水循環(huán)經(jīng)濟(jì)在化工與石化工業(yè)中的應(yīng)用

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

前言

化工與石化產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中占據(jù)著重要位置，為居民的生產(chǎn)生活提供了必須的產(chǎn)品。但隨著化工與石化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，其生產(chǎn)弊端也日益凸顯，特別是在水資源的利用和排放方面存在較大問題。循環(huán)冷卻水裝置在整個(gè)石油化工產(chǎn)業(yè)中起著至關(guān)重要的作用，不僅僅給各個(gè)主裝置降溫這么簡單，更好地充分利用、滿足水質(zhì)要求、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面，都有深遠(yuǎn)意義，這就需要針對當(dāng)前化工與石化工業(yè)在這方面存在的問題對循環(huán)水的經(jīng)濟(jì)進(jìn)行研究，并予以中分應(yīng)用。

一、對水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的認(rèn)識

1.水循環(huán)經(jīng)濟(jì)原理

在日常的生產(chǎn)生活中，水是必不可少的資源。在自然界水資源是經(jīng)過不斷的循環(huán)而成為可再生能源的，日常生產(chǎn)過程中也需要對水資源進(jìn)行循環(huán)利用，以降低生產(chǎn)成本，并達(dá)到節(jié)約資源的目的。同時(shí)，由人工進(jìn)行的水循環(huán)必然會(huì)對自然環(huán)境以及自然界的水循環(huán)造成一定的影響，這就需要對水循環(huán)技術(shù)進(jìn)行不斷地改進(jìn)。

2.水循環(huán)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式

經(jīng)過科學(xué)的研究，現(xiàn)代水循環(huán)經(jīng)濟(jì)主要包括減量化、再利用、再循環(huán)、再生處理、管理這五項(xiàng)基本原則。其中，減量化原則處于水循環(huán)經(jīng)濟(jì)中較為突出的地位，需要在進(jìn)行水循環(huán)過程中予以注意。再利用和再循環(huán)次之，也不容忽視。再生處理則處于基礎(chǔ)性位置，而管理則是進(jìn)行水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本手段。在進(jìn)行水循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)，要注意減量化時(shí)在保證基本的生產(chǎn)過程中最大程度上降低資源能耗以及廢物的排放，是水循環(huán)得以進(jìn)行的一大目標(biāo)。再利用和再循環(huán)給水循環(huán)提供了方向，需要根據(jù)這兩點(diǎn)原則進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研討。

水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式主要分為小循環(huán)、中循環(huán)、大循環(huán)三種，可以根據(jù)字面來理解，將水循環(huán)適用的場地、時(shí)間等分為大中小三個(gè)種類，并配合以相應(yīng)的循環(huán)模式，將經(jīng)過處理的水回歸大自然，真正將自然水循環(huán)與人工水循環(huán)相結(jié)合的一種模式，在整個(gè)水循環(huán)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著巨大作用，也面臨著較高要求。

二、循環(huán)冷卻水經(jīng)濟(jì)在化工與石化工業(yè)中的應(yīng)用

1.化工與石化工業(yè)用水分析

化工與石化工業(yè)與其他工業(yè)相比用水量較大，特別是石化工業(yè)大多選址在自然條件較為惡劣的地區(qū)，受到水資源的限制，在發(fā)展上面臨著制約?；づc石化工業(yè)的供水系統(tǒng)主要分為工藝水系統(tǒng)、鍋爐水系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)五個(gè)部分。這五個(gè)部分涵蓋了水資源在化工與石化工業(yè)的生產(chǎn)和員工生活的方方面面，對水資源的量和質(zhì)都提出了較高要求。

而循環(huán)冷卻水就是一種再生資源，在循環(huán)水系統(tǒng)中，水可以反復(fù)利用，水經(jīng)過換熱器后溫度升高，由冷卻塔及其他設(shè)備將水溫降下來，再由泵送往用戶，水在如此的重復(fù)利用后，提高了水的重復(fù)利用率。如圖1。

而石化工業(yè)在用水方面又可以分為循環(huán)冷卻水、化學(xué)水、生產(chǎn)工藝用水三大類。循環(huán)冷卻水在石化工業(yè)的生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要位置，大部分生產(chǎn)用水都在這一方面。而循環(huán)冷卻水由于用于對運(yùn)行的機(jī)器、生產(chǎn)出來的產(chǎn)品等物品的冷卻，對水質(zhì)的要求較高。特別是在水中含鹽量、水的酸堿度、水中有機(jī)物含量等提出了較高要求。特別是冷卻水大部分都會(huì)進(jìn)行循環(huán)再利用，這就需要關(guān)注水循環(huán)經(jīng)濟(jì)的具體方法，對其進(jìn)行處理，達(dá)到冷卻水使用的條件。特別是生產(chǎn)工藝階段很直接對水資源進(jìn)行循環(huán)利用，需要經(jīng)過一系列手段對水資源進(jìn)行處理之后才能實(shí)現(xiàn)再利用。

