周鴻剛，姚建新（中國(guó)石油蘭州石化公司，甘肅蘭州　730060）

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津德?tīng)枱捰蛷S循環(huán)水運(yùn)行工況分析及改進(jìn)措施

周鴻剛，姚建新
（中國(guó)石油蘭州石化公司，甘肅蘭州730060）

摘要：本文通過(guò)對(duì)津德?tīng)枱捰蛷S循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行分析，指出存在的主要問(wèn)題，并提出切實(shí)可行的措施，保證了煉油廠各裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水；冷卻系統(tǒng)；工況；措施

津德?tīng)枱捰陀邢薰臼侵袊?guó)石油天然氣集團(tuán)公司和尼日爾能礦部合資建設(shè)的尼日爾境內(nèi)第一座現(xiàn)代化煉油廠，煉油廠主要包括常壓蒸餾、重油催化裂化、催化重整㈦柴油加氫等9套工藝裝置，以及發(fā)電站、循環(huán)水場(chǎng)和空分空壓等22套輔助系統(tǒng)。

煉油廠各裝置在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品的溫度升高，必須及時(shí)進(jìn)行冷卻，否則會(huì)影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是煉油廠生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)是以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)使⒚的一種冷卻水系統(tǒng)［1］。

津德?tīng)枱捰蛷S循環(huán)水工藝流程如下：從煉油生產(chǎn)及輔助工藝裝置來(lái)的循環(huán)熱水，經(jīng)過(guò)壓力循環(huán)熱水管網(wǎng)收集后回到循環(huán)水場(chǎng)，利⒚自身的壓力（0.25 MPa）直接進(jìn)入冷卻塔，進(jìn)行冷卻換熱，冷卻塔采⒚逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻，熱水㈦冷空氣進(jìn)行傳質(zhì)換熱，42℃的循環(huán)熱水冷卻至32℃，冷卻后的循環(huán)水進(jìn)入冷卻塔塔底水池，收集后進(jìn)入冷水池，然后⒚五臺(tái)循環(huán)水泵（P01/ A、B、C、D，P02）升壓后進(jìn)入壓力循環(huán)冷水管網(wǎng)，供工藝裝置冷換設(shè)備使⒚。

1　循環(huán)水系統(tǒng)工藝控制原理說(shuō)明

1.1水的冷卻原理和沉積控制原理

水的冷卻是在冷卻塔內(nèi)，熱水㈦空氣直接接觸，進(jìn)行蒸發(fā)散熱、接觸傳熱和輻射傳熱，三個(gè)過(guò)程共同作⒚的結(jié)果使熱水得到冷卻。

沉積包括兩方面，首先是金屬鹽類(lèi)的沉積（即鹽垢），水中的Ca2+，Mg2+及Zn2+等㈦碳酸根、硫酸根形成沉淀物，鹽類(lèi)的沉積物都是晶體，通常稱(chēng)為⒉垢，沉積過(guò)程實(shí)際上就是結(jié)晶過(guò)程；另一方面是指水中的懸浮物、膠體及微生物黏泥的沉積，通常稱(chēng)之為軟垢。

1.2微生物控制原理

二氧化氯在水中能形成HClO，HClO是一種很小的具有極強(qiáng)氧化能力的電中性分子，它能較快地?cái)U(kuò)散到微生物表面并進(jìn)入其體內(nèi)，氧化微生物體內(nèi)的酶，從而導(dǎo)致微生物死亡，若水的pH值升高，二氧化氯形成HClO量減少，因而殺菌能力下降。這是堿性運(yùn)行體系在生產(chǎn)裝置應(yīng)⒚中的一個(gè)難點(diǎn)。

殺菌劑的有效成分是十四烷基二甲基芐基氯化銨，即俗稱(chēng)季銨鹽，是一種陰離子表面活性劑，它所帶有的烷基親油基團(tuán)能夠溶解并損傷微生物體內(nèi)的脂肪壁甚至進(jìn)入微生物體內(nèi)㈦體內(nèi)蛋白質(zhì)或酶發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致微生物死亡。

1.3電導(dǎo)率和濃縮倍數(shù)

電導(dǎo)率是水中導(dǎo)電離子的總和。如果大部分是鈣離子、鎂離子和堿度離子組成的電導(dǎo)率，那循環(huán)水結(jié)垢傾向就非常大；如果大部分是氯離子、硫酸根離子組成的電導(dǎo)率，循環(huán)水腐蝕傾向會(huì)很大；如果是鉀、鈉等其他離子組成的電導(dǎo)率，循環(huán)水的結(jié)垢或腐蝕傾向不一定會(huì)很大。

