甲醇制氢水系统工艺.doc

甲醇制氢水系统工艺 纯水制水系统工艺流程框架图如下： 多介质过滤器原水水泵原水水箱原水 一级高压泵保安过滤器 软化过滤器活性炭过滤器 输送泵RO 水箱 二级反渗透二级高压泵PH 调节中间水箱 一级反渗透 配备反渗透化学清洗装置清洗箱 清洗泵 清洗精密过滤器 清洗入口 制水系统运行参数1. 产水量 制水系统设计总产水量为 500l/h25 2、水质： 制水系统设计电导率：10s/cm25 制水系统设备1、原水水箱 用于进水缓冲，储存原水，为后续设备用水提供稳定、充足的水源（工程经验证明：在不配备原水水箱下，原水供水管网的供水压力和流量在用水高峰期时波动较大，会影响后续设备运行的稳定性）。水箱上配备液位控制器，通过水箱液位的高低控制进水电磁（动）阀和原水泵的起停，如：当水箱水位较低时进水电磁（动）阀打开自动补水；水箱处于高水位时进水电磁（动）阀自动停止补水；当水箱水位较低时原水泵自动停止工作。 2、原水泵 从原水水箱中抽水，用于提升原水供水压力，满足后续处理设备正常运行需要的压力和流量。原水泵受原水水箱上的液位连锁控制，当原水水箱处于低水位时，原水泵停止输送，避免原水泵在无水状态下工作而损坏。水泵过流部件材质为 SS304，使用电源等级为 3380VAC50Hz。 3、多介质过滤器 多介质过滤器设计 1 台，作为预处理的一部分，安装位置位于反渗透装置进水前。过滤器罐体材质选用玻璃钢制造。 过滤器内装垫层卵石、石英砂、无烟煤等材料。当水从上流经滤层时，水中部分的固体悬浮物质、胶体等进入上层滤料形成的微小眼孔，受到吸附和机械阻留的作用被滤料的表面层所截留。同时，这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥作用，就好像在滤层的表面形成一层薄膜，继续过滤着水中的悬浮物质，这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤。这种过滤作用不仅滤层表面有，而当水进入中间滤层也有这种截留作用，称为渗透过滤作用。此外，由于滤料彼此之间紧密地排列，水中的悬浮物颗粒流经滤料层中那些弯弯曲曲的孔道时，就有着更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触，将水中的细小颗粒杂质截留下来，从而使水得到进一步的澄清和净化，为后续设备的运行提供了良好的进水条件。 随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内填料悬浮松动，从而使粘附于填料表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。 过滤器的操作为自动，配备相应的自动控制阀，自动实现过滤器定期的运行、反洗和正洗之间切换，排除过滤器拦截的杂质及污染物，确保过滤水出水质量。 4、活性炭过滤器 活性炭过滤器设计 1 台，安装位置位于反渗透装置进水前，多介质过滤器产水之后，过滤器罐体材质选用玻璃钢制造。 活性炭过滤器利用活性炭的吸附特性将水中的有机污染物、微生物及溶解氧等吸附于炭的表面，增加微生物降解有机污染物的机率，延长有机物的停留时间，强化生物降解作用，将炭表面吸附的有机物去除；还可去除水中的异臭异味，去色度，去除重金属、合成洗涤剂以及脱氯等，此外活性炭的选择吸附性，不但可吸附电解质离子，还可使高锰酸钾耗氧量（COD）得到很好的控制和降低。该设备具有吸附、生物降解和过滤处理的综合作用，不但可保证处理效果稳定，而且效率高、耐冲击负荷、占地小、操作管理简便易行且运转费用低等优点。此外作为反渗透装置的前处理，可有效防止反渗透表面的有机物污染，而不受其本身进水温度、pH 值和有机混合物的影响。 过滤器的操作为自动，配备相应的自动控制阀，自动实现过滤器定期的运行、反洗和正洗之间切换，排除过滤器拦截的杂质及污染物，确保过滤水出水质量。 5、软化过滤器 软化过滤器设计 1 台，安装位置位于反渗透装置进水前，活性炭过滤器产水之后，过滤器罐体材质选用玻璃钢制造。 为了提高反渗透（RO）主机的回收率，并防止反渗透膜浓水端的浓水侧出现碳酸盐、硫酸盐和其它形式的化学结垢，从而影响膜元件的性能，对反渗透处理前的进水必须进行必要的软化处理。 软化器的作用是去除水中的 Ca2+、Mg2+以防止 CaCO3 及 CaSO4 等沉积，形成水垢，加大终端设备的运行负担，甚至运行危险。滤料选用苯乙烯系 0017 强酸性阳离子交换树脂，当水中的 Ca2+ 、Mg2+流过树脂层时，Ca2+ 、Mg2+被吸附并置换，反应方程式： 2RNa + Ca2+ R2Ca + 2Na+ 树脂的吸附交换能力是一定的，当树脂饱和以后需要用工业盐将树脂上的 Ca2+ 、Mg2+置换出来，使其从新具有吸附能力，这个过程叫再生， R2Ca + 2Na+ 2RNa + Ca2+ 再生出来 Ca2+ 、Mg2+废液经冲洗排掉。 软化过滤器采用时间程序控制阀自动控制，再生周期为 24 小时左右。控制阀采用时间方式启动再生，计量准确，工位由运行、反洗、再生、慢洗、快洗、盐箱注水六步组成，功位的转换由自动控制阀中的时间控制器自动记录设备运行的时间，当已运行时间达到程序预先设定值时，控制器发出指令信号给驱动马达，马达转动带动多功能阀阀芯转动，改变进出水的流向，从而实现自动控制。