于战德
(广州石化总厂炼油厂， 广州 510726) 摘要：介绍了广石化炼油厂循环水系统中存在的问题，如炼油装置泄漏工艺介质，水耗量偏大，浓缩倍数偏低，针对存在的问题，采取一系列整改措施，使循环冷却水的浓缩倍数提高了约40％。
关键词：炼油厂；循环冷却水；冷却塔
中图分类号：TU991.4
文献标识码：B
文章编号：1009-2455(2000)04-0014-03 广石化炼油厂循环水系统共有两套装置，即：一循、二循装置。其中一循环供蒸馏（一）等旧区炼油装置冷却用水，设计循环水量14000m3/h(1985年改造后)；系统总容量8000m3/h，浓缩倍数为2.5新型化粪池 ，补充水量200m3/h；二循是供蒸馏(二）等新区炼油装置生产冷却用水，系统总容量7800m3，设计循环水量为14000m3/h，浓缩倍数为2.8，补充水量150m3/h。循环水装置是炼油厂生产的重要组成部分，随着我厂原油加工量和加工深度的提高，炼油装置工艺物料对冷换设备的腐蚀也随之加重，造成设备腐蚀穿孔，工艺物料进入循环水系统，导致循环水水质恶化。 1 循环水装置存在的问题 1.1 炼油装置冷换设备泄漏频繁
1999年下半年，由于炼油旧区装置冷换设备腐蚀泄漏严重，致使部分换热器产生不同程度的内漏，造成大量工艺介质（轻、重油品）泄漏进循环冷却水系统中，使水质受到了严重的污染，其中情况最严重的9月下旬，漏油持续长达14天，泄漏点的油含量高达1100mg/h，造成一循水质严重恶化，循环水呈乳白的牛奶状，严重影响了循环水的正常运行。
循环水中油类物质的存在，为细菌和微生物的滋生提供了营养物质。同时引起水的浊度增大，1999年10月份循环水浊度最高达404.9mg/L，严重超标(水质指标浊度值为＜20mg/L)，详见表1。 表1 1999年一循水的浊度统计 mg/L | 监测时间 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 最大值 | 53.0 | 89.1 | 146.7 | 371.9 | 404.9 | 最小值 | 11.0 | 22.0 | 20.4 | 46.6 | 29.4 | 平均值 能量水杯 | 30.3 | 43.3 | 49.1 | 95.5 | 122.6 | | | | | | |
炼油装置90%以上的水冷设备，工艺介质的压力均大于循环水侧的压力，工艺介质串入循环水系统的可能性较大；据统计，四分之三以上的冷却器工艺介质内含有较严重的腐蚀物，它们通常是硫、硫化氢、氯离子等。(渣油的硫约为1.0%，酸性气总硫为30000mg/L) ，遇水以后形成恶劣的腐蚀环境，这些是造成水冷设备腐蚀、泄漏的主要原因。表2是1999年循环水油含量较高时硫、硫化氢、氯离子的数据统计表。 表2 1999年循环水中硫、氯离子的数据统计 mg/L | 监测时间 | 8月 | 9月 | 10月 | 监测项目 | 硫 | 氯离子 | 硫 | 氯离子 | 硫 | 氯离子 | 最大值 | 2.62 | 179 | 3.02 | 254 | 2.38 | 320 | 最小值 | 0.98 | 90 | 1.20 | 80 | 0.80 | 135 | 平均值 | 1.54 | 155 | 2.24 | 164 | 1.62 | 182 | | | | | | | |
1.2 循环水的浓缩倍数偏低
本装置循环水浓缩倍数的设计值为2.5，运行中因诸多问题，造成其实际浓缩倍数较低，详见表3。造成浓缩倍数偏低的原因有以下几个方面：铆压机
1.2.1 循环水的补充水量大
炼油装置换热器的泄漏，造成水质恶化，不得不进行大量的排污、补水。因此，循环水的大量排污是影响其浓缩倍数提高的重要因素。
1.2.2 冷却塔进出口温差小
我厂冷却塔的进出塔温差设计为10℃，然而实际生产过程中，塔的进出塔温差却达不到10℃，大部分时间其温差只有7～8℃，详见表3。 表3 1998、1999年下半年一循冷却塔运行情况 | 1998年 | 1999年 | 月份 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 湿差/℃ | 7.0 | 6.3 | 6.5 | 6.2 | 8.0 | 7.5 | 8.1 | 7.7 | 8.2 | 8.1 | 浓缩倍数 | 1.45 | 1.25 | 1.37 | 1.28 | 1.66 | 1.46 | 1.65 | 1.61 | / | sky angel vol.96 / | | | 离心制丸机 | | | | | | | | |
从表3中可以看出冷却塔进出塔温差越小，其浓缩倍数越低；温差越大浓缩倍数越高。由浓缩倍数的关系式
K=P/(P-P1)=1+P1/(P-P1) (1)
分析得出，当总排污量不变时，K是蒸发水量P1的函数，即蒸发水量P1越大，浓缩倍数越高；蒸发水量越小，浓缩倍数就越低。冷却塔的蒸发水量：
P1=(0.1+0.002θ)×(t1-t2)Q%(2)
