加酸運(yùn)行提高我廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)的

加酸運(yùn)行提高我廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)的研究

摘要：分析我烏石化公司幾套循環(huán)水系統(tǒng)及補(bǔ)水現(xiàn)狀，提出加酸運(yùn)行能有效提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)并簡(jiǎn)述加酸運(yùn)行的必備條件。

關(guān)鍵字：加酸廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)近兩年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水的用量越來(lái)越大,缺水問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。烏魯木齊石化公司地處我國(guó)西北部，西北部屬我國(guó)缺水地區(qū)，這一問(wèn)題尤為突出。為緩解缺與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾，節(jié)約水資源，今年我公司制定工業(yè)水管理制度規(guī)定水的重復(fù)利用率＞90%，循環(huán)水是工業(yè)用水的主要部分占其中80%以上，所以提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)將會(huì)有效的提高水的重復(fù)利用率。面對(duì)缺水的嚴(yán)峻形式，進(jìn)一步提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)也是勢(shì)在必行。1我廠水質(zhì)現(xiàn)狀及分析我公司共7套循環(huán)水場(chǎng)，其中化肥廠兩套循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水量大，補(bǔ)充水量占化肥廠新水用量的70％左右，一化循環(huán)水場(chǎng)循環(huán)水量36000m3，保有水量10000m3濃縮倍數(shù)保持在3.5～4.0之間，系統(tǒng)一直采用少量加酸偏堿性的方式運(yùn)行，近兩年由于補(bǔ)水鈣硬度和總堿度仍在增加，同時(shí)提高濃縮倍數(shù)減少新水用量的需求日趨迫切，因此我們就此問(wèn)題展開(kāi)研究。1.1補(bǔ)水現(xiàn)狀表1補(bǔ)水水質(zhì)表項(xiàng)目pHCa2+Mg2+總堿Cl－SO42-SiO22000.3月8.05149.635.4141.134.156.615.02001.3月7.83145.049.0153.338.577.714.02002.4月8.08153.562.7161.549.593.312.22004.4月7.91176.663.8163.259.3889.613.9從表1可看出我廠補(bǔ)水水質(zhì)堿度、硬度高。以這樣的補(bǔ)水水質(zhì)計(jì)算（按照行業(yè)普遍認(rèn)同的標(biāo)準(zhǔn)：自然偏堿性運(yùn)行鈣硬＋堿度≤900mg/L我廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)最好為3.0倍，不超過(guò)3.5倍。1.2以飽和指數(shù)判斷表2飽和指數(shù)的計(jì)算結(jié)果（以一化肥廠循環(huán)水為例）總?cè)芙夤腆w：350mg/L鈣硬：180mg/L總堿:160mg/L濃縮倍數(shù)溫度℃pHpHS判斷k=1808.006.881.12結(jié)垢506.941.06結(jié)垢307.270.73結(jié)垢k=3308.706.312.39嚴(yán)重結(jié)垢k=5309.005.853.72嚴(yán)重結(jié)垢飽和指數(shù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)：L.S.I＝pH～pHS，L.S.I＞0為結(jié)垢，L.S.I＜0為腐蝕，L.S.I＝0為不腐蝕不結(jié)垢狀態(tài)。由上表結(jié)果可知：隨著溫度的升高飽和指數(shù)越大，結(jié)垢趨勢(shì)越大，這也說(shuō)明個(gè)別溫度要求高的換熱器易于結(jié)垢。補(bǔ)水飽和指數(shù)大于0，判斷我廠補(bǔ)水屬結(jié)垢型水質(zhì)。濃縮倍數(shù)在3和5倍時(shí)，L.S.I顯示這時(shí)水質(zhì)均嚴(yán)重結(jié)垢。1.3各循環(huán)水場(chǎng)現(xiàn)狀表32003年1～6月各循環(huán)水場(chǎng)水質(zhì)數(shù)據(jù)(平均值)項(xiàng)目pH濃縮倍數(shù)鈣硬總堿濁度總磷化纖廠8.953.7610.6444.13.095.95電廠8.803.3504.1398.73.823.9煉油三循8.802.8548.6471.713.25.9一化循環(huán)水8.603.7610.3360.23.55.7由表中數(shù)據(jù)顯示各廠循環(huán)水的鈣硬＋堿度均已突破900mg/L，尤其是化纖廠循環(huán)水夏季多數(shù)情況下會(huì)達(dá)到1100mg/L。也就是說(shuō)現(xiàn)在濃縮倍數(shù)已達(dá)到藥劑的極限，再提高濃縮倍數(shù)并繼續(xù)自然偏堿性運(yùn)行，將有系統(tǒng)結(jié)垢的危險(xiǎn)，濃縮倍數(shù)已無(wú)再提升的余地。2可采取的措施分析從以上分析可知我廠這幾套循環(huán)水系統(tǒng)按照自然濃縮偏堿性的方式運(yùn)行，由于鈣硬度和堿度過(guò)高，濃縮倍數(shù)難以再繼續(xù)提高，否則將有結(jié)垢的危險(xiǎn)。針對(duì)此類(lèi)水質(zhì)要提高濃縮倍數(shù)，目前國(guó)內(nèi)主要采用2種工藝處理:2.1第一種工藝新水經(jīng)過(guò)預(yù)處理降低堿度和硬度，循環(huán)水在自然pH條件下加藥處理工藝（簡(jiǎn)稱(chēng)預(yù)處理工藝）該工藝具有處理效果好可以在高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，綜合處理費(fèi)用低的特點(diǎn)，但要增加設(shè)備投資。