煉油廠循環(huán)水水質(zhì)改進(jìn)研究
1、循環(huán)水系統(tǒng)存在問(wèn)題及原因
某煉油廠循環(huán)水場(chǎng)處理水量約1500 t/h，供應(yīng)全廠各個(gè)裝置30多臺(tái)水冷器使用。
從1998年開(kāi)工以來(lái)，由于用劑不當(dāng)，1999年煉油廠的水冷器泄漏突然加劇，到年底共泄漏了1臺(tái)，2000年有2臺(tái)次泄漏，2 001年有3臺(tái)次泄漏。從2 000年大檢修期間水冷器鑒定情況看，系統(tǒng)中有相當(dāng)一部分水冷器管束堵死，腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，油泥較重。匯總所鑒定水冷器的垢樣成份分析值可看出：Fe2O3和550℃有機(jī)物含量偏大，說(shuō)明冷卻器鐵銹、油泥較重，其主要原因是系統(tǒng)泄漏嚴(yán)重所致。頻繁的物料泄漏，使得系統(tǒng)水質(zhì)和設(shè)備的嚴(yán)重污染，造成了系統(tǒng)中菌藻的大量繁殖，粘泥滋生，設(shè)備嚴(yán)重腐蝕，粘泥油污堵塞水冷器管束，為了處理物料泄漏，置換了大量的新水和排掉了大量的藥劑，系統(tǒng)長(zhǎng)期降低濃縮倍數(shù)運(yùn)行，形成了循環(huán)水系統(tǒng)的惡性循環(huán)。
造成循環(huán)水系統(tǒng)被動(dòng)局面的主要原因有：①是緩蝕阻垢劑配方的阻垢緩蝕效果差，抗沖擊和污染能力差；②是殺菌劑已產(chǎn)生了抗藥性，殺菌效果差，同時(shí)殺菌方法也不當(dāng)；③是水冷器工藝存在缺陷，導(dǎo)致循環(huán)水流速低、溫度超標(biāo)；④是水冷器物料泄漏后處理方法不當(dāng)；⑥是管理不到位。
2、循環(huán)水水質(zhì)改進(jìn)措施
2.1 緩蝕阻垢劑的評(píng)選
根據(jù)煉油廠補(bǔ)充水狀況及水質(zhì)類型的判斷，確定使用以膦羧酸，膦酸鹽，AMPS共聚物，鋅鹽為主組成的復(fù)合緩蝕阻垢劑配方，經(jīng)過(guò)多次復(fù)配，多次鑒定，也和市場(chǎng)上的藥劑對(duì)比，最后篩選了兩種新配方用于循環(huán)水系統(tǒng)。在使用之前，我們對(duì)這兩種新配方GF-4和市場(chǎng)上的緩蝕阻垢劑進(jìn)行了試驗(yàn)，同時(shí)與舊配方進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)方法按中國(guó)石油化工總公司冷卻水分析和試驗(yàn)方法。
2.1.1 靜態(tài)試驗(yàn)
表1 靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)
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2.1.2 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)
表2 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)
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2.1.3 工業(yè)放大試驗(yàn)
表3 兩種藥劑工業(yè)放大試驗(yàn)結(jié)果
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注：ZJ-720和ZJ-014投加濃度均為60mg/l。
由表2、3數(shù)據(jù)可得到如下結(jié)論：
（1）GF-4緩蝕性能較強(qiáng)，試管和掛片表面清潔，無(wú)點(diǎn)蝕和銹蝕，腐蝕速度在正常水質(zhì)條件下達(dá)到很好級(jí)別，在苛刻水質(zhì)條件下達(dá)到好級(jí)別。
（2）GF-4具有優(yōu)異的阻垢性能，在濃縮倍數(shù)為4.5-5.5的條件下，其粘附速率在正常水質(zhì)和苛刻水質(zhì)條件下均達(dá)到很好級(jí)別。
（3）GF-4具有較強(qiáng)的抗水質(zhì)污染能力，在苛刻水質(zhì)條件下仍可以控制腐蝕和結(jié)垢。
結(jié)論：
