendo elevada tras la incineración u otro tratamiento adecuado.

(3) Las aguas residuales contienen metales pesados.

Dado que muchas reacciones en la producción petroquímica se realizan bajo la acción de catalizadores, en una gran planta petroquímica se utilizan docenas de catalizadores, por lo que las aguas residuales a menudo contienen metales pesados.

NEWater ha desarrollado Ultrafiltración y ósmosis inversa Procesos y equipos combinados para el tratamiento de aguas residuales en dos escenarios de aplicación: aguas residuales industriales petroquímicas y agua de enfriamiento circulante de refinería, que pueden ayudar a las empresas a reducir en gran medida la cantidad total de descarga de aguas residuales y ahorrar el consumo de agua primaria, reducir los costos de producción y mejorar los beneficios económicos y ambientales.

3. Escenarios de aplicación de plantas de tratamiento de aguas residuales petroquímicas y de refinación de petróleo.

3.1 Proceso de Tratamiento de Aguas Residuales en la Industria Petroquímica.

Actualmente, tecnología de reutilización de aguas residuales Se ha popularizado en las industrias siderúrgica, petroquímica y eléctrica. Sin embargo, las aguas residuales de esta industria presentan una alta concentración de DQO, una composición compleja de aceite residual y una gran variación en la calidad del agua. Debido a la calidad del agua y al proceso de tratamiento de la producción, las características de la contaminación por membranas del mismo tipo de aguas residuales petroquímicas varían considerablemente en diferentes momentos y lugares. La unidad de reutilización de aguas residuales petroquímicas, desarrollada por NEWater, utiliza las aguas residuales tratadas terciariamente de la primera unidad de purificación como fuente de agua, adopta un proceso combinado de ultrafiltración y ósmosis inversa (OI), y el agua resultante se utiliza como agua de reposición para la industria petroquímica.

La ultrafiltración consiste en separar los contaminantes mediante un cribado mecánico. Membrana de ultrafiltración Los elementos se caracterizan por su separación selectiva. Bajo presión, los sólidos en suspensión, las partículas orgánicas grandes y las manchas de petróleo presentes en las aguas residuales se interceptan fuera de la membrana de ultrafiltración, mientras que las pequeñas moléculas de agua y las sales provenientes de la producción de agua pasan a través de ella. La unidad Jingyi utiliza un módulo de membrana de ultrafiltración sumergida, y la tasa de recuperación de diseño de cada conjunto no es inferior a 90%.

Tecnología de membrana de ósmosis inversa Es una tecnología muy desarrollada para la preparación de agua ultrapura en los últimos años. El mecanismo principal consiste en colocar el mismo volumen de solución diluida y concentrada a ambos lados de la membrana semipermeable. Debido a la diferencia de concentración, la solución diluida penetra en el lado de la solución concentrada. Este proceso se denomina infiltración. Cuando la permeación alcanza el equilibrio, el nivel del líquido de la solución concentrada es algo mayor que el de la solución diluida, lo que genera una diferencia de presión, denominada presión osmótica.

La presión osmótica depende de las propiedades del líquido, como el tipo, la concentración y la temperatura, y no tiene relación con las propiedades de la membrana semipermeable. Si se aplica artificialmente una presión superior a la osmótica en un lado de la solución concentrada en este momento, la dirección de penetración del disolvente será opuesta a la original; es decir, fluirá del lado de la solución concentrada al lado de la solución diluida. Este fenómeno se denomina ósmosis inversa.

El módulo de membrana de ósmosis inversa compuesta anticontaminación se adopta para la ósmosis inversa del primer unidad de purificación, y la tasa de desalinización estable es de 98%. Un proceso de doble membrana, concretamente la ultrafiltración, y sistema de ósmosis inversa son adoptados.

El proceso de reutilización de aguas residuales petroquímicas es el siguiente: Aguas residuales petroquímicas descargadas hasta el estándar → Bactericida → Homogeneización Regulación del tanque regulador → Filtro autolimpiable → Tanque de membrana de ultrafiltración → Succión de Producción de agua por ultrafiltración Bomba → Producción de agua por ultrafiltración → Tanque de producción de agua por ultrafiltración → Inhibidor de incrustaciones/Reductor de efluentes/Bactericida no oxidante → Sistema de ósmosis inversa → Bomba de alta presión → Salida de Agua Calificada → Tanque de Agua → Suministro Externo como Agua para Industria Petroquímica.

