高濃縮倍數(shù)無磷方案在乙烯循環(huán)水系統(tǒng)的應用

劉 偉，高 勇

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高濃縮倍數(shù)無磷方案在乙烯循環(huán)水系統(tǒng)的應用

劉 偉，高 勇

（中國石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113008）

采用高濃縮倍數(shù)無磷水處理方案，使循環(huán)水在5倍以上高濃縮倍數(shù)下運行處理，運行指標和監(jiān)測數(shù)據(jù)均達到并優(yōu)于國標和中石化規(guī)定的要求。運行結(jié)果表明，該方案達到了很好的抗腐蝕、結(jié)垢和微生物控制效果，同時兼具環(huán)保、節(jié)水效果。

無磷水處理藥劑；高濃縮倍數(shù)；環(huán)保；節(jié)水減排

換熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕是循環(huán)冷卻水處理需要解決的問題。換熱器結(jié)垢會影響冷卻效率，降低裝置收率，多消耗循環(huán)水，影響裝置生產(chǎn)。腐蝕會降低換熱器使用壽命，泄漏入循環(huán)水中的工藝介質(zhì)會嚴重干擾循環(huán)水水質(zhì)控制。磷系水處理劑因其無毒、低價、具有較好的緩蝕、阻垢性能，有效控制了水垢和腐蝕,占當今水處理劑的70％～80％以上。但是，磷系藥劑存在不容忽視環(huán)保問題，并且磷是生物必需的營養(yǎng)物，循環(huán)水排污水中殘留的含磷藥劑造成了水體中菌、藻等微生物的過度繁殖，磷系配方藥劑易水解，限制了循環(huán)水濃縮倍數(shù)的提高，不利于節(jié)約用水。為滿足節(jié)水、經(jīng)濟、環(huán)保的要求，循環(huán)冷卻水采用新型綠色無磷水處理方案，克服了傳統(tǒng)水處理劑的弱點。水處理藥劑應用更加安全、費用節(jié)約和環(huán)境保護。乙烯廠循環(huán)水場，從系統(tǒng)優(yōu)化的角度確定循環(huán)水系統(tǒng)采用無磷運行方案，增強了節(jié)能創(chuàng)效能力[1]。

1 循環(huán)水系統(tǒng)概況

乙烯廠共有2套循環(huán)水系統(tǒng)，總循環(huán)量10.5萬m3/h。第一循環(huán)水場設(shè)計總規(guī)模60 000 m3/h,保有水量28 000 m3,為乙烯及汽油加氫裝置提供循環(huán)冷卻水。第二循環(huán)水場設(shè)計總規(guī)模45 000 m3/h，保有水量24 000 m3,為除乙烯以外的生產(chǎn)裝置提供冷卻用水。水冷設(shè)備材質(zhì)構(gòu)成如如表1、2。

表1 一循換熱器材質(zhì)構(gòu)成

表2 二循換熱器材質(zhì)構(gòu)成

循環(huán)水系統(tǒng)采用大伙房水庫原水經(jīng)公司新建電廠預處理后作為補充水，新鮮水水質(zhì)見表3。2013年循環(huán)水場共計補入回用水53.27萬t，補充新鮮水349.85萬t，回用水占新鮮水量的15%。

表3 2013年新鮮水分析數(shù)據(jù)平均值

表中硬度、堿度以CaCO3計

根據(jù)補充水的水質(zhì)， 經(jīng)計算，30 ℃時， 補水的LSI 為-0.58，RSI 約為8.81。由于補水具有低鈣硬度、總堿度和pH，其LSI 較低，RSI 較高，因此補水具有腐蝕趨勢。該水隨著循環(huán)水濃縮倍數(shù)的提高，鈣硬度、總堿度和pH 將逐漸升高， 系統(tǒng)水質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)垢趨勢。當濃縮倍數(shù)達到7時，循環(huán)水的LSI 為1.66，屬于一般結(jié)垢性水質(zhì)。無磷水處理方案能夠控制LSI在2.85 以下而不會結(jié)垢，因此該系統(tǒng)濃縮倍數(shù)不會受到碳酸鈣垢的影響[2]。

