循环水系统水质恶化处理方案

循环水系统水质恶化处理方案

摘要：劣质原油成为炼油厂的加工对象，增加了工艺物料的腐蚀速率，加大了循环水系统泄漏的概率。泄漏导致水质恶化，加剧腐蚀的进一步发生，所以及时快速地查到泄漏点并及时切除，应在泄漏后采取对应措施、调整工艺，维持系统正常运行。

关键词：循环水系统；泄漏；水处理方案

随着劣质原油成为炼油厂的主要加工对象，强腐蚀性的物质对换热设备的腐蚀增加了物料泄漏的几率，换热设备介质泄漏是炼油厂普遍存在的问题，对于循环水系统，泄漏会导致整个系统受到影响，所以及时快速查到泄漏设备并及时处理非常重要。

1. 物料泄漏对检测项目的影响

换热设备介质的泄漏导致整个循环水系统水质恶化，使设备发生严重的腐蚀和沉积危害，所以及时快速查到泄漏点并及时处理非常重要。一般物料发生泄漏后，对循环水会的颜色、气味、浊度、PH、余氯、总铁、油含量、COD、溶解氧等检测项目有直接影响，其中浊度、PH和余氯的测定相对便捷，因此成为对泄漏判断的主要途径，见表1：

表1 各种物料泄漏对检测项目的影响

经验的积累和日常数据的掌握能有效判断泄漏并处理，建立系统的循环水泄漏台账至关重要。

物料的泄漏会有时对水质分析造成干扰，使分析数据不准确。如：

用钼酸铵分光光度法测定总磷时，由于悬浮物和有机物的大量增加，分析时水样需经中速滤纸过滤，在蒸干冒白烟过程中有机物可能碳化变黑，这时应加亚硫酸钠微沸后进行过滤。

用邻联甲苯胺本色法测定余氯时，可能会有测得的余氯值高于实际值的情况发生，此时可将水样敞口放置4小时后再进行测定，如余氯仍旧很高，则判断泄漏物料对余氯的测定造成干扰。

2. 水质恶化时的主要控制指标

当循环水系统受到物料泄漏后，打破原来在循环水系统所建立的抑制腐蚀、污垢沉积和微生物繁殖的平衡，在短时间内水质迅速恶化。微生物的增加和化学黏泥的形成会加快生物腐蚀和垢下腐蚀；酸性介质的泄漏会引起PH降低，加快腐蚀速度；黏泥和油膜使缓蚀剂很难在金属表面形成保护膜。一旦发生泄漏，会加剧水冷器的腐蚀，造成恶性循环，此时需主要控制循环水系统的PH、总磷和余氯。

通过对2013年某循环水系统的PH、SI、总磷、总铁和腐蚀速率等数据的分析，见表2：

表2

通过比较回水挂片平均腐蚀速、稳定指数SI和总铁含量三者曲线，见图1

图1

不难发现，三者呈正比，其中稳定指数和总铁含量的曲线吻合度较高，回水挂片平均腐蚀速度的数值由检测换热器测得，个别数据因监测换热器存在检维修的情况而发生偏差，但总体趋势还是与稳定指数和总铁含量相似。

PHs=(9.3+A+B)-(C+D)·······················式1 SI=2PHs-PH ···························式2 式中A为总溶解固体系数，B为温度系数，C为钙硬度系数，D为M总碱度系数；

SI<3.9——严重结垢倾向

3.9

6.0

7.5——腐蚀为主

SI>7.5——严重腐蚀倾向

结合式1和式2，得出结论：提高PH使SI降低，则能有效抑制腐蚀。

通过比较稳定指数SI和总磷含量曲线，见图2

图2

两者呈反比，则说明提高总磷的含量能有效抑制腐蚀倾向。

3. 黏泥剥离方案的选择

由于黏泥和油膜附着管壁，使缓蚀剂很难在金属表面形成保护膜，系统正常运行可能会受到较大影响，因此需要选用剥离性能较强的药剂来维持系统的正常运行。对比高化炼油区域的3套循环水场的黏泥特性，见表3：

表3

回水挂片附着速度和污垢热阻2#循环水和4#循环水比较接近，而3#循环水的数值与二者有明显不同。在对3套循环水场进行化学清洗时也发现，在投加S-326（季铵盐+戊二醛复配）剥离时，2#循环水场浊度上升很快，4小时内从25FTU上升到75FTU，但下降速度也快，一般在18小时以内就下降至20FTU，说明黏泥比较松散、不致密，在剥离过程中容易被药剂渗透，分子量可能较大，所以容易沉积在池底，浊度下降迅速。同样，4#循环水场在剥离时也有类似现象。观察热水池表面和回水挂片，2#循环水的黏泥也与4#循环水的黏泥相似。而3#循环水的黏泥剥离效果较差，需在剥离时添加黏泥分散剂 WL-16才能有效剥离，可以判断其为两种不同的黏泥种类。因此在黏泥剥离方案的选择上需注意以下几点：

