梁宏偉，于德俠，李洋銘

(中國(guó)石油吉林石化公司 乙二醇廠(chǎng)，吉林 吉林 132022)

中國(guó)石油吉林石化公司乙二醇廠(chǎng)循環(huán)水系統(tǒng)主要為乙二醇裝置、環(huán)氧乙烷裝置、空分裝置提供冷卻水。1992年建成投產(chǎn)，目前，循環(huán)水系統(tǒng)共有2個(gè)水場(chǎng)，1#水場(chǎng)總循環(huán)水量為9 000 m3/h，系統(tǒng)保有水量為3 000 m3；2#循環(huán)水場(chǎng)總循環(huán)水量為4 000 m3/h，系統(tǒng)保有水量為2 000 m3。

從動(dòng)力一廠(chǎng)進(jìn)入乙二醇廠(chǎng)的2B水管線(xiàn)為廠(chǎng)內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)各吸水池進(jìn)行補(bǔ)水。吸水池內(nèi)水經(jīng)過(guò)加藥處理后進(jìn)入乙二醇、環(huán)氧乙烷、空分等裝置進(jìn)行熱量交換。經(jīng)過(guò)熱交換的循環(huán)水進(jìn)入橫流式冷卻塔進(jìn)行冷卻，冷卻后的水回到系統(tǒng)內(nèi)各吸水池。

近年來(lái)由于公司整體戰(zhàn)略的調(diào)整和市場(chǎng)需求的變化，乙二醇裝置和環(huán)氧乙烷裝置均有大幅改造，乙二醇裝置生產(chǎn)能力由最初一乙二醇10萬(wàn)t/a，二乙二醇9 570 t/a，提高到一乙二醇15.87萬(wàn)t/a，二乙二醇1.34萬(wàn)t/a，同時(shí)還聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧乙烷5萬(wàn)t/a；環(huán)氧乙烷裝置由最初設(shè)計(jì)的4萬(wàn)t/a提高到5.8萬(wàn)t/a。下游裝置產(chǎn)量的增加導(dǎo)致了循環(huán)水系統(tǒng)提供冷量的嚴(yán)重不足。通過(guò)工藝優(yōu)化，應(yīng)用新技術(shù)，提高裝置工作效率，解決了冷量不足的問(wèn)題，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1 循環(huán)水裝置存在的問(wèn)題

1.1 水場(chǎng)化冰管冬季有積冰

冬季水場(chǎng)化冰管處積冰，使循環(huán)水換熱效果降低，導(dǎo)致水場(chǎng)冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷增加，工業(yè)電消耗增加。

1.2 循環(huán)水運(yùn)行問(wèn)題

1.2.1 循環(huán)水濃縮倍數(shù)不合格

乙二醇廠(chǎng)循環(huán)水系統(tǒng)采用高濃縮倍數(shù)(5～7)運(yùn)行。由于下游裝置熱負(fù)荷、塔池排污和用戶(hù)停車(chē)等綜合因素影響，濃縮倍數(shù)一直保持下限水平運(yùn)行，時(shí)有不合格情況發(fā)生，加大了排污量、2B水補(bǔ)水量和藥劑消耗量，同時(shí)加大了下游裝置換熱器結(jié)垢可能性。

針對(duì)循環(huán)水濃縮倍數(shù)不合格的情況進(jìn)行原因分析如下。

(1) 實(shí)際運(yùn)行時(shí)循環(huán)水出入水場(chǎng)溫差Δt達(dá)不到設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)值Δt=10 ℃，實(shí)際運(yùn)行中Δt平均值為5.26 ℃。熱負(fù)荷不足，蒸發(fā)量過(guò)小造成濃縮倍數(shù)難以提高。

(2) 循環(huán)水為調(diào)整pH值、COD等指標(biāo)，存在20～50 t/h的排污損失。這些排污損失一定程度上降低了濃縮倍數(shù)。

1.2.2 換熱器發(fā)生堵塞

在水場(chǎng)塔池出口處放有格柵，用來(lái)阻礙填料碎片進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)堵塞換熱器。每隔一段時(shí)間都會(huì)對(duì)格柵進(jìn)行清理。但在清理過(guò)程中，原本因出口的負(fù)壓吸附在格柵上的填料碎片和雜質(zhì)在抽離負(fù)壓區(qū)后脫落，進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，導(dǎo)致?lián)Q熱器堵塞，使換熱效果嚴(yán)重降低，影響下游裝置正常運(yùn)行生產(chǎn)。