2 采用無磷環(huán)保處理方案、滿足提高濃縮倍數(shù)和可持續(xù)發(fā)展的需要

為滿足乙烯廠高濃縮倍數(shù)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水和環(huán)保要求， 其循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用無磷水處理方案。系統(tǒng)正常運行時的濃縮倍數(shù)控制在5~7，所用的主要藥劑見表4。其中CBF-94 為以聚環(huán)氧琥珀酸為主劑復配的無磷阻垢劑，3DT139為以HSP高應力聚合物為主劑復配的無磷阻垢劑；AZ-201、3DT125為含鋅無磷緩蝕劑，3DT125為以苯丙三唑為主劑復配的銅緩蝕劑；MF-216為二氯乙氰尿酸鈉，MF-217、7330 為異噻唑啉酮類非氧化性殺菌劑。

無磷緩釋阻垢劑與磷系配方相比，不但具有良好的緩蝕阻垢性能，而且經(jīng)濟成本相當，并具有顯著的環(huán)境效益。下面從三方面分別論述無磷水處理劑優(yōu)越性。

2.1 無磷水處理方案、具有良好的緩蝕阻垢性能

目前乙烯循環(huán)水場選用的無磷配方技術(shù)很成熟，均有多年的實際應用案例。無磷配方的好處是防止了超量的磷酸根和鈣鎂等離子的反應。同時它與其它藥劑一起產(chǎn)生協(xié)同作用，可形成性能良好的無磷緩蝕阻垢劑。無磷藥劑監(jiān)控現(xiàn)在已經(jīng)成熟，不存在控制不穩(wěn)定的問題。無磷藥劑的檢測目前有第一循環(huán)水場采用的熒光示蹤劑和第二循環(huán)水場采用的聚合物檢測兩大類方法，都可以解決無磷藥劑濃度控制問題[3]。

表4 第一、二循環(huán)水場正常運行時系統(tǒng)所用主要藥劑

2.2 采用無磷水處理劑、是循環(huán)水高濃縮倍數(shù)運行，實現(xiàn)節(jié)水減排的需要

乙烯廠生產(chǎn)給水中冷卻水用量占80％~90％，因此，節(jié)水的主要目標是循環(huán)冷卻水補充水量，應當盡可能地提高水重復利用率，同時減少循環(huán)水排污。因此，減少循環(huán)水排污量成為節(jié)水的關(guān)鍵，而減少排污量的主要措施是提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)[3]。但隨著濃縮倍數(shù)的提高，有機磷藥劑存在水解的問題。在高濃縮倍數(shù)情況下，無磷藥劑優(yōu)勢明顯。（1）循環(huán)水濃縮倍數(shù)提高后，系統(tǒng)殺菌問題矛盾突出，無磷阻垢劑在菌、藻控制和微生物控制方面比膦系阻垢劑要容易；（2）系統(tǒng)可長期在自然pH條件下運行，避免循環(huán)水系統(tǒng)Ca3(PO4)2垢的形成，提高冷換設(shè)備的換熱效率[4]。

2.3 采用無磷環(huán)保水處理方案、是保護環(huán)境，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要

無磷環(huán)保型緩蝕阻垢劑可生物降解，有很好的環(huán)保效益，無磷緩蝕阻垢劑不含磷，降低了污水處理難度和費用；由于不含磷，使循環(huán)水菌、藻控制難度降低，節(jié)約了循環(huán)水殺菌劑、粘泥剝離劑的消耗量，滿足了保護環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展的需要[5]。

3 無磷水處理方案應用情況

3.1 無磷緩釋阻垢劑機理

3.1.1 緩蝕機理

緩蝕劑3DT-125

是一種提供良好緩蝕性能的含鋅無磷緩蝕劑。3DT125包含的熒光追蹤劑，可以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測藥劑濃度，是3DTRASAR自動控制和檢測方案的主要成份。

緩蝕劑AZ-201

從淀粉中提取的低分子量有機物，無磷非氮含鋅無磷緩蝕劑，經(jīng)過改性處理，應用在水處理方面具有好的緩蝕性，并可與其它水處理劑配伍，耐氧化，可與多種氧化性殺菌劑配合使用。

3.1.2 阻垢機理

分散劑3DT139

是一種以HSP高應力聚合物為主劑復配的無磷阻垢劑，同時它在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可以有效控制懸浮物，分散系統(tǒng)中鐵的氧化物的沉積。3DT139包含的熒光追蹤劑，可以實現(xiàn)在線實時監(jiān)測藥劑濃度，是3DTRASAR自動控制和檢測方案的主要成份。