（1）GF-4緩蝕阻垢劑在我廠運(yùn)用近一年來(lái)，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均達(dá)到并優(yōu)于國(guó)標(biāo)GBJ50－96、中石化總公司生產(chǎn)部有關(guān)規(guī)定的要求。2002年大修期間，設(shè)備鑒定檢查，水相管束及封頭均無(wú)明顯的銹蝕、污垢發(fā)生，檢查的水冷器狀況明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類裝置同期檢修水平。
（2）GF-4緩蝕阻垢劑在較惡劣條件下仍具有較好的緩蝕阻垢性能，使用這兩種藥劑處理后的水所形成的污垢極其疏松，這樣既不影響傳熱，而且便于清洗。
2.2 殺菌劑的優(yōu)選
近幾年來(lái)隨著循環(huán)水濃縮倍數(shù)的提高，細(xì)菌抗藥性問(wèn)題，已使用非氧化性殺菌劑殺菌效率大為降低，系統(tǒng)因微生物繁殖而形成的粘泥故障越來(lái)越突出，為此我們開(kāi)展了殺菌劑優(yōu)選工作。
我們通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外殺菌劑進(jìn)展情況調(diào)研，掌握了非氧化性殺菌劑的最新動(dòng)態(tài)，然后索取到國(guó)內(nèi)最有代表性的幾個(gè)非氧化性殺菌劑樣品，經(jīng)過(guò)幾十輪非氧化性殺菌劑靜態(tài)殺菌試驗(yàn)，確定使用異噻唑啉酮進(jìn)行復(fù)配和1227非氧化性殺菌劑，這兩種非氧化性殺菌劑比較適合我廠循環(huán)水水質(zhì)。經(jīng)過(guò)協(xié)商，確定使用異噻唑啉酮進(jìn)行復(fù)配和1227非氧化性殺菌劑。
我們推薦的殺菌方案為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑交替使用。
① 非氧化性殺菌劑殺菌方案：非氧化性殺菌劑每月投加一次，每次投加100mg/L，進(jìn)行24小時(shí)后再排污或投加氧化性殺菌劑，兩種藥劑交替使用。
② 氧化性殺菌劑殺菌方案：根據(jù)循環(huán)水場(chǎng)條件和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定一循投加氧化性殺菌劑，冬季每日一次，夏季每日兩次，均控制余氯量達(dá)到0.5-1.0mg/l。
此套殺菌方案經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，煉油廠四套循環(huán)水系統(tǒng)異氧菌總數(shù)，鐵細(xì)菌，硫酸鹽還原菌均能控制在規(guī)定的指標(biāo)內(nèi)，宏觀檢查涼水塔塔壁上干干凈凈，連一點(diǎn)藻類也沒(méi)有長(zhǎng)，生物粘泥指標(biāo)也一直合格，收到了較好的效果。
2.3 水冷器工藝改進(jìn)
在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，工藝換熱設(shè)備的冷卻水側(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：a、管程冷卻水流速宜為1m/s，不應(yīng)小于0.5m/s，殼程流速不應(yīng)小于0.3m/s；b、出口溫度不宜高于50 ℃；總公司工業(yè)水管理制度中規(guī)定，水冷器的熱介質(zhì)溫度大于150℃時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行熱量回收，再用循環(huán)水冷卻。
但煉廠實(shí)際生產(chǎn)中存在有許多不符合規(guī)定的設(shè)計(jì)和操作。這些違規(guī)的設(shè)計(jì)和操作會(huì)直接影響水冷器緩蝕和阻垢效果，對(duì)水冷器構(gòu)成了潛在的危害，其泄漏機(jī)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他水冷器。
針對(duì)這些違規(guī)的設(shè)計(jì)和操作，我們進(jìn)行了水冷器工藝改進(jìn)，主要包括以下幾個(gè)方面：
（１）對(duì)流速嚴(yán)重偏低的水冷器進(jìn)行系統(tǒng)管線改造，增大水冷器配管管徑。
如把二套2臺(tái)堵塞嚴(yán)重的水冷器,都存在進(jìn)出口管線太細(xì),水量不足,流速太小的問(wèn)題。大修期間將水冷器進(jìn)出口線由φ50改為φ100。
（２）改變流程提高水冷器冷卻水的流速。
加強(qiáng)循環(huán)水壓力控制，保證供水壓力。對(duì)水走殼程的水冷器，在水冷器下部焊了一根排污管，定期用空氣攪拌后排污，防止殼程內(nèi)粘泥淤積，保持殼程內(nèi)干凈暢通。