2.2第二種工藝新水不經(jīng)預(yù)處理，循環(huán)水在加酸控制pH值條件下加藥處理工藝（簡(jiǎn)稱(chēng)加酸工藝）。該工藝主要是對(duì)補(bǔ)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的高硬度高堿度水質(zhì)不進(jìn)行降硬降堿處理，直接加入到循環(huán)水中，再將一定量的無(wú)機(jī)酸加入循環(huán)水中，使循環(huán)水的pH值嚴(yán)格控制在7.5～8.0之間，用緩蝕效果好的水處理劑進(jìn)行處理，從而達(dá)到提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)的目的。該工藝具有處理效果較好，可以在較高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，綜合處理費(fèi)用低的特點(diǎn)。降低循環(huán)水的pH值，大大減弱了水質(zhì)的結(jié)垢傾向。但是由于硫酸的加入，水中腐蝕性離子硫酸根離子增加，同時(shí)由于pH值降低，使水的腐蝕性增強(qiáng)，因此對(duì)于加酸處理方案，配方應(yīng)具有優(yōu)異的緩蝕性能。循環(huán)水提高濃縮倍數(shù)后水中Ca2+、總堿度會(huì)增加，從而使循環(huán)水的pH值升高，使水的飽和指數(shù)升高，腐蝕傾向減小。但當(dāng)濃縮倍數(shù)提到一定高度時(shí)由于水中腐蝕性離子Cl-、SO42-等的增加所帶來(lái)的腐蝕也將難以控制。這樣既要求水穩(wěn)劑要阻止結(jié)垢又要控制腐蝕是比較困難，系統(tǒng)設(shè)備狀況又比較復(fù)雜，這樣會(huì)同時(shí)存在腐蝕與結(jié)垢。所以若將水質(zhì)從結(jié)垢性轉(zhuǎn)化為腐蝕性，只控制腐蝕相對(duì)會(huì)簡(jiǎn)單些。加酸運(yùn)行從另一方面說(shuō)也就是將結(jié)垢型水質(zhì)轉(zhuǎn)化為腐蝕性水質(zhì)。2.3補(bǔ)充說(shuō)明循環(huán)水補(bǔ)水中摻入部分冷凝水也可以降低水中硬度和堿度，從而提高這類(lèi)水質(zhì)的濃縮倍數(shù)。冷凝水用于循環(huán)水補(bǔ)水屬高質(zhì)水低用，但在現(xiàn)階段冷凝水富余又無(wú)全部回收的相應(yīng)措施的情況下這樣使用也是可行的。另外水質(zhì)差的工藝?yán)淠夯蚪馕鏊糜谘h(huán)水，會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)很大影響，如尿素解析水必然會(huì)或多或少含有尿素，這樣殺菌措施跟不上，必然會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)腐蝕。考慮我廠水質(zhì)條件和現(xiàn)時(shí)可行性，我們決定采用加酸控制pH值條件下加藥處理的工藝路線但先保守將pH值控制在8.0以上。3試驗(yàn)過(guò)程3.1靜態(tài)阻垢試驗(yàn)表4靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)條件恒溫水浴70℃,,濃縮2倍,藥劑XF-2加量70/(mmg/L)初始鈣mg/L394.0*462.0*初始?jí)A度mg/LL400500控制pH8.58.88.58.8阻垢率%70.447.253.538.1由試驗(yàn)結(jié)果可得出：初始鈣375mg/L濃縮2倍相當(dāng)于濃縮倍數(shù)達(dá)到5倍，控制pH值低于8.5，藥劑阻垢率可達(dá)到70.4％，而控制pH值低于8.8藥劑阻垢率僅47.2。說(shuō)明加酸對(duì)降低結(jié)垢趨勢(shì)非常有效。3.2旋轉(zhuǎn)掛片實(shí)驗(yàn)表5旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果分析：7#、8#驗(yàn)證了提高濃縮倍數(shù)，腐蝕速率會(huì)有所下降；加酸調(diào)pH值的1#～6#鈣保持率均在90%以上，而自然運(yùn)行的7#、8#鈣保持率在80%多，說(shuō)明加酸能有效地減少結(jié)垢；pH值控制越低試片腐蝕越嚴(yán)重，說(shuō)明采用加酸運(yùn)行對(duì)藥劑的緩蝕性能要求高。3.3動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)表6實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果12實(shí)驗(yàn)條件控制pH值8.4～8.98.0～8.5管內(nèi)流速：0.99～1.0m//s進(jìn)出口溫差差：12℃濃縮倍數(shù)：4.55～5.0試管腐蝕速率mmm/a0.04300.0521試管粘附速率mmcm12.618.173.3.1動(dòng)模實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析試管的腐蝕速率和粘附速率均達(dá)到小型動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的好級(jí)，2#系統(tǒng)控制pH值低腐蝕速率高于1#系統(tǒng)但粘附僅8.17mcm。加酸確實(shí)能夠有效的減少結(jié)垢。4采用加酸運(yùn)行的必備條件⑴采用加酸運(yùn)行系統(tǒng)最好具備自動(dòng)加酸系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)pH值的穩(wěn)定并減少人員的操作量，加酸時(shí)要避免局部pH過(guò)高或過(guò)低。⑵水穩(wěn)劑的選擇也是非常重要的。提高濃縮倍數(shù)會(huì)使藥劑在水中停留時(shí)間增加，因此要求藥劑的穩(wěn)定性好。加酸運(yùn)行堿度降低又要求藥劑緩蝕性能好。⑶加酸運(yùn)行對(duì)日常控制條件要求較高，一旦發(fā)生異常需要強(qiáng)大的技術(shù)力量做后盾，因此要求做好前期的各種試驗(yàn)，積累大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保方案的可行性。另外，實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)條件與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際有很大的出入，存在許多不確定因素，還