国内新型煤化工行业循环水先进节水技术

摘要：本文对国内新型煤化工行业循环水先进节水技术进行了梳理，并将各种技术的技术背景、技术原理或方案、技术特点、应用效果、技术来源一一进行分析。

关键词：国内 新型煤化工 循环水 先进 节水

中国石油和化学工业协会预计，“十二五”和“十三五”期间中国乙烯产能的增速将分别达到4.9%和5.6%。尽管如此，乙烯仍然无法满足下游市场的需求，2010年和2020年的自给率只有56.4%和62.1%。以“煤”补“油”生产低碳烯烃，是保证国家能源安全的重要途径之一。因此，应该重点支持开展煤化工示范工程的大型企业，加快先进技术产业化应用，不断创新和完善技术，提高能源转化效率、降低水耗和能耗、降低生产成本，实现能源资源的可持续发展。生产煤化工产品过程中，用水量是非常大的，煤化工在用水方面正面临严峻考验，节水降耗是当务之急。

1、水平衡测试分析及监测技术

1.1 技术背景

国外大型炼化企业基本实现了水平衡测试的自动化和常态化，对水平衡测试结果的分析和总结也已经实现了无纸化。我国炼化企业水平衡测试的技术基础薄弱，技术手段落后，无法实现国家要求的每年一次的水平衡测试工作。

1.2 技术原理或方案

该软件对企业的各个用水单元用水量可进行自动测试、数据采集、数据平衡及技术指标计算对比等。该软件对数据的处理做到与MES对接，从公用工程系统自动采集数据，根据水平衡图中用水设备的逻辑关系，自动进行水平衡计算。

1.3 技术特点

（1）可提高水平衡测试数据处理的效率；（2）可实现数据自动统计和指标计算；（3）可对企业用水情况进行分析评价。

该项技术适用于厂区装置信息化程度高、数据采集系统完备的炼化企业。

1.4 应用效果

大庆某石化公司的应用效果显示，对大庆某石化进行夏季和冬季两种典型生产状态下的水平衡测试，平衡误差率小于5%，并利用该软件进行数据分析，提出了优化改造方案9项，可以节约新鲜水用量22.61%。

2、地下水管网阴极保护技术

2.1 技术背景

炼化企业地下水管网的铺设基本采用钢管，其最大缺陷是在自然环境中易产生腐蚀，从而导致管网泄漏。目前，地下管网阴极保护技术已经普遍应用于输油管道的防腐保护，但用于水管网的案例较少。

2.2 技术原理或方案

阴极保护有强制电流和牺牲阳极两种基本方法。强制电流阴极保护系统又称为外加电流系统，是在被保护管道周围同一电解质环境中埋设辅助阳极，通过一直流电源以辅助阳极为阳极，以被保护管道为阴极，构成供电回路，将直流电通向被保护的金属管道，使被保护金属管道强制变成阴极以实施阴极保护。牺牲阳极法是由电位较负的活泼金属或合金材料制成牺牲阳极，当它与被保护的管道连接时，自身发生优先反应，从而抑制管道的腐蚀。

2.3 技术特点

该技术运行维护简单、投资成本较低、可从根本上降低金属管道的腐蚀问题，适用于水管网大量采用地下敷设、且管网周围土壤环境腐蚀性较高的企业及城市。

2.4 应用效果

大庆某石化公司应用水管网阴极保护技术后，管地电位达到-0.910～-1.525V（要求

3、循环冷却水监测及控制技术

3.1 技术背景

国内炼化企业循环水场大部分还在采用实验室水质监测+人工投加药剂的操作方式，这种方式存在分析手段落后、药剂投加调节滞后等缺陷，使得循环水场浓缩倍数不能达标或波动频繁。

3.2 技术原理

（1）采用多功能磷缓蚀剂，抑制阴极腐蚀及碳酸钙结垢，可以代替锌盐和钼，降低重金属用量，同时含磷量较低。标记荧光物附于缓蚀剂上被加入冷却水中，系统每6秒检测其浓度，根据浓度变化自动调节药剂投加量。

（2）采用高应力分散剂聚合物进行结垢物、沉积物的控制，荧光标记物附在聚合物分子上，系统每6秒检测其浓度，根据聚合物浓度变化自动进行阻垢药剂投加。

（3）在冷却水中加入生物荧光示踪剂，利用示踪剂与微生物发生酶化反应而使示踪剂荧光信号发生变化的特征，来监测水中微生物同时调节杀生剂的投加量。

3.3 技术特点

（1）改变了传统的预计或标准加药的方式，根据系统应力波动和冷却水中药剂的活性组分浓度进行监测和控制，可实现提前控制。

（2）应用荧光技术进行检测，控制系统加药，节省药剂，降低循环水药剂成本。

3.4 应用效果

在吉林某石化公司应用后，循环水场浓缩倍数提高到6。同时，循环水的浊度、COD、氯离子及粘附速率等技术指标都保持在可控范围内，腐蚀速率出现明显下降。换热器优良率达到95%。