1)采用非氧化性剥离剂集中剥离时，剥离物需在短期内通过旁滤彻底过滤。但在节能

减排的要求下，容易造成二次沉积，降低剥离的效果。因此需尽量选用低剂量长周期的剥离剂，使其剥离效果能长期维持，剥离物与旁滤量达到平衡，减少排水的压

力。

2)原有的非氧化性剥离剂与各类氧化性杀菌剂都会产生拮抗效应，因此投加的部分药

剂不能充分发挥效果，造成浪费。因此需选用和氧化性杀菌剂能产生复配协同作用的剥离剂，充分发挥各种药剂的作用，在控制成本的前提下，有效提高剥离效果和杀菌效果。

3)清洗剥离后必须进行预膜，即清洗结束后在活化金属表面迅速形成一层薄而致密的

保护膜、并抑制设备在水中的初始腐蚀，同时为下一步正常运行时的低剂量处理打下良好的基础。

3. 针对气体泄漏的在线监测

循环水系统中发生气体泄漏会消耗循环水中余氯，破坏管壁保护膜，且对生产安全存在极大隐患。目前排查生产装置是否泄漏气体的主要方法是人工到每套装置的循环回水总管上采样，将采样管防止在水杯中，观察是否有气泡。此方法简单易行，但在采样点较多的大型炼化区域，此法耗时，且经常在气体泄漏后一段时间，引起循环水浊度升高、余氯降低，发现异常之后再进行采样，不能在第一时间发现泄漏点。

可在各套生产装置的循环水回水管线顶部开孔并接引出管，引出管中放置电导电极，一旦发生气体泄漏，引出管会被气泡充满，则电极测不到电导，即能表明有气体泄漏。此法简单、费用较低，且能在线监测回水电导率，可谓一举多得，如图3：

图3

电极

循环水回水管段

4. 处理措施

针对循环水物料泄漏，一般可采取以下措施：

1)尽可能快速排查并及时切除泄漏源。

2)在无法及时排查切掉泄漏源时需对循环水系统加大补水和旁滤。但如果浊度过高或

泄漏大量油类，应停止旁滤，放置石英砂受到污染而失效，应排放至污水处理系统。

控制浓缩倍数＜2.5。若水面上有大面积油体，需人工打捞。

3)调整缓蚀阻垢剂的投加量，总磷的控制指标由7.0mg/L调整为＞9.0mg/L；余氯的控

制指标＞0.7mg/L。但如果泄漏物料是乙烯类，应停止加氯，避免生产大量化学黏泥，应投加非氧化性杀菌剂异噻唑啉酮衍生物；可配合投加季铵盐+戊二醛复配黏泥剥离剂和消泡剂以改善黏泥附着情况；增加碳酸氢钠，调整循环水PH＞8.0。

4)当物料泄漏结束后，可对循环水系统进行彻底黏泥剥离、化学清洗并重新预膜，或

根据实际情况进行补膜。

5.处理措施的优化和发展方向

当物料发生泄漏后，能查出泄漏源并及时切除是最佳的控制手段，但由于查漏手段的局限性以及生产需要，有时无法及时查出泄漏源或者不能在短时间内切除。此时只有增加排污，降低污染物浓度，投加大量的水处理药剂，这是迫不得已的控制手段。但在现今环保减排的要求下，这种控制方法既不经济，又对污水处理厂造成压力。作为临时控制手段，可通过污染物分离，提高水质，见图4：

图4

充分利用好现有的漏油报警仪和DCS系统，将各种信息共享，并增设其余在线分析系统，尽可能在第一时间发现泄漏源，在无法短时间内切除泄漏源的情况下通过添加药剂并过滤，改进现有的砂滤型过滤器，引入压缩空气管线和蒸汽管线，在物泄漏的时候

增加空气擦洗，在泄漏油类物料时增加蒸汽清洗，避免了高浊度循环水和油类物质对普通砂滤器的污染。并且能减少加入药剂后大量反洗砂滤的排水量，节省水资源和药剂的同时也能降低污水系统的压力。

参考文献：

1. 严瑞瑄，水处理剂应用手册，北京；化学工业出版社

2. 周本省，工业水处理技术，北京；化学工业出版社

3. 丁桓如吴春华龚云峰闻人勤，工业用水处理工程，北京；清华大学出版社

4. 郑淳之，水处理剂和工业循环冷却水系统分析方法，北京；化学工业出版社