劉 偉，高 勇

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高濃縮倍數(shù)無(wú)磷方案在乙烯循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用

劉 偉，高 勇

（中國(guó)石油撫順石化公司， 遼寧 撫順 113008）

采用高濃縮倍數(shù)無(wú)磷水處理方案，使循環(huán)水在5倍以上高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行處理，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)和中石化規(guī)定的要求。運(yùn)行結(jié)果表明，該方案達(dá)到了很好的抗腐蝕、結(jié)垢和微生物控制效果，同時(shí)兼具環(huán)保、節(jié)水效果。

無(wú)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(wèn)題。換熱器結(jié)垢會(huì)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(huì)降低換熱器使用壽命，泄漏入循環(huán)水中的工藝介質(zhì)會(huì)嚴(yán)重干擾循環(huán)水水質(zhì)控制。磷系水處理劑因其無(wú)毒、低價(jià)、具有較好的緩蝕、阻垢性能，有效控制了水垢和腐蝕,占當(dāng)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(wèn)題，并且磷是生物必需的營(yíng)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(guò)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(jì)、環(huán)保的要求，循環(huán)冷卻水采用新型綠色無(wú)磷水處理方案，克服了傳統(tǒng)水處理劑的弱點(diǎn)。水處理藥劑應(yīng)用更加安全、費(fèi)用節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。乙烯廠循環(huán)水場(chǎng)，從系統(tǒng)優(yōu)化的角度確定循環(huán)水系統(tǒng)采用無(wú)磷運(yùn)行方案，增強(qiáng)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(wàn)m3/h。第一循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)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(chǎng)設(shè)計(jì)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(kù)原水經(jīng)公司新建電廠預(yù)處理后作為補(bǔ)充水，新鮮水水質(zhì)見(jiàn)表3。2013年循環(huán)水場(chǎng)共計(jì)補(bǔ)入回用水53.27萬(wàn)t，補(bǔ)充新鮮水349.85萬(wàn)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(jì)

根據(jù)補(bǔ)充水的水質(zhì)， 經(jīng)計(jì)算，30 ℃時(shí)， 補(bǔ)水的LSI 為-0.58，RSI 約為8.81。由于補(bǔ)水具有低鈣硬度、總堿度和pH，其LSI 較低，RSI 較高，因此補(bǔ)水具有腐蝕趨勢(shì)。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(shì)。當(dāng)濃縮倍數(shù)達(dá)到7時(shí)，循環(huán)水的LSI 為1.66，屬于一般結(jié)垢性水質(zhì)。無(wú)磷水處理方案能夠控制LSI在2.85 以下而不會(huì)結(jié)垢，因此該系統(tǒng)濃縮倍數(shù)不會(huì)受到碳酸鈣垢的影響[2]。

2 采用無(wú)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(wú)磷水處理方案。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的濃縮倍數(shù)控制在5~7，所用的主要藥劑見(jiàn)表4。其中CBF-94 為以聚環(huán)氧琥珀酸為主劑復(fù)配的無(wú)磷阻垢劑，3DT139為以HSP高應(yīng)力聚合物為主劑復(fù)配的無(wú)磷阻垢劑；AZ-201、3DT125為含鋅無(wú)磷緩蝕劑，3DT125為以苯丙三唑?yàn)橹鲃?fù)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(wú)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(jì)成本相當(dāng)，并具有顯著的環(huán)境效益。下面從三方面分別論述無(wú)磷水處理劑優(yōu)越性。

2.1 無(wú)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(chǎng)選用的無(wú)磷配方技術(shù)很成熟，均有多年的實(shí)際應(yīng)用案例。無(wú)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(yīng)。同時(shí)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(wú)磷緩蝕阻垢劑。無(wú)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(wèn)題。無(wú)磷藥劑的檢測(cè)目前有第一循環(huán)水場(chǎng)采用的熒光示蹤劑和第二循環(huán)水場(chǎng)采用的聚合物檢測(cè)兩大類方法，都可以解決無(wú)磷藥劑濃度控制問(wèn)題[3]。