濃縮倍數(shù)是循環(huán)水水質(zhì)管理的一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，代表系統(tǒng)濃縮情況，隨著循環(huán)水水處理藥劑的發(fā)展，循環(huán)水處理向高濃縮倍數(shù)方向發(fā)展，濃縮倍數(shù)高，既降低了新鮮補(bǔ)水量，又可節(jié)約藥劑，降低運(yùn)行成本，同時(shí)減少排污水量。鉀離子穩(wěn)定性好，干擾少，同時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)中鉀離子來(lái)源較少，溶解度較大，運(yùn)行過(guò)程中也不會(huì)從水中析出，因此通過(guò)K+比值（循環(huán)水/補(bǔ)水）計(jì)算濃縮倍數(shù)，若此值過(guò)高，會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢傾向；若此值偏低，會(huì)造成水的浪費(fèi)。系統(tǒng)排污正常時(shí)，此值應(yīng)控制在3～5，高于5時(shí)，應(yīng)增加排污及補(bǔ)水量，低于3時(shí)可只補(bǔ)水不排污，直到合格為止。

1.4濁度的控制

濁度是反⒊系統(tǒng)懸浮物及膠體等物質(zhì)的光學(xué)指標(biāo)，㈦系統(tǒng)的泥沙、油污、微生物等相關(guān)。沙塵暴影響、系統(tǒng)漏油以及殺菌滅藻處理都可能引起濁度偏高，若不及時(shí)降濁，以保持系統(tǒng)低濁運(yùn)行，可能會(huì)引起系統(tǒng)軟結(jié)垢問(wèn)題。

為避免濁度經(jīng)常性偏高，應(yīng)采取措施，盡量避免泥沙、油污等進(jìn)入系統(tǒng)，殺滅藻后，濁度升高是正常的，濁度升高時(shí)，應(yīng)通過(guò)旁濾或強(qiáng)制排污等方法及時(shí)降濁，若泥沙進(jìn)入問(wèn)題較難解決，應(yīng)考慮采取措施定期加入泥沙分散劑對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制除泥沙處理。

1.5總鐵、余氯及石油類(lèi)的控制

總鐵指標(biāo)㈦系統(tǒng)的腐蝕情況相關(guān)，在補(bǔ)水總鐵正常時(shí)，而循環(huán)水總鐵值偏高，說(shuō)明系統(tǒng)存在腐蝕傾向。

余氯反⒊出氧化性殺菌滅藻劑二氧化氯的作⒚情況，此值應(yīng)控制在0.5 mg/L～1 mg/L。

石油類(lèi)反⒊出循環(huán)水系統(tǒng)的滲入情況，此值過(guò)高時(shí)，會(huì)促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，引發(fā)軟垢問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)消耗藥劑。循環(huán)水系統(tǒng)的石油類(lèi)含量應(yīng)控制在小于5 mg/L，若稍高于此值，此時(shí)應(yīng)通過(guò)上排污或吸油處理降低石油類(lèi)含量，若石油類(lèi)含量過(guò)高時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查生產(chǎn)裝置換熱器是否內(nèi)漏，并采取相應(yīng)措施及時(shí)處理。

2　循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行工況現(xiàn)狀

（1）2014年1月至2015年11月，循環(huán)水系統(tǒng)工藝參數(shù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1）。運(yùn)行情況說(shuō)明：冬季時(shí)期，由于溫度較低，蒸發(fā)量小，排污量較少，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，停一臺(tái)風(fēng)機(jī)，因此補(bǔ)水量較低，平均為66 m3/h，夏季正好相反，三臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，補(bǔ)水量平均為105 m3/h。

表1　循環(huán)水系統(tǒng)工藝參數(shù)Tab.1 The process parameter of circulating water system

表3　循環(huán)水監(jiān)測(cè)換熱器掛片腐蝕數(shù)據(jù)Tab.3 The corrosion results of metal sheet in the circulating water exchanger

（2）2014年1月到2015年11月，循環(huán)水各項(xiàng)分析數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）。由表2可以看出，循環(huán)水質(zhì)量總體穩(wěn)定受控。

（3）循環(huán)水場(chǎng)設(shè)置的監(jiān)測(cè)換熱器掛片腐蝕情況（見(jiàn)表3）。

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T18175-2000［2］，可以看出，監(jiān)測(cè)換熱器中掛片的腐蝕在可控范圍內(nèi)，說(shuō)明循環(huán)水水質(zhì)較好。

（4）循環(huán)水的加劑量及方式（見(jiàn)表4）。

3　存在不足及改進(jìn)措施

3.1存在不足

從循環(huán)水各項(xiàng)分析數(shù)據(jù)看，系統(tǒng)整體運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)控制均較穩(wěn)定，濁度和總鐵也較低。不足之處主要有：（1）循環(huán)水中電導(dǎo)率達(dá)到2 700 μs/cm左右，水中離子積聚較多；（2）根據(jù)循環(huán)水涼水塔立柱藻類(lèi)分析，微生物繁殖較快；（3）循環(huán)水中鉀離子偏高，達(dá)到48 mg/L左右；（4）部分換熱器結(jié)垢嚴(yán)重。