1.2.3 換熱器換熱效果不好

在下游裝置清理完封頭處填料碎片后發(fā)現(xiàn)換熱器換熱效果仍達(dá)不到設(shè)計(jì)值，下游裝置仍需靠下限操作，不利于下游裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 循環(huán)水旁濾部分

目前1#水場(chǎng)旁濾器為壓縮空氣攪拌式旁濾器。由于乙二醇廠(chǎng)空分裝置將部分停車(chē)，廠(chǎng)內(nèi)無(wú)壓縮空氣來(lái)源。導(dǎo)致1#水場(chǎng)旁濾裝置無(wú)法正常進(jìn)行反洗操作，無(wú)法達(dá)到旁濾部分運(yùn)行目的。

2 裝置優(yōu)化措施及效果

2.1 化冰管?chē)娝绞礁脑?/h3>

循環(huán)水化冰管為玻璃鋼材質(zhì)，原工藝為向內(nèi)噴射以保證水場(chǎng)填料層下方溫度高于0 ℃，避免填料層掛冰導(dǎo)致填料層墜落。通過(guò)對(duì)化冰管改造由原來(lái)的向內(nèi)噴射改成向外噴射，在噴射口處增設(shè)擋板形成水幕，同時(shí)在水場(chǎng)平臺(tái)安裝圍擋，以減少水幕暴露在空氣中的面積，減少熱量損失。這樣化冰管?chē)娮煳挥诒貐^(qū)內(nèi)，能保證化冰管?chē)娮觳唤Y(jié)冰，同時(shí)又能保證填料層內(nèi)部溫度在0 ℃以上，符合工藝設(shè)計(jì)要求。改造前后化冰管?chē)娝疽鈭D見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 原化冰管?chē)娝疽鈭D

圖2 改造后的化冰管?chē)娝疽鈭D

2.2 循環(huán)水運(yùn)行

2.2.1 降低排污量，提高蒸發(fā)量，提高濃縮倍數(shù)

(1) 適當(dāng)關(guān)小回水上塔閥門(mén)。1#循環(huán)水場(chǎng)上塔水量由原來(lái)的9 000 m3/h降至7 000 m3/h；2#循環(huán)水場(chǎng)上塔水量由原來(lái)的4 000 m3/h降至3 000 m3/h。1#循環(huán)水泵出口壓力由原來(lái)的0.5 MPa升高至0.53 MPa，2#循環(huán)水泵出口壓力由原來(lái)的0.46 MPa升高至0.49 MPa。在熱負(fù)荷不變的情況下，通過(guò)循環(huán)水量的減少使Δt增加，從而提高濃縮倍數(shù)。但需注意，在減少循環(huán)水流量時(shí)，循環(huán)水流速不可過(guò)低，應(yīng)大于等于0.75 m/s。流速過(guò)低，將導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生沉積與結(jié)垢[1]。

(2) 將排污量降到10 t/h以下。

(3) 在回水溫度指標(biāo)范圍允許的情況下，適當(dāng)增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，增加水場(chǎng)蒸發(fā)量，以此來(lái)提高濃縮倍數(shù)。

優(yōu)化調(diào)整后的1#、2#循環(huán)水場(chǎng)運(yùn)行情況見(jiàn)表1。

表1 優(yōu)化調(diào)整后1#、2#循環(huán)水場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)表

從表1中可以清晰的看到隨著流量的減少，循環(huán)水溫差Δt從原來(lái)的5 ℃和3 ℃逐漸升到8.5 ℃，而濃縮倍數(shù)逐漸從5.02和4.32升高到6.42和5.78，完全達(dá)到了工藝要求的5～7的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 加裝自動(dòng)格柵除污機(jī)，避免換熱器堵塞

在水場(chǎng)塔池出口處增設(shè)自動(dòng)格柵除污機(jī)以替代原來(lái)的格柵。自動(dòng)格柵除污機(jī)可以有效避免在雜質(zhì)離開(kāi)負(fù)壓區(qū)后脫落進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)造成換熱器堵塞的情況發(fā)生。更換自動(dòng)格柵除污機(jī)后，下游裝置進(jìn)行換熱器清洗時(shí)發(fā)現(xiàn)封頭處填料明顯減少，基本沒(méi)有填料堵塞換熱器，換熱效果得到提高。

2.2.3 進(jìn)行清洗預(yù)膜，提高換熱器換熱效率

排除了填料堵塞換熱器的因素之后，換熱器仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情況。主要是由于管線(xiàn)內(nèi)電腐蝕、化學(xué)腐蝕嚴(yán)重和管線(xiàn)內(nèi)生物粘泥積累導(dǎo)致管線(xiàn)傳熱系數(shù)變小導(dǎo)致的。