2.4 物料泄漏處理方法的創(chuàng)新
水冷器物料泄漏后，一般采用以下方法和步驟處理：①查清和切除漏油源；②停止加緩蝕阻垢劑和殺菌劑，以大排大補(bǔ)方式換水除油，直至換水合格；③加入除油清洗劑和粘泥剝離劑清洗；④清洗至終點(diǎn)，再大排大補(bǔ)方式換水，直至換水合格；⑤正常運(yùn)行，開(kāi)始正常投加緩蝕阻垢劑和殺菌劑。
此方法換水量過(guò)大，因經(jīng)濟(jì)承受力的限制，一般停止加緩蝕阻垢劑和殺菌劑，這樣循環(huán)水的緩蝕、阻垢和殺菌滅藻效果受到巨大影響，循環(huán)水可出現(xiàn)一種所謂水質(zhì)穩(wěn)定空白期。顯然，這一時(shí)期對(duì)設(shè)備的損傷是極其嚴(yán)重的。因?yàn)榇藭r(shí)水中防腐蝕能力很小，加之菌藻粘泥的影響更嚴(yán)重的是泄漏的油料粘附后與生物粘泥混染，腐蝕性更強(qiáng)，估計(jì)這個(gè)時(shí)期腐蝕性大約是水穩(wěn)劑投放的50－100倍，導(dǎo)致水冷器會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的腐蝕，物料泄漏更頻繁，從而形成一種惡性循環(huán)，對(duì)全廠水冷器的正常運(yùn)行和壽命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中摸索，我們改進(jìn)了物料泄漏的處理方法，采用以下方法和步驟處理：①查清和切除漏油源；②加入除油清洗劑和粘泥剝離劑清洗；③清洗至終點(diǎn)，再采用慢慢置換水，置換水期間正常加緩蝕阻垢劑和殺菌劑。
2.5加強(qiáng)系統(tǒng)科學(xué)管理
在搞好科研和監(jiān)測(cè)工作的同時(shí)，我們十分注意建立和完善循環(huán)冷卻水管理制度，基本形成了一套行之有效的科學(xué)的管理制度，諸如水質(zhì)異常優(yōu)先制、定期現(xiàn)場(chǎng)巡檢制、定期參加每月一次水質(zhì)例會(huì)、和嚴(yán)格把好系統(tǒng)清洗預(yù)膜檢驗(yàn)質(zhì)量關(guān)等管理制度。
3、改進(jìn)前后的效果對(duì)比
循環(huán)水水質(zhì)改進(jìn)后，最明顯的效果是水冷器物料泄漏頻次減少，濃縮倍數(shù)迅速提高，使煉油廠的節(jié)水工作上了一個(gè)新臺(tái)階。
表4 改進(jìn)前后各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
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2002年大修期間進(jìn)行了水冷器鑒定，大部分水冷器水相管束及封頭無(wú)明顯的銹垢、油泥和粘泥，水冷器運(yùn)行狀況明顯優(yōu)于2000年大修期間水冷器運(yùn)行狀況，鑒定結(jié)果好。
4、經(jīng)濟(jì)效益
通過(guò)循環(huán)水水質(zhì)改進(jìn)，減少了水冷器物料泄漏，提高了循環(huán)水水質(zhì)合格率，降低了水冷器腐蝕和結(jié)垢，延長(zhǎng)水冷器使用壽命，提高了全廠生產(chǎn)負(fù)荷，大大降低了能耗，保證了煉廠生產(chǎn)安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行。同時(shí)，通過(guò)提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)減少了大量排污，降低了污水對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重影響，其社會(huì)效益是不可估算的。緩蝕阻垢劑價(jià)格為5元/kg，比市面上便宜了一半以上，且比市面上的還適合我公司水質(zhì)。
5、結(jié)論
通過(guò)煉油廠循環(huán)水水質(zhì)改進(jìn)研究的過(guò)程，我們掌握了煉油廠循環(huán)水處理的獨(dú)特規(guī)律，扭轉(zhuǎn)了前幾年煉油廠循環(huán)冷卻水處理的落后局面。證明了自配的緩蝕阻垢劑GF-4和復(fù)配殺菌劑更適合公司水質(zhì)，使煉油廠循環(huán)水水質(zhì)得到根本好轉(zhuǎn)并逐漸形成了良性循環(huán)。
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