分散劑CBF-94

是以PESA 為主劑復配的無磷阻垢劑，是聚環(huán)氧琥珀酸與唑類化合物復合而成的分散劑。本產(chǎn)品適用于高濃縮倍數(shù)、高硬、高堿的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

表5 第一、二循環(huán)水場水質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2 實際應用

無磷緩蝕阻垢劑在實際應用中環(huán)境友好，在排放后可以迅速生物降解，對污水場運行影響較小；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩釋阻垢效果控制良好；實際應用中與異噻唑啉酮類非氧化性殺菌劑、次氯酸鈉和二氯乙氰尿酸鈉等氧化性殺菌劑有優(yōu)異的協(xié)同效應，提高了循環(huán)水處理的綜合效果。在目前的補充水條件下，可以使循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)在5~7倍時保持良好的水質(zhì)控制效果，充分起到節(jié)水、減排的作用。

3.3 應用效果

乙烯廠循環(huán)水場從2012年9月末清洗預膜后正式投用到2013年5月末停工檢修，實際應用過程中循環(huán)水各項水質(zhì)指標均優(yōu)于GB50050-2007《循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》要求，達到中石化現(xiàn)場監(jiān)測指標“很好”的評價級別[6]。應用結(jié)果見表5。

4 結(jié)論

乙烯廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用綠色無磷緩釋阻垢劑，從清洗到預膜全部采用無磷配方進行，循環(huán)水在濃縮倍數(shù)大于5條件下穩(wěn)定運行，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果及循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)均達到并優(yōu)于國標規(guī)定的要求。沉積速率和腐蝕速率均明顯優(yōu)于石化公司的限定指標。在保證循環(huán)水系統(tǒng)安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行的同時還滿足了環(huán)保排放要求，清洗、預膜期間置換排污水除了初期色度較高需進污水場處理外，后期排水可以直接排放或經(jīng)過簡單處理后回用，減少了環(huán)境污染，特別適用于大型循環(huán)水場。在系統(tǒng)運行8個月后，檢修時打開生產(chǎn)裝置的碳鋼、不銹鋼和銅合金換熱器，通過現(xiàn)場觀察、采集垢樣分析，系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕情況控制良好，保證了循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定、安全和高效運行，保證了裝置的長周期運行和正常生產(chǎn)。

［1］王旭珍，蒙延峰，郭振良，唐清華.冷卻水緩蝕阻垢劑的綠色化研究進展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003（4）：50-54.

［2］劉建中，李大剛，易勇智.高濃縮倍數(shù)無磷方案在電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應用[J].工業(yè)水處理，2010，30（12）：92－94.

［3］李勝兵，朱辰瀚，王曉輝.水處理阻垢緩蝕劑的綠色化研究[J].廣東化工，2012，（5）：128-129.

［4］朱城臨，邱靖.循環(huán)冷卻水高濃縮倍數(shù)運行配方及工業(yè)應用研究[J].工業(yè)水處理，1999（5）：33-35.

［5］曹立新.低磷.無磷配方的研究和應用[J].工業(yè)水處理，2003，23（10）：74－76.

［6］趙榮明，顧海峰，陳志龍. 無磷水處理方案在空分系統(tǒng)的應用[J].冶金動力，2009，131（1）：61-63.

Application of High Concentration Multiple and Non-phosphate Plan in Cooling Water System of Ethylene Plant

，

(PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113008, China)

High concentration multiple and non- phosphate plan was adopted in cooling water system of ethylene plant, concentration multiple was above five times, the cooling water system could run under good situation. Operation indicators and monitoring data were superior to the international and Sinopec requirements. The running results show that, the plan achieves excellent anti-corrosion, anti- scale and microbial control effect, but also has good economic benefit of water saving and environmental effect

Non-phosphate water treatment agent; High concentration multiple;Environmental protection;Water saving and emission reduction

TQ 221.21

A

1671-0460（2014）06-1026-04

2014-04-25

劉偉（1966-），女，遼寧撫順人，高級工程師，工程碩士，1989年畢業(yè)于天津大學環(huán)境工程專業(yè)，研究方向：從事給排水技術(shù)管理工作。E-mail：liuwei3@petrochina.com.cn。