石化行業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)處理研究論文
石化行業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水質(zhì)處理研究全文如下：
我國是一個(gè)缺水大國，石油企業(yè)又是用水大戶，冷卻水的用水量在總用水量的90%左右，節(jié)約冷卻水的用量是企業(yè)至關(guān)重要，而循環(huán)使用又是節(jié)約冷卻水的最有效措施，因此從節(jié)能、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保角度考慮，冷卻水都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是石化行業(yè)中最為常用工藝。但是，在該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行過程中常常會(huì)出現(xiàn)如下問題：
1)冷卻水在循環(huán)過程中由于蒸發(fā)造成系統(tǒng)水量的損失，發(fā)生濃縮作用，使水中的鈣、鎂等離子的濃度增高而析出，在管道及換熱器的內(nèi)表面結(jié)垢，導(dǎo)致?lián)Q熱器的傳熱效率下降，系統(tǒng)管道斷面減小，甚至堵塞管道。
2)冷去水從在冷卻他的冷卻過程，實(shí)際上是一種曝氣過程，既能散除水中的二氧化碳，又能溶解空氣中的氧氣，使水的堿度升高，碳酸鈣沉淀，溶解的氧又能對(duì)金屬管道產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。
3)冷卻水在與空氣接觸過程中，空氣中灰塵、泥沙、微生物等混入循環(huán)水中，在管道表面形成污垢;另外，混入的細(xì)菌和藻類等在循環(huán)水系統(tǒng)中生長繁殖，形成黏垢，即會(huì)堵塞管道，降低換熱器傳熱效率，又會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生生物性腐蝕。
基于以上問題，使循環(huán)水水質(zhì)在運(yùn)行過程中逐步惡化，對(duì)換熱器等設(shè)備造成危害。因此，對(duì)循環(huán)水水質(zhì)的處理對(duì)整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)十分重要。
1 循環(huán)水處理概述
1.1 結(jié)垢控制
結(jié)構(gòu)控制的主要方法有兩類：第一類是控制循環(huán)水中結(jié)垢的可行性或趨勢(shì)，如減少鈣鎂離子濃度、降低水的pH 值或堿度。
1.1.1 排污法：減少濃縮倍數(shù)
經(jīng)常排放循環(huán)水系統(tǒng)中累積的污水量，減少循環(huán)水中的鹽類等雜質(zhì)的濃度，控制濃縮倍數(shù)來防止結(jié)垢。對(duì)于新鮮水充足的地區(qū)，控制排污量3%～5%，有助于減少結(jié)垢。
1.1.2 酸化法：降低補(bǔ)充水的碳酸鹽硬度采用酸化法將碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)化為溶解度較高的非碳酸鹽硬度。當(dāng)循環(huán)水中鈣硬度與堿度之和大于1 100 mg/L，且穩(wěn)定指數(shù)小于3.3 時(shí)，宜采用加酸處理。其化學(xué)反應(yīng)式如下：
Ca(HCO3)2 +H2SO4→CaSO4 +2CO3↑+2H2O
Mg(HCO3)2 +HCl→MgCl2 +2CO3↑+2H2O
1.1.3 投加阻垢劑
向水中投加化學(xué)藥劑,使水中的碳酸鈣等處于過飽和的亞穩(wěn)定狀態(tài)，提高水的極限碳酸鹽硬度。阻垢劑具有靜電排斥作用，使顆粒間相互排斥，呈分散狀態(tài)懸浮在水中，增加了碳酸鈣在水中的溶解作用，使硬垢變軟、垢層松軟。常用的阻垢劑有聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸鹽聚羧酸類聚合物等。
1)聚磷酸鹽——循環(huán)水中使用的是六磷酸鈉和三聚磷酸鈉，他們既有阻垢作用，有又緩蝕作用。六磷酸鈉的投加量一般控制在1～5 mg/L, 三聚磷酸鈉加藥量控制在1～5 mg/L。
2)有機(jī)磷酸(鹽)——有機(jī)磷酸及其鹽類具有良好的阻垢作用，它的性質(zhì)與聚磷酸鹽相似，但比聚磷酸鹽穩(wěn)定，即使較高溫度下也不宜水解。有機(jī)膦酸(鹽)也同時(shí)具有緩蝕和阻垢的作用。有機(jī)磷酸(鹽)投加量一般控制在 1～5 mg/L。
1.2 微生物控制