圖1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)圖示

在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水通過換熱器后水溫升高成為熱水，熱水經(jīng)冷卻塔與空氣充分接觸使水溫降低，冷卻水后的水再循環(huán)水使用，但在這種系統(tǒng)中，循環(huán)過程會(huì)蒸發(fā)損失掉大量的水，還要排出一定量的濃縮水，故還要補(bǔ)充一定量的新鮮水，尤其在冬季，充分利用蒸發(fā)掉的蒸汽是合理利用水資源并回收是最緊要的研究課題。

2.循環(huán)冷卻水經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用

水循環(huán)經(jīng)濟(jì)在化工與石化工業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩方面，分別是循環(huán)水給主裝置降溫技術(shù)和生產(chǎn)工藝廢水處理和循環(huán)利用技術(shù)。在化工與石化工業(yè)的生產(chǎn)過程中，有百分之五十的水都用在了冷卻上，主要利用循環(huán)水給主裝置降溫，讓低溫水出去高溫水回來，從主裝置的周邊安裝循環(huán)水降溫設(shè)備，實(shí)現(xiàn)降溫的目的。這一過程必然會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，可以針對這些熱能進(jìn)行再次回收利用，將其運(yùn)用在對熱能需求較少的裝備上。在化工與石化工業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，主裝置由于長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象，利用水循環(huán)經(jīng)濟(jì)來達(dá)到降溫的目的是最為劃算且安全的方法。特別是其他設(shè)備在日常的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中也需要一定的溫度，可以利用降溫之后回收來的熱水給其他工藝流程加溫，在一定程度上會(huì)提高了資源的利用率，減少燃料的使用。

冷卻水在循環(huán)過程中的蒸發(fā)損失是指冷卻水在冷卻塔中與空氣對流換熱，使部分水蒸發(fā)逸出大氣。即

R—循環(huán)水中循環(huán)水量

Δt—冷卻塔進(jìn)出水溫差

à—蒸發(fā)損失系數(shù)，隨季節(jié)變化與空氣的干球溫度相關(guān)，如圖2

圖2 溫度與蒸發(fā)損失系數(shù)關(guān)系

另一種損失是排污損失，由需要控制的濃縮倍數(shù)及水質(zhì)數(shù)據(jù)來確定，圖3是某企業(yè)2015年11月至2016年1月冬季氯離子變化趨勢圖。由此可以看出，總體趨勢在500mg/l之間浮動(dòng)，最大值653mg/l，最小值397mg/l，浮動(dòng)較大，在冬季需要不斷調(diào)整加藥量及排污置換量來維持其水質(zhì)處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，同時(shí)也就意味著增大了損失，需要回收利用。

圖3 某企業(yè)氯離子變化趨勢圖

生產(chǎn)工藝廢水處理和循環(huán)利用技術(shù)在化工與石化產(chǎn)業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用?；づc石化產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中必然會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的工業(yè)廢水，這些水不能直接排放到大自然中，需要進(jìn)行一定的處理。如果能對這些水資源進(jìn)行回收和再利用，能夠極大程度上提升水資源的利用率，同時(shí)減少工業(yè)廢水的排放，避免環(huán)境污染。對生產(chǎn)工藝廢水進(jìn)行處理，需要利用相關(guān)工藝實(shí)現(xiàn)廢渣廢液的隔離、隔油、混凝氣浮、生化處理等。進(jìn)行廢渣、隔油處理可以采取沉降法、平流式隔油罐浮油等手段。混凝氣浮則是將膠態(tài)的化學(xué)物質(zhì)以及乳化油等物質(zhì)在水中去除。將這些手段根據(jù)生產(chǎn)工藝廢水的實(shí)際情況進(jìn)行合理利用，能夠?qū)⑺须s質(zhì)去除，提高水的質(zhì)量，使廢水能夠達(dá)到再利用的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行了廢水處理之后，就需要將經(jīng)過處理的廢水運(yùn)用到相應(yīng)的部門，使其再次發(fā)揮效應(yīng)，最大程度上提升水資源的利用率。

結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化工與石化工業(yè)需要合理使用水循環(huán)經(jīng)濟(jì)，注重小循環(huán)與中循環(huán)兩種模式相結(jié)合，合理運(yùn)用蒸汽凝結(jié)水回收技術(shù)和生產(chǎn)工藝廢水處理和循環(huán)利用技術(shù)兩種手段。從而提升化工與石化工業(yè)水資源的利用率，減少對環(huán)境的污染，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。