通過(guò)對(duì)水場(chǎng)進(jìn)行不停車(chē)化學(xué)清洗，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的鐵銹、生物粘泥和藻類(lèi)進(jìn)行清洗。向系統(tǒng)中加入預(yù)膜劑，使系統(tǒng)管線(xiàn)上形成一層致密的抗氧化膜。從而提高系統(tǒng)管線(xiàn)的耐腐蝕性。

經(jīng)過(guò)清洗預(yù)膜后，預(yù)膜期間所加測(cè)試掛片取出后在陽(yáng)光下有明顯的色暈，用NaCl和CuSO4配置的測(cè)試溶液進(jìn)行滴定，銅析出的時(shí)間較長(zhǎng)，為17 s和15 s，均大于規(guī)定要求的10 s[2]。說(shuō)明清洗預(yù)膜效果較好，換熱器換熱效果得到提高。

2.3 對(duì)旁濾器進(jìn)行改造，保證旁濾裝置運(yùn)行正常

循環(huán)水裝置有2套旁濾系統(tǒng)：從1#水場(chǎng)8#線(xiàn)回水引出一股水流入旁濾器中進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的水回到1#循環(huán)水場(chǎng)。在需要反洗時(shí)停止加入循環(huán)水，打開(kāi)工業(yè)水和壓縮空氣閥門(mén)，對(duì)旁濾器進(jìn)行反洗；從2#水場(chǎng)8#線(xiàn)回水管引出一條管線(xiàn)連到2#水場(chǎng)旁濾器上，8#線(xiàn)回水流過(guò)旁濾器進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后返回2#水場(chǎng)吸水池，2#水場(chǎng)旁濾器為自動(dòng)式砂濾旁濾器，反洗操作不需要壓縮空氣。通過(guò)對(duì)1#循環(huán)水場(chǎng)旁濾器入口和出口進(jìn)行改造，將入口改至2#水場(chǎng)東側(cè)旁濾器入口，在2#東側(cè)旁濾器出口引出一條管線(xiàn)去往1#水場(chǎng)吸水池。改造后，使1#水場(chǎng)循環(huán)水仍可以正常進(jìn)行旁濾工序。改造后，2個(gè)水場(chǎng)指標(biāo)均沒(méi)發(fā)生大幅波動(dòng)，且均在工藝要求范圍內(nèi)。改造前后循環(huán)水旁濾流程圖見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 原循環(huán)水旁濾流程圖

圖4 優(yōu)化后的循環(huán)水旁濾流程圖

2.4 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)化冰管?chē)娝绞礁脑?，使化冰管不再結(jié)冰，不需要進(jìn)行打冰?；芨脑烨埃磕暧?0 d需用高臺(tái)車(chē)對(duì)水場(chǎng)進(jìn)行打冰處理，高臺(tái)車(chē)為3 000元/班，節(jié)約費(fèi)用90×3 000÷10 000=27萬(wàn)元。

通過(guò)對(duì)循環(huán)水場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化，濃縮倍數(shù)得到提高，節(jié)約工業(yè)水消耗118.5萬(wàn)t/a。工業(yè)水單價(jià)為0.71元/t，節(jié)約費(fèi)用118.5×0.71=84.14萬(wàn)元。

通過(guò)對(duì)水場(chǎng)出口加裝自動(dòng)格柵除污機(jī)和對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行清洗預(yù)膜，廠(chǎng)內(nèi)60臺(tái)換熱器不再需要清理，清理費(fèi)用為3 000元/臺(tái)，節(jié)約費(fèi)用3 000×60÷10 000=18萬(wàn)元。

通過(guò)對(duì)旁濾系統(tǒng)的改造，節(jié)省工業(yè)水消耗200 t/d。工業(yè)水單價(jià)為0.71元/t，每年可節(jié)約費(fèi)用365×200×0.71÷10000=5.18萬(wàn)元

共計(jì)節(jié)約費(fèi)用134.32萬(wàn)元，同時(shí)減少了工業(yè)污水的排放，符合國(guó)家節(jié)能減排政策，具有明顯的社會(huì)效益。

3 結(jié) 論

通過(guò)采取以上措施，消除了循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)因長(zhǎng)周期運(yùn)行而暴露出的問(wèn)題。循環(huán)水系統(tǒng)再未出現(xiàn)同類(lèi)現(xiàn)象，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)化運(yùn)行。同時(shí)裝置效率得到提高，保證了下游裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 馬雙忱,郭鐵甲.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)提高濃縮倍率節(jié)水途徑分析[J].工業(yè)水處理,2010,30(2)∶1-3.

[2] 齊冬子.敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006∶22-24.