不同补水水质下实现循环水高浓缩倍数的运行管理.doc

不同补水水质下实现循环水高浓缩倍数的运行管理1 概述我国是贫水国家，缺水超过千亿立方米。特别是北方、西部广大地区缺水特别严重，而我国东南地区由于地面水资源污染引起水质性缺水情况也很严重。在全国670座大中城市中，有400座城市不同程度的缺水。其中110座城市严重缺水。节约用水已经成为我们国家的当务之急，缺水问题也将严重制约我国本世纪的经济可持续发展，并将引起生态环境退化、人居环境恶化、争水矛盾日益突出等社会和环境问题。石油化工企业是用水大户。用水量的多少、水污染物排放量的增减不仅对本企业的综合经济效益产生重大影响，而且对缓解石化企业所在地区缺水矛盾、改善地表水环境状况有举足轻重的作用。工业循环冷却水又是石油化工企业生产的主要用水大项，因此石油化工企业的节水状况主要看它的循环水节水管理状况浓缩倍数控制状况。以10000吨/小时（温差5）的循环冷却水为例，其在不同浓缩倍数下的补水、排污数据见表1、图1：表1 不同浓缩倍数下的补水量、排污量浓缩倍数2345678910循环量（t/h）100001000010000100001000010000100001000010000温差（）555555555补水量（t/h）13510190848179777675蒸发量（t/h）686868686868686868排污量（t/h）673322161311987图1 不同浓缩倍数下的补水量、排污量不同浓缩倍数下的补水量、排污量02040608010012014016001234567891011浓缩倍数补水量/t补水量排污量当系统浓缩倍数由2倍达到3倍后，节水效果明显，排污量减少为原来的1/2。浓缩倍速继续提高，补水量继续减少，达到5-6倍浓缩倍数后，出现边际效应，节水效果不明显。因此，对补水水质不理想（无法实现趋零排放）的循环水冷却系统，结合自身水质状况将浓缩倍数提高至3.5-5倍能达到比较理想的节水效果。2 碳五循环水装置及补水水质2.1 碳五循环水装置概述 宁波金海德旗化工有限公司15万吨/年碳五分离装置是镇海炼化百万吨乙烯的配套装置，其以炼化百万吨乙烯装置的副产碳五馏分为原料，通过二聚反应、精馏、减压精馏、萃取精馏、共沸精馏等化工操作分理出异戊二烯、间戊二烯、双环戊二烯等产品用于橡胶、树脂等深加工的合成原料。装置配套建有6000吨/小时的循环冷却水系统，上水回水温差5，凉水塔采用水泥浇筑，旁滤器为重力式无阀过滤器，换热器（除冷冻机换热器为铜换热器）均为碳钢材质。2.2 循环水补水水质宁波金海德旗化工有限公司碳五循环水补水分两部分：外购工业水，购自宁波碧海水厂；装置内部回用的蒸汽凝液。装置运行初期，装置有每小时40-50吨的凝液作为循环水补水，只需补入少量的工业水即可满足循环水补水需求（冬季甚至可以不补工业水）。2012年，公司与炼化进行了乙烯装置热水再利用的合作项目，购入炼化140热水作为蒸馏再沸器加热源，有效节约了装置蒸汽单耗，同时有效利用了炼化项目余热能源。此外，公司新建异戊烯、树脂装置以蒸汽凝液作为工艺用水。以上项目使补入循环水的蒸汽凝液大量减少，现循环水系统补水80-85%为外购工业水，10-15%为蒸汽凝液。宁波碧海水厂工业水，其以河道水为水源，由于其河道水接近入海口，因此水质状况不理想：表2 碳五循环水补水水质PH电导率(s/cm)浊度 总硬度(ppm)钙硬度(ppm)总碱度(ppm)SiO2Cl-总铁(NTU)(ppm)(ppm)(ppm)7.35200.812085655.1920.11.水质稳定性差，季节不同、降雨多少对水质影响较大，主要体现在夏季七八月份。2.氯离子含量高，且上下波动大。3.硬度较高。