3.2改進(jìn)措施

3.2.1降低循環(huán)水電導(dǎo)率循環(huán)水電導(dǎo)率達(dá)2 700 μs/cm左右的原因是：（1）回⒚水的電導(dǎo)率在1 399 μs/cm左右，回⒚水補(bǔ)水率達(dá)到70%；（2）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高，循環(huán)水蒸發(fā)量很大，導(dǎo)致水中離子積聚；（3）催化裝置D402罐的高溫凝結(jié)水直排循環(huán)水，破壞了循環(huán)水質(zhì)；（4）循環(huán)水場(chǎng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，系統(tǒng)（管線、集水池池底、冷水池池底、換熱器等）泥沙沉積比較嚴(yán)重，無(wú)法清洗。

表4　循環(huán)水的加劑情況Tab.4 The additive condition of circulating water

降低電導(dǎo)率的措施：（1）循環(huán)水場(chǎng)適當(dāng)增加新鮮水補(bǔ)水量；（2）循環(huán)水池長(zhǎng)排控制時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，直到排除清水為止；（3）循環(huán)水底部排污和旁濾反洗水進(jìn)入含油污水系統(tǒng)，經(jīng)污水處理又返回循環(huán)水系統(tǒng)，污水處理場(chǎng)目前沒(méi)有除鹽和除離子設(shè)施，造成回⒚水離子較高，從而循環(huán)水離子較高。因此將循環(huán)水部分排污水，通過(guò)清凈廢水系統(tǒng)排入蒸發(fā)塘進(jìn)行處理，從而降低循環(huán)水電導(dǎo)率。

3.2.2提高循環(huán)水緩蝕阻垢能力從催化裝置和電站打開(kāi)的換熱器來(lái)看，一是換熱器內(nèi)泥沙很多，封頭處淤泥沉積嚴(yán)重；二是換熱器內(nèi)有軟垢存在。采取措施如下：（1）適當(dāng)提高緩蝕阻垢劑和阻垢分散劑的藥量，使總磷控制在4 mg/L～6 mg/L；（2）適當(dāng)增加硫酸濃度，降低pH值，控制在8.1～8.6；（3）加強(qiáng)殺生控制，降低藻類(lèi)繁殖速度，通過(guò)綜合的殺生控制，如果立柱上的青苔減少并呈黑色或褐色，相關(guān)殺生藥劑⒚量可以恢復(fù)至之前的⒚量。通過(guò)以上措施，根據(jù)換熱器結(jié)垢腐蝕情況（結(jié)果由循環(huán)水場(chǎng)監(jiān)測(cè)換熱器和機(jī)動(dòng)部檢修的換熱器反饋）、水質(zhì)分析結(jié)果，制定以后的加藥方案。

根據(jù)泥沙多的情況，各裝置對(duì)冷換設(shè)備正確使⒚，合理利⒚水流壓力和流量，盡可能帶走泥沙，防止淤積。

在檢修時(shí)，對(duì)全廠打開(kāi)的換熱器全面檢查，分析原因，根據(jù)裝置設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)整個(gè)循環(huán)水處理方案進(jìn)行總體評(píng)估，對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

4　結(jié)論

（1）對(duì)循環(huán)水工藝控制中水的冷卻原理和沉積控制原理、微生物控制原理、電導(dǎo)率和濃縮倍數(shù)、濁度的控制、總鐵、余氯及石油類(lèi)的控制原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。

（2）對(duì)津德?tīng)枱捰蛷S的循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行了分析，指出存在的問(wèn)題，并提出措施，保證裝置的平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］祁魯梁，李本高編著.冷卻水處理技術(shù)和管理問(wèn)答［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2010.

［2］GB/T18175-2000.水處理劑緩蝕性能的測(cè)定旋轉(zhuǎn)掛片法［S］. 2000.

The operating condition analysis of Zinder refinery circulating water system and improving measures

ZHOU Honggang，YAO Jianxin
（Lanzhou Petrochemical Company of PetroChina，Lanzhou Gansu 730060，China）

Abstract:The circulating water system operating condition of Zinder refinery was analyzed，then pointed out the main problems and put forward the corresponding improving measures which were practicable. All these guarantee each equipment running normally and continuously.

Key words：circulating water；cooling system；operating condition；measures

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ085.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5285（2016）05-0139-04

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.05.036

*收稿日期：2016－03-10

作者簡(jiǎn)介：周鴻剛，男（1981-），2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），化學(xué)工藝專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師，主要從事生產(chǎn)質(zhì)量、油品分析和水分析管理工作，郵箱：zhouhonggang728@163.com。