Aunque algunas aguas residuales petroquímicas cumplen con la norma de vertido, siguen contaminando el medio ambiente. Tras un tratamiento adecuado, NEWater puede utilizarse como agua para la industria petroquímica, lo que no solo reduce la contaminación ambiental, sino que también permite el reciclaje y convierte los residuos en un verdadero tesoro. El proceso combinado de ultrafiltración y ósmosis inversa puede eliminar eficazmente diversos contaminantes petroquímicos. Las aguas residuales tratadas mediante este proceso cumplen con la norma de agua de la industria petroquímica.

3.2 Tratamiento de agua de refrigeración circulante de refinería.

Durante el uso de agua de enfriamiento circulante en la refinería, a través del intercambio de calor y la transferencia de masa de las estructuras de enfriamiento, el drenaje se contamina hasta cierto punto debido a la fuga de contaminantes en el aire, como tierra, artículos diversos, gases solubles y materiales del intercambiador de calor durante la operación abierta de agua de enfriamiento circulante.

El drenaje del sistema de agua de refrigeración circulante tiene las siguientes características:

• El contenido de sólidos suspendidos es alto, las partículas son finas y la turbidez es baja.
• Contiene una pequeña cantidad de petróleo, sulfuro y fenol. Cuando el sistema presenta fugas, la concentración de estos contaminantes aumenta drásticamente.
• El sistema de refrigeración por agua circulante abierto se basa principalmente en la evaporación y la disipación de calor. Con la mejora continua del múltiplo de concentración, el contenido de sal y los iones incrustantes en el agua también aumentan consecuentemente.
• La concentración de nutrientes en el sistema de agua circulante y otras condiciones adecuadas promueven la proliferación de bacterias y algas y el aumento de lodo biológico.

NEWater ha formulado el proceso de tratamiento de ultrafiltración combinado con ósmosis inversa para el agua de refrigeración circulante de la refinería. A continuación, se presentan los diferentes modos de operación del pretratamiento de ultrafiltración:

• Filtración: (Tanque dosificador → Bomba dosificadora) y Tanque de almacenamiento de agua → Filtro de disco → Cartucho de ultrafiltración → Tanque de agua limpia.
• Limpieza hidráulica:
• Retrolavado (Lavado a Presión Diferencial): Tanque Dosificador → Bomba Dosificadora de Retrolavado → Bomba de Retrolavado de Ultrafiltración → Cartucho de Filtro de Ultrafiltración → Descarga, Tanque de Agua Limpia → Bomba de Retrolavado de Ultrafiltración.
• Presión positiva (lavado isobárico): Tanque de almacenamiento de agua → Filtro de disco → Cartucho de ultrafiltración → Descarga
• Limpieza química: Tanque de limpieza química → Bomba de limpieza química → Cartucho de ultrafiltración →

Los procesos tradicionales de pretratamiento incluyen la clarificación con cal, la filtración media y la filtración de precisión. Sin embargo, la capacidad de los dispositivos de filtración tradicionales para bloquear coloides y partículas en suspensión es incierta. La calidad del agua obtenida tras el tratamiento tradicional se ve considerablemente afectada por algunos factores específicos.

En comparación con el proceso convencional, la tecnología de fibra hueca de los dispositivos de ultrafiltración ofrece las ventajas de un diseño estandarizado, la eliminación de la adición continua de productos químicos y una mano de obra limitada. Además, ofrece una producción de agua de alta calidad y estable. Sus efectos específicos son los siguientes:

• Membrana de ultrafiltración Puede reducir eficazmente la turbidez del agua de enfriamiento circulante y la tasa de eliminación de turbidez es más de 98.5%.
• La membrana de ultrafiltración tiene un buen efecto de eliminación sobre el coloide y el SDI del agua producida es inferior a 0,8.
• La membrana de ultrafiltración tiene un buen efecto de eliminación de DQO_Cr, y la tasa de eliminación es de 70-80%, y la tasa de eliminación de cloro residual es más de 70%.

NEWater compara y analiza la composición, el efecto del tratamiento y el impacto en la membrana de ósmosis inversa del proceso de pretratamiento de ósmosis inversa convencional con ultrafiltración de fibra hueca. La ultrafiltración como pretratamiento de ósmosis inversa es mejor que el proceso de pretratamiento convencional y puede reemplazarlo. proceso de pretratamiento de agua.