式中:t1、t2分别为循环水进、出冷却塔的水温，℃；θ为干球温度℃；Q为循环水量,t/h。
由公式(2)式可知，蒸发水量与冷却塔的进出塔温差成正比，温差越大，其蒸发水量越大，相应的浓缩倍数也越高，反之温差越小，其蒸发水量越小，相应的浓缩倍数也越低。
导致冷却塔温差过低的原因之一是循环水的富裕量过大。我厂循环水系统一循、二循的设计循环水量均为14000m3/h。而目前生产中实际的循环水量分别只有3500～6500m3/h和5000～9000m3/h，尚不足设计值的一半，冬季的循环水量则更少。
1.2.3 系统容积大
目前，我厂循环水系统 一循、二循 的保有水量过大，其贮水量详见表4。 表4 保有水量与循环水量之比 | 循环水量R/(t.h-1) | 保有水量V/t | V/R | 一循 | 14000 | 8000 | 0.57 | 二循 | 14000 | 7800 | 0.56 | | | | |
从浓缩倍数的定义K=C/C0可知，循环水中某盐的浓度的大小，将直接影响浓缩倍数的高低。
循环水中某盐的浓度随时间变化的关系式如下[1]：
LnC=LnC1-(B/V)×(t－t0)
式中：V—循环水的保有水量，m3；
B—排污量，m3；
C、C1—某盐在t-t0时刻的浓度。
从上式中可以看出，当排污量一定时，一定时间内，系统的保有水量V越大，C就越小，浓缩倍数K也越小；反之，V越大，浓缩倍数K也越大。
循环冷却水处理设计规范规定，此比值的正常水平值应达到1/3。目前，较先进的厂家已达到1/4～1/5水平，因此，保有水量偏高也是影响我厂循环水系统浓缩倍数提高的原因之一。
1.2.4 操作上的原因
① 炼油装置冷换设备 如换热器 的进出水量控制不当。实际生产中，各冷换设备的进出口阀基本上是全开的，循环冷却水在换热器内的停留时间太短，不能与工艺介质进行足够时间的热交换，无法将工艺介质的热量取走，换热效果不理想，使冷换设备的出水温度(即是冷却塔的上塔温度)过低，造成进出冷却塔的水温差小。
② 冷却塔的上塔阀门开度不足，浊物在填料层中累积。
③ 冷却塔填料陈旧、落后。目前冷却塔所用填料为1985～1987年投入使用，材质为PVC聚氯乙烯，设计寿命为10 年，而现在这批填料仍在使用，经检查发现多数填料已老化变脆，布水效果不良。 2 采取的对策 2.1 设备防腐
建立系统监测网络，对腐蚀穿孔的换热器及时切换。比如增加系统监测点及监测频次，及时发现受腐蚀的设备。
循环水管网频繁穿入工艺油品单靠“水稳技术”无法解决冷换设备的腐蚀问题，但可通过加强水冷设备的防腐工作来解决。比如，由于碳钢两侧形态各异，造成两侧腐蚀环境不能同时兼顾，目前从材质方面，无力解决碳钢水冷设备的防腐问题，但如水侧采用TH-847防腐涂料，工艺介质侧(防腐条件苛刻)采用TH-901(防腐涂料)，水冷设备平均使用寿命达6年。
2.2 加强对耗水量的管理和考核
杜绝用循环水作冲洗水；减少循环水的旁滤量和反冲洗频度；减少循环水的排污量，每8h不应超过1000t。加强对循环水地下管网的检查，防止管线因腐蚀泄漏。“飞水”严重的冷却塔加装收水器，更换填料层，减少水量的损失。
2.3 合理操作
调整换热器的进出口阀门的开度，使换热器的进口阀全开，出口阀调整至适当的开度，并随时根据装置工艺条件(负荷等)的变化而做出相应的调整，提高换热器的换热效果，使冷却塔进出塔温差得以优化。调节上塔阀的开度，使各塔布水均匀，进而使冷却塔进出塔温差接近或达到设计值。
2.4 减少系统的保有水量
适当降低冷却塔集水池的容量、冷水池的容量可减少系统的保有水量，使浓缩倍数比较快地提高。
2.4.1 降低冷却塔集水池的容量
降低冷却塔集水池的容量只能靠垫高集水池 即减少集水池深度 的方法来实现。由于集水池只起循环水的集水、缓冲功能，其容积大小对循环水本身无大影响。目前一循集水池的深度为20m，按减少0.5m计t算，集水池贮水量减少了896m3。
2.4.2 降低冷水池的水位
以一循为例，冷水池有效深度为4.35m，现正常控水位于2.5m左右，在确保冷水池内有足够水量的前提下，适当减少冷水池液位，如2.2～2.3ｍ范围内，可减少贮水量537.6m3(水位以2.2m计局部镀锡)。
2.5 改造冷却塔，提高冷却效率
提高冷却塔的冷却效率要通过避免冷却塔上塔温度过低、提高冷却塔进出塔水温差等手段来达到目的。即除了靠生产操作上的调整、优化外(比如调节好冷换设备进出口阀门的开度等)，最有效的手段就是改进冷却塔的填料、收水器等。如1999年初的炼油新区大检修中，我们将冷却塔原设计收水器、填料，改造成为沧州填料厂生产的双功能重波收水器、填料，使二循装置的飘水量大大减少，节水效果明显。
此外，我们对一循装置的仪表控制系统进行了技术改造，实现了微机控制，使冷却塔的操作得以改善，减少了工艺管理的工作量，提高了车间的工艺技术水平。
通过采取以上措施，循环冷却水的浓缩倍数已提高至2.2～2.3。系统运行正常。 | 
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