河南豐利石化10萬t丙烯及聯(lián)產(chǎn)芳烴工程用水合理性分析

□高瑞臣 □劉曉娜 □饒元根(河南省濮陽水文水資源勘測局)

0 前言

河南豐利石化有限公司為增強企業(yè)市場競爭力，把企業(yè)做大做強，依托國內外的燃料油資源和便利的原料產(chǎn)品運輸條件，以國內外先進技術為突破口，以構建資源節(jié)約型和環(huán)保友好型企業(yè)為目標，投資7.72億元在范縣濮州專業(yè)園區(qū)以高起點、高標準建設10萬t丙烯及聯(lián)產(chǎn)芳烴工程項目。項目建成投產(chǎn)后，可實現(xiàn)產(chǎn)值64億元，年均利稅3.50億元以上。

1 用水基本情況

1.1 水源情況

根據(jù)《河南豐利石化10萬t丙烯及聯(lián)產(chǎn)芳烴工程可行性研究報告》成果，工程最大補充水量為271.73m3/h，其中生產(chǎn)補充水量為265.48m3/h，優(yōu)先利用富余燃料氣產(chǎn)生蒸汽的非常規(guī)水源105.01m3/h，不足部分由自備井供給159.47m3/h；利用淺層地下水作為廠區(qū)生活及消防用水水源6.25m3/h。工程利用淺層地下水總量為166.72m3/h(0.04萬m3/d)。

1.2 設計用水結構與用水量

工程設計總用水量271.73m3/h。其中生產(chǎn)用水265.48m3/h，占總用水量的97.70%；生活及消防用水6.25m3/h，占總用水量的2.30%。生產(chǎn)用水包括：①循環(huán)冷卻水補水85.24m3/h，占生產(chǎn)用水31.96%；②除鹽水站補水63.84m3/h，占生產(chǎn)用水23.93%；③凝結水站補水61.05m3/h，占生產(chǎn)用水22.89%；④鍋爐補水64.57m3/h，占生產(chǎn)用水24.21%；⑤丙烯原料生產(chǎn)裝置補水49.27m3/h，占生產(chǎn)用水18.47%；⑥丙烯提純裝置補水2.60m3/h，占生產(chǎn)用水0.97%；⑦MTBE裝置補水2.04m3/h，占生產(chǎn)用水0.76%；⑧硫磺裝置補水3.16m3/h，占生產(chǎn)用水1.18%；⑨輕芳烴選擇性加氫裝置補水1.00m3/h，占生產(chǎn)用水0.37%；⑩酸性水汽提裝置補水26.67m3/h，占生產(chǎn)用水10.00%；11○溶劑再生裝置補水2.00m3/h，占生產(chǎn)用水0.75%；12○污水處理站補水2.00m3/h，占生產(chǎn)用水的0.75%，13○未預見用水補水1.25m3/h，占生產(chǎn)用水0.47%。

循環(huán)冷卻系統(tǒng)循環(huán)用水量5073.90m3/h，其中：各生產(chǎn)裝置循環(huán)水量4873.90m3/h，空壓站水量200.00m3/h。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)耗水量85.24m3/h，其中耗于蒸發(fā)損失量69.66m3/h，風吹損失量2.39m3/h，排污水量13.19m3/h。

工程生產(chǎn)用水設計利用富余燃料氣生產(chǎn)蒸汽非常規(guī)水源水量105.01m3/h，利用自備井水源水量161.72m3/h；生活用水利用自備井水源水量5.00m3/h。

2 用水合理性分析

2.1 分析依據(jù)與評價標準

2.1.1 分析依據(jù)

①《石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設計規(guī)范》(SH3015-2003)；②《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)；③《中國城市節(jié)水2010年技術進步發(fā)展規(guī)劃》(1998)。

2.1.2 評價標準

主要采用《石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設計規(guī)范》中的機組(全廠)復用水率、機組循環(huán)水復利用率、機組新水利用率、機組新水損失率、機組冷卻塔蒸發(fā)損失率、機組冷卻塔風吹損失率、機組循環(huán)水濃縮倍率等7項指標進行評價。

2.2 用水指標合理性分析

2.2.1 機組設計復用水率

機組設計冷卻系統(tǒng)循環(huán)水量5073.90m3/h，系統(tǒng)內部回收利用水量為244.24m3/h(回收量扣除各系統(tǒng)排污量82.13m3/h)，實際耗水量為271.73m3/h，總用水量為冷卻循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)水量、回收利用水量與實際耗水量之和5589.87m3/h。機組設計復用水率為：φ=Qf,s/Qz,s×100%=（Qz,s-Qx,s）/Qz.s×100%=(5589.87-271.73)/5589.87×100%=95.10%。機組設計用水系統(tǒng)的復用水率達95.10%，達到新建或擴建凝汽式機組復用水率不宜低于95%的指標要求。

2.2.2 機組設計循環(huán)水利用率

機組設計冷卻系統(tǒng)循環(huán)水量為5073.90m3/h，冷卻系統(tǒng)實際耗水量為85.24m3/h，冷卻循環(huán)系統(tǒng)總用水量為5159.14m3/h，循環(huán)水重復利用率為：Pr=Q1/Q×100%=Q1/（Q1＋Q2）=5073.90/5159.14×100%=98.30%。機組設計冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水利用率高達98.30%，優(yōu)于我國一類城市冷卻水循環(huán)利用率2010年達到95%～97%的指標要求。