微生物和藻類的生長會(huì)產(chǎn)生黏垢，黏垢導(dǎo)致腐蝕和污垢，因此如何控制微生物的滋生對(duì)循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定有很重要的作用。其控制方法有以下幾種：
1.2.1 對(duì)補(bǔ)充水的進(jìn)行前處理
經(jīng)過處理的補(bǔ)充水，不僅可以去除懸浮物，而且可以去除部分細(xì)菌。
1.2.2 增加旁濾設(shè)施
使部分循環(huán)水通過過濾，可以有效的除去系統(tǒng)中的部分懸浮物及藻類。大、中型循環(huán)冷卻系統(tǒng)常采用石英砂過濾器進(jìn)行旁濾處理。小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可采用濾芯過濾器處理。一般旁濾處理的水量占循環(huán)水量的1%～5%。
1.2.3 投加殺生劑。
通常投加的殺生劑可分為氧化型及非氧化型等。
目前常用的氧化殺生劑有氯及次氯酸鹽等。氯具有殺生能力，價(jià)格低廉，來源方便等優(yōu)點(diǎn)，一般氯的投加量控制在0.5～1.0 mg/L，余氯控制在0.1～0.5 mg/L 左右。
二氧化氯的殺生能力較強(qiáng)，殺生作用較氯快，藥劑持續(xù)時(shí)間長。投加量控制在0.2～0.6 mg/L，剩余總的有效氯控制在0.2～0.4 mg/L 左右。非氧化型殺生劑具有如下優(yōu)點(diǎn)：高效、廣譜、低毒，pH 值適用范圍廣;對(duì)剝離微生物粘泥有較好的作用，且不與阻垢劑、緩蝕劑不相互干擾;易于降解。非氧化型殺生劑常與氧化類殺生劑一起使用。常用非氧化型殺生劑包括：氯酚類、季銨鹽類等。
1.3 循環(huán)水的濃縮倍數(shù)對(duì)水質(zhì)、補(bǔ)水量的影響循環(huán)冷卻水含鹽量與補(bǔ)充水含鹽量之比稱作濃縮倍數(shù)。
如果排污量大，N 值小，則補(bǔ)充水量和水處理藥劑耗量較大，并且會(huì)由于藥劑濃度不足而難控制腐蝕。適當(dāng)減少系統(tǒng)的排水水量和補(bǔ)充水量，增大N 值，可節(jié)約用水和水處理藥劑，減少對(duì)環(huán)境的污染。但是，如果過分提高N，會(huì)導(dǎo)致冷卻水含鹽量顯著增大，有結(jié)垢或腐蝕的危害。通常情況下敞開系統(tǒng)的設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)不宜小于5.0，且不應(yīng)小于3.0，直冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)不應(yīng)小于3.0。
1.4 循環(huán)水系統(tǒng)的清洗、預(yù)膜
盡管采用如上的方法可以有效的避免結(jié)垢、腐蝕等危害，但是，在系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，系統(tǒng)中仍會(huì)形成一層沉積物。另外，系統(tǒng)剛剛安裝完畢后，管道中會(huì)存有鐵銹、泥沙等雜質(zhì)，因此在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行前或每次停檢時(shí)對(duì)系統(tǒng)的清洗十分必要，常用的清洗方法可分為物理清洗和化學(xué)清洗。
物理清洗主要包括人工清洗、風(fēng)洗、水洗等;化學(xué)清洗包括酸洗、堿洗和絡(luò)合劑清洗等，其中酸洗一般采用5%～15%的鹽酸配合一些緩蝕劑，如苯胺、烏洛托品等;堿洗常用強(qiáng)堿性或堿性藥劑做為清洗劑，兩種清洗方式交替使用;絡(luò)合劑清洗劑有聚磷酸鹽、乙二胺乙酸(EDTA)等，絡(luò)合劑清洗腐蝕小、費(fèi)用高，往往用于兩次停檢之間的不停車清洗。
預(yù)膜是在清洗后，系統(tǒng)運(yùn)行之前，通過投加預(yù)膜藥劑，使金屬表面形成一層保護(hù)膜，以減緩系統(tǒng)的腐蝕，預(yù)膜劑一般采用系統(tǒng)投加的緩蝕劑配方，亦可以根據(jù)需要采用專門的預(yù)膜劑配方。
2 結(jié) 論
敞開式循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中常常伴隨著結(jié)垢、腐蝕及微生物等一系列問題，通過投加緩蝕阻垢劑，殺生劑等藥劑并結(jié)合旁濾、排污、補(bǔ)水等措施，可有效的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。另外，在系統(tǒng)的運(yùn)行初期及停檢大修時(shí)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行清洗、預(yù)膜也對(duì)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的作用。