再生盐液靠水射器负压吸入、无须设置盐泵，日常维护只需往盐箱内加盐即可。 软化过滤器配备有再生盐箱，在平时正常工作情况下，用户需要确保盐箱内有足够的稀释盐溶液，以确保钠离子交换器在再生的时候能正常运行。这点对保证良好的软化效果是十分必要的。 6、保安过滤器 其目的是滤去由于预处理工序可能带来的大于 5m 的颗粒、杂质。在预处理工序后由于这些颗粒经反渗透（RO）主机的高压泵后可能会击穿反渗透膜组件，从而造成大量盐漏和串水现象，影响出水水质，同时也可能会划伤高压泵的叶轮。 保安过滤器的工作压力为 0.2MPa-0.5MPa，当运行一段时间后，由于水中的颗粒、杂质将滤芯表面堵住，过滤器的进、出口压差将变大。当压差大于设定值（通常为0.05-0.07Mpa）时应当及时更换，避免由于滤芯的堵塞而形成背压对系统造成损坏。保安过滤器内的滤芯根据工程经验，通常 2 个月左右更换一次为宜（若原水水质太差，需要加快更换频率，以确保过水量）。 7、双级反渗透装置 经过预处理净化后的原水，在满足反渗透膜进水水质条件下，进入反渗透装置，进行脱盐提纯处理。 RO【Reverse Osmosis】反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级（1 纳米=10-9 米 ），在一定的压力下，H2O 分子可以通过 RO 膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过 RO 膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。反渗透的工作原理图如下： 将纯水与含有溶质的溶液用一种只能通过水的半透膜隔开，此时，纯水侧的水就自发的透过半透膜，进入溶液一侧，溶液侧的水面升高，这种现象就是渗透。当液面升高至一定高度时，膜两侧压力达到平衡，溶液侧的液面不再升高，这时，膜两侧有一个压力差，称为渗透压 。如果给溶液侧加上一个大于渗透压的压力，溶液中的水分子就会被挤压到纯水一侧，这个过程正好与渗透相反，我们称之为反渗透。我们可以从反渗透的过程看到，由于压力的作用，溶液中的水分子进入纯水中，纯水量增加，而溶液本身被浓缩。 反渗透装置主要由高压泵、反渗透膜和控制部分组成。高压泵对进水加压，除水分子可以透过 RO 膜外，水中的其它物质（矿物质、有机物、微生物等）几乎都被拒于膜外，无法透过 RO 膜而被高压浓水冲走。 反渗透膜过滤工艺利用 RO 膜的高脱盐性能能彻底除去过去纯水制造工艺中较难去除的 TOC，SiO2、微粒子及细菌。同时，又彻底省掉离子交换再生酸碱消耗、免除酸碱排污污染及避免离子交换层中细菌、有机物的二次污染。经反渗透处理后的水，能去除 99%以上的溶解性固体，99%以上的有机物及胶体，几乎 100%的细菌。 根据用户需水量及整个制水系统的水量平衡，反渗透设计为两级，其中第一级反渗透装置设计平均制水量为 1.0m3/h，第二级反渗透装置设计平均制水量为 0.5m3/h。反渗透装置上配备有足够的能直观反映装置运行状态的在线仪表及化学仪表，包括：压力表、流量计、电导率等，设置就地控制盘，反渗透膜元件选用美国陶氏公司生产的聚酰胺复合膜，单支膜元件的脱盐率大于 99%。 8、中间水箱 用于储存第一级反渗透装置的产水，并作为后续设备用水提供稳定充足的水源。水箱上装设液位控制器来控制前后关联设备的起停（当中间水箱处于高液位时，第一级反渗透装置停止运行；当中间水箱处于较低液位时，第一级反渗透装置投入运行并向水箱注水；水箱内液位过低时，将停止用水设备，避免用水设备在缺水状态下运行而发生损坏）。 9、pH 调节装置 由于我国自来水中 CO2 含量普遍较高，而反渗透膜对 CO2 没有截留作用，一般情况下通过一级反渗透后需将 CO2 去除，这样才能提高二级反渗透出水电导率。去除 CO2方法有离子交换、脱气，因常规鼓风脱气产水 CO2 含量一般只能控制在 5mg.L-1 以内，这对二级 RO 产水水质提高效果不明显，且使设备复杂化，而离子交换又带来再生、排污等问题。 我们在工艺中采用投加NaOH的方法将CO2转变成HCO3-和CO32-，而反渗透对 HCO3-和 CO32-有很高的脱除率。pH 添加系统采用全自动方式控制，配备计量泵自动向管道中投加稀释后的 NaOH 溶液，计量精确，整体设计轻巧，准确的速度控制，不受热源及电磁干挠，能根据水量、流速等变化通过计量泵进行适当调节，自动添加药剂。该计量泵与二级高压泵实现联动，对二级反渗透进水 pH 值进行严格控制，保证二级 RO 产水水质稳定。 10、RO 水箱 用于储备第二级反渗透装置的产水，并向后续处理设备提供水源。水箱上装设液位控制器，通过液位实现第二级反渗透装置的起停（当 RO 水箱处于高液位时，第二级反渗透装置停止运行；当 RO 水箱处于较低液位时，第二级反渗透装置开始运行向水箱注水；水箱内液位过低时，将停止用水设备，避免用水设备在缺水状态下运行而发生损坏）。 11、输送泵 抽取 RO 水箱中的水输送到后续处理设备，提供满足终端正常运行需要