表4 第一、二循環(huán)水場(chǎng)正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)所用主要藥劑

2.2 采用無(wú)磷水處理劑、是循環(huán)水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，實(shí)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(biāo)是循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水量，應(yīng)當(dāng)盡可能地提高水重復(fù)利用率，同時(shí)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(jī)磷藥劑存在水解的問(wèn)題。在高濃縮倍數(shù)情況下，無(wú)磷藥劑優(yōu)勢(shì)明顯。（1）循環(huán)水濃縮倍數(shù)提高后，系統(tǒng)殺菌問(wèn)題矛盾突出，無(wú)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(zhǎng)期在自然pH條件下運(yùn)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(wú)磷環(huán)保水處理方案、是保護(hù)環(huán)境，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要

無(wú)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(wú)磷緩蝕阻垢劑不含磷，降低了污水處理難度和費(fèi)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(hù)環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展的需要[5]。

3 無(wú)磷水處理方案應(yīng)用情況

3.1 無(wú)磷緩釋阻垢劑機(jī)理

3.1.1 緩蝕機(jī)理

緩蝕劑3DT-125

是一種提供良好緩蝕性能的含鋅無(wú)磷緩蝕劑。3DT125包含的熒光追蹤劑，可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)藥劑濃度，是3DTRASAR自動(dòng)控制和檢測(cè)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(jī)物，無(wú)磷非氮含鋅無(wú)磷緩蝕劑，經(jīng)過(guò)改性處理，應(yīng)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(jī)理

分散劑3DT139

是一種以HSP高應(yīng)力聚合物為主劑復(fù)配的無(wú)磷阻垢劑，同時(shí)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(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)藥劑濃度，是3DTRASAR自動(dòng)控制和檢測(cè)方案的主要成份。

分散劑CBF-94

是以PESA 為主劑復(fù)配的無(wú)磷阻垢劑，是聚環(huán)氧琥珀酸與唑類化合物復(fù)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(chǎng)水質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2 實(shí)際應(yīng)用

無(wú)磷緩蝕阻垢劑在實(shí)際應(yīng)用中環(huán)境友好，在排放后可以迅速生物降解，對(duì)污水場(chǎng)運(yùn)行影響較?。谎h(huán)冷卻水系統(tǒng)緩釋阻垢效果控制良好；實(shí)際應(yīng)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(yīng)，提高了循環(huán)水處理的綜合效果。在目前的補(bǔ)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(shí)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(yīng)用效果

乙烯廠循環(huán)水場(chǎng)從2012年9月末清洗預(yù)膜后正式投用到2013年5月末停工檢修，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中循環(huán)水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于GB50050-2007《循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，達(dá)到中石化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)“很好”的評(píng)價(jià)級(jí)別[6]。應(yīng)用結(jié)果見(jiàn)表5。

4 結(jié)論

乙烯廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用綠色無(wú)磷緩釋阻垢劑，從清洗到預(yù)膜全部采用無(wú)磷配方進(jìn)行，循環(huán)水在濃縮倍數(shù)大于5條件下穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果及循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)均達(dá)到并優(yōu)于國(guó)標(biāo)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(biāo)。在保證循環(huán)水系統(tǒng)安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行的同時(shí)還滿足了環(huán)保排放要求，清洗、預(yù)膜期間置換排污水除了初期色度較高需進(jìn)污水場(chǎng)處理外，后期排水可以直接排放或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)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(chǎng)。在系統(tǒng)運(yùn)行8個(gè)月后，檢修時(shí)打開(kāi)生產(chǎn)裝置的碳鋼、不銹鋼和銅合金換熱器，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行，保證了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)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(jìn)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(wú)磷方案在電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)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(yùn)行配方及工業(yè)應(yīng)用研究[J].工業(yè)水處理，1999（5）：33-35.

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

［6］趙榮明，顧海峰，陳志龍. 無(wú)磷水處理方案在空分系統(tǒng)的應(yīng)用[J].冶金動(dòng)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(jí)工程師，工程碩士，1989年畢業(yè)于天津大學(xué)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。