由于回用凝液比例少，总体补水水质仍不理想，因此在实际循环水管理中遇到了许多困难，现将碳五装置循环水管理过程中遇到的困难与经验总结出来，与各位一同探讨。3 循环水运行管理3.1 补水以凝液为主的趋零排放运行管理凝液补水离子含量极低，是理想的工艺用水，作为循环水补水甚至有点浪费。以凝液作为系统补水，由于补水带入的离子含量少，因此系统浓缩过程中离子浓度上升不明显。2010年6月碳五装置开车后，循环水以全凝液作为补水，其硬度、碱度等指标低于控制下限，系统处于偏腐蚀侧控制。开车初期，纳尔科公司采用有机磷+锌盐控制腐蚀的方案，由于补水偏软，系统腐蚀速度大于药剂成膜速度，清洗预膜完成后系统成膜马上被消耗，系统铁离子居高不下，只能依靠排污、补新鲜工业水进行控制，浓缩倍数只能达到2.5倍。经研究后将处理方案改为正磷方案，并通过人工补碳酸钠、氯化钙使系统满足钙硬和碱度的最低要求。改方案运行一段时间后，系统腐蚀明显得到控制，排污量逐渐减少，系统浓缩倍数保持在5倍以上，基本实现零排放。表3 两种方案下的控制指标项目PH值电导率(S/cm)浊度(NTU)钙硬度 (mg/L)氯离子 (mg/L)总铁(mg/L)控制指标7.58.5300015405005002.0有机磷方案7.89205472542.8正磷方案843.2 以工业水作为主要循环水补水的高浓缩倍数运行管理 2012年，公司上了一系列新装置、节能项目。这些项目或是需要用凝液作为工艺用水、或是大量节省了蒸汽用量，使循环水系统凝液补水减少至10t/h。系统补水比例改变，由全凝液补水改为以工业水补水为主。补水水质改变给系统运行管理带来了一些列问题：1.补水硬度、碱度上升导致系统硬度、碱度接近控制上限，运行控制方案由原来腐蚀侧控制变为结垢侧控制。2.水质不稳定，导致系统指标不稳定，控制相同的排污及浓缩倍数情况下，各项离子浓度指标出现忽高忽低的情况。3.水质恶劣时，由于离子含量太高，浓缩倍数最高只能做到3倍。通过一段时间的调整与试验，现循环水水质趋于稳定，浓缩倍数也得到稳步提升，能达到3.5-5倍。具体调整方案如下：3.2.1 系统加酸通过系统加酸调节，有效降低系统的PH、碱度。从而稳定系统中的钙离子，防止其在较高浓度下结晶析出，在换热器、填料内结硬垢。表4 水质变化前后的控制指标项目PH值电导率(S/cm)浊度(NTU)钙硬度 (mg/L)氯离子 (mg/L)总铁(mg/L)控制指标7.58.5300015405006002.0变化前84变化后8.5210073104800.4上表为系统补水水质变化前后的系统控制指标数据，补水变化后，系统钙硬度、碱度均上升，结垢风险加剧。因此有必要通过加酸、加阻垢剂等调节方法缓解系统结垢。同时，适当排污控制系统离子浓度。3.2.2 恒电导率控制法按固定浓缩倍数控制方法时，当系统补水水质恶化时，系统在相同浓缩倍数的情况下其离子浓度也迅速提高，电导率、钙硬度、氯离子等数据也急剧升高。如不采取措施，会加剧系统结垢，系统结垢长期得不到扭转就会造成垢下腐蚀，系统循环恶化。因此当补水条件确实不适宜达到高浓缩倍数运行时，因果断加大排污，确保系统稳定运行。通过电导率在线检测技术能有效实时评价系统的水质状况，采用恒电导率控制法将系统离子浓度控制在一定水平内，保证系统的稳定运行。此方法在夏季7-8月份水质差且变化幅度大时采用。在线电导率检测数据通过数字通讯信号远传到DCS中控室内，由DCS操作人员通过排污、补水等手段将系统电导率维持在2000S/cm左右。这样可以保证系统不会因为钙硬浓度过高而导致发生结垢、氯离子浓度过高而导致点蚀。4 结论目前，我公司碳五循环水系统运行稳定，各项质检指标合格，刮片检测结果正常，为碳五装置稳定长周期运行提供了保障。综合装置开车至今循环水系统各阶段运行状况，总结得