2.2.3 機組設計新水利用率

機組設計取用新水量為271.73m3/h，整個用水過程中廢水均經(jīng)過處理后排放44.01m3/h，新水利用率為：kf=Qh/Q1×100%=(271.73-44.01)/271.73×100%=83.80%。機組設計新水利用率為83.8%。

2.2.4 機組設計新水損失率

機組設計取用新水量為271.73m3/h，冷卻循環(huán)系統(tǒng)總用水量為5589.87m3/h，系統(tǒng)廢污水排放量為44.01，新水損失率為：kc=（Q1-Q2）/Qz,s×100%=(271.73-44.01)/5589.87×100%=4.07%。機組設計新水損失率為4.07%。

2.2.5 機組冷卻塔蒸發(fā)損失率

機組冷卻塔蒸發(fā)損失量為69.66m3/h，冷卻塔口進水量為5073.90m3/h，機組冷卻塔蒸發(fā)損失率為：k=Qe/Qin×100%=69.66/5073.90×100%=1.37%。機組冷卻塔蒸發(fā)損失率為1.37%，達到二次循環(huán)冷卻塔一般為1.20%～1.60%的要求。

2.2.6 機組冷卻塔風吹損失率

機組冷卻塔風吹損失量為2.39m3/h，冷卻塔口進水量為5073.90m3/h，機組冷卻塔風吹損失率為：k=Qw/Qin×100%=2.39/5073.90×100%=0.05%。機組冷卻塔風吹損失率為0.05%，不僅低于有收水器的風吹損失率0.20%的規(guī)定要求，而且低于好的收水器風吹損失率0.10%的標準。

2.2.7 機組循環(huán)水濃縮倍率

機組冷卻塔蒸發(fā)損失量為69.66m3/h，風吹損失量為2.39m3/h，循環(huán)系統(tǒng)排污水量為13.19m3/h，機組循環(huán)水濃縮倍率為：k=Qe/(Qb+Qw)+1=69.66/(2.39+13.19)+1=5.47。機組循環(huán)水濃縮倍率為5.47，高于《工業(yè)循環(huán)水冷卻設計規(guī)范》所規(guī)定的循環(huán)水濃縮倍率3～5的指標要求。

3 節(jié)水分析

3.1 節(jié)水措施分析

工程設計中考慮以下節(jié)水原則：加強水務管理設計，降低用水指標；加強廢水梯級利用，重復利用等。節(jié)水措施如下：

①利用富余燃料所生產(chǎn)蒸汽非常規(guī)水源和自備井水源作為本工程生產(chǎn)用水補充水，生活用水采用自備井水源，合理利用水資源，符合國家相關產(chǎn)業(yè)政策。

②采用優(yōu)質高效的水質穩(wěn)定劑提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，減少循環(huán)水的補充水和排污量，提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率。經(jīng)優(yōu)化后循環(huán)水的濃縮倍率為5.47，符合有關規(guī)范和標準要求。

③對裝置及系統(tǒng)物流的冷卻，按照其溫位不同，能發(fā)生蒸汽則發(fā)生蒸汽，能采用空冷則使用空冷，嚴格控制高溫位直接用水冷，以降低冷卻水消耗。

④分類收集廠區(qū)廢、污水：各類廢、污水采用分流制，分別排放，分別處理和利用。對裝置及系統(tǒng)產(chǎn)生的凝結水、含硫污水進行回收，處理后返回各裝置及公用工程循環(huán)使用；進行一水多用的設備及工藝盡量做到一水多用，從而節(jié)省水耗量。

⑤減少新鮮水用量。污水處理場內預留回用水處理設施，深度處理后作為循環(huán)水場補充用水及道路噴灑等使用；生活污水經(jīng)處理后，用于廠區(qū)道路噴灑和環(huán)境綠化等用水。

3.2 節(jié)水潛力分析

根據(jù)工程水量平衡圖可知，本期工程設計排污量44.01m3/h，經(jīng)處理后經(jīng)由集污管網(wǎng)進入園區(qū)污水處理廠。建議配套中水深度處理設施，對高濃度污水進行處理后的中水可回用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)用水，進一步減少新鮮水使用量。

4 結語

河南豐利石化10萬t丙烯及聯(lián)產(chǎn)芳烴工程生產(chǎn)用水優(yōu)先利用富余燃料產(chǎn)生蒸汽非常規(guī)水源，不足部分由自備井水源補充。丙烯原料生產(chǎn)與輕芳烴選擇性加氫裝置排放水大部經(jīng)酸性水汽提裝置和凝結水站處理后回用，說明工程設計用水工藝是合理的。經(jīng)分析，工程設計用水工藝合理，機組設計復用水率、循環(huán)水利用率、新水利用率、新水損失率等主要節(jié)水考核指標均符合相關規(guī)范要求，均達到國內同行業(yè)先進水平。因此，工程生產(chǎn)用水利用富余燃料氣生產(chǎn)蒸汽非常規(guī)水源水量105.01m3/h(0.25萬m3/d)，由自備井供給水量161.72m3/h(0.39萬m3/d)；生活用水利用自備水源5.00m3/h(0.12×10-1萬m3/d)。工程利用淺層地下水量166.72m3/h(0.40萬m3/d)，按設計年運行時間8000 h，生活用水按365 d計算，工程利用淺層地下水量134萬m3/a是合理的。