El siguiente paso es el proceso de tratamiento por ósmosis inversa del agua de refrigeración circulante de la refinería: Efluente de ultrafiltración → Bomba de aumento → Inhibidor de incrustaciones → Filtración de precisión → Válvula solenoide → Bomba de alta presión → Etapa I de Ósmosis Inversa → Etapa II de Ósmosis Inversa → Etapa III de Ósmosis Inversa → Reflujo de agua concentrada (la otra rama es la Descarga de agua concentrada). Tras el tratamiento de Ósmosis Inversa, las etapas I, II y III son el agua producto.

Después tratamiento de desalinización por ósmosis inversaEl contenido de sal del agua de refrigeración circulante de la refinería se reduce considerablemente, la dureza, los coloides y los sólidos en suspensión se reducen significativamente, y la calidad del agua ha mejorado significativamente, pudiendo reintroducirse en el sistema de agua de refrigeración circulante. Los efectos específicos son los siguientes:

• La ósmosis inversa desaliniza las aguas residuales provenientes del refinado de petróleo mediante refrigeración circulante, que generalmente puede alcanzar una tasa de desalinización de más de 96% para reducir una carga de resina de intercambio iónico Casi multiplicado por dos, lo que reduce el coste de regeneración de resina. En otras palabras, puede aumentar la producción de agua de resina casi multiplicado por dos. De esta forma, se puede miniaturizar el equipo correspondiente y reducir la frecuencia de regeneración de resina.
• Amortigua el cambio de la calidad del agua producida correspondiente causado por la fluctuación de la calidad del agua cruda, lo que favorece la estabilidad de la calidad del agua en la producción y el funcionamiento continuo y seguro de la producción.
• Dado que la ósmosis inversa puede eliminar eficazmente microorganismos orgánicos como bacterias y sustancias inorgánicas como hierro, calcio, manganeso y silicio, no se pueden utilizar suavizantes para reducir la inversión en equipos; además, puede prolongar la vida útil del filtro terminal y reducir el costo correspondiente.

Para abordar el problema de la circulación del agua de refrigeración en refinerías, NEWater Company realizó un experimento utilizando efluentes ultrafiltrados como influente de ósmosis inversa. Realizamos un análisis e investigación exhaustivos de los principales factores que afectan el funcionamiento del sistema de ósmosis inversa, como el valor de pH, los iones incrustantes y la tasa de recuperación, entre otros. Determinamos la tasa de recuperación óptima, optimizamos el inhibidor de incrustaciones y desarrollamos un equipo de proceso de ósmosis inversa de ultrafiltración de doble membrana. Los resultados completos son los siguientes:

• En función de las características de alta alcalinidad, dureza e incrustaciones de las aguas residuales de refrigeración circulantes de la refinería, se determinó el esquema de tratamiento mediante la adición de reguladores e inhibidores de incrustaciones. La tasa de recuperación óptima del sistema de ósmosis inversa es 60%.
• Con la prolongación del tiempo de operación, la presión de operación de cada sección se mantiene estable. La tasa de desalinización estándar, con caída de presión en la primera y segunda etapa, y la caída de presión en la segunda y tercera etapa, se mantiene sin cambios y se mantiene por encima de 99%, manteniendo estable la calidad del efluente.
• Tras el tratamiento avanzado de ultrafiltración y ósmosis inversa, la calidad del agua de las aguas residuales de refrigeración circulantes de las refinerías ha mejorado significativamente. El agua tratada puede satisfacer las necesidades de agua de reposición de las calderas de baja presión. Puede utilizarse como agua de refrigeración circulante al mezclarse con el efluente de ultrafiltración, y como agua de reposición de una caldera de alta presión para un tratamiento más avanzado.

Si necesita tratamiento de aguas residuales de refinerías de petróleo y petroquímicas, contacte con NEWater, una empresa de confianza en el tratamiento de aguas residuales. Nuestros ingenieros técnicos profesionales diseñarán a su medida nuestras plantas de tratamiento de aguas residuales, soluciones de tratamiento de aguas residuales industriales y equipos para solucionar diversos problemas de contaminación. Junto con usted, reutilizamos las aguas residuales como agua de recirculación para refrigeración y reposición.