4、冷却塔蒸发水汽回收技术

4.1 技术背景

循环水开式冷却塔运行时，循环水通过空气与水的接触传热和蒸发散热进行降温，冷却塔水汽蒸发量较大，在高浓缩倍数运行情况下，循环水补水的60%-80%都被蒸发消耗掉。因此，将冷却塔的蒸发水回收，可大幅降低炼化企业新鲜水用量。

4.2 技术原理

CRECT蒸发水汽回收装置利用环境大气与冷却塔塔顶饱和蒸汽的温差，采用热管原理和合成热导新材料，集降温凝水、亲水聚结、疏水集水等新技术于一身，实现了塔顶蒸汽的回收。

CRECT蒸发水汽回收装置采用进风系统与微热管技术协同实现降温作用。将冷凝模块置于冷却塔内除水器上部的过饱和高温湿空气中，通过热管导热的高效性在环境冷风和高温饱和湿空气之间快速、高效地传递热量，在冷凝模块中实现饱和蒸汽的降温凝结。同时CRECT冷却塔水蒸汽回收系统采用合成超亲水材料作为凝结核在冷凝模块中来实现亲水凝结的作用，凝结效率得到极大的提高。为了加速水的收集，防止水膜热阻的产生，又采用了疏水收集新技术。实现冷凝模块中水的快速导出，以完成整个收水过程。从而实现本项目冷却塔蒸汽的回收。

CRECT蒸发水汽回收装置将冷凝模块置于冷却塔内收水器上部的过饱和高温湿空气中，具有特殊结构的冷凝模块利用环境空气与饱和湿空气的温差，以环境大气为冷源对饱和蒸汽进行降温凝结。通过热导新材料导热的高效性在环境冷风和高温饱和湿空气之间快速、高效地传递热量，使饱和湿空气始终保持过饱和状态从而在冷凝模块中实现饱和蒸汽的凝结。

同时CRECT冷却塔水蒸汽冷凝模块采用合成超亲水材料作为凝结核在冷凝模块中来实现亲水凝结的作用，凝结效率得到极大的提高。为了加速水的收集，防止水膜热阻的产生，材料又结合了疏水收集技术。实现冷凝模块中水的快速导出，以完成整个收水过程。从而实现本项目冷却塔蒸汽的回收。

4.3 技术特点

（1）系统的水汽回收率可达到循环水蒸发量的20%以上；

（2）收水水质优良，可以作为软化水使用；

（3）投资少，运行费用低，改造不需设备停产，对冷却塔性能影响小；

该项技术适用于寒冷干燥的北方地区的企业。

4.4 应用效果

该项技术已应用于燕山某石化公司。凝水回收量占蒸发量的21.0%，回收水水质达到二级蒸馏水标准。冷却塔效率达到原设计的97.5%。

5、循环水系统漏油监测技术

5.1 技术背景

目前监测生产装置循环水系统是否泄漏，仍然是采用人工观察和定时多点采水样，到化验室分析的办法监测。这种方式有非常大的滞后性，在装置发生泄漏的初期很难发现。一旦通过人工分析的办法发现了泄漏，整个循环水的水质已经变得很差了，需要大量的新鲜水来补充、置换，从而造成新鲜水的浪费。

5.2 技术原理

该技术核心为光电采样技术，利用红外光在穿过含油水时除了产生透射外，还会产生散射的特性。光电采样器发出的红外光对水中的油粒子具有很高的敏感度，而对水中夹带的固体粒子和其他可溶性物质不敏感。

5.3 技术特点

（1）对水中油份含量的检测分辨率达到2mg/L；

（2）设备具有数据远传及防爆功能；

该项技术适用于换热器使用时间久、换热器漏油事故频发的炼化企业。

5.4 应用效果

该项技术实际应用效果显示，能及时准确的显示循环水回水中的油份含量变化，并对装置漏油事故进行及时报警，对查找漏油点换热器起到初步定位的作用，使装置人员能及时切除漏油的循环水回水管线，避免了因漏油监测不及时导致的循环水场水质置换，为企业节省了大量的新鲜水。

6、结语

我国09年10月21日颁布的《石油和化工产业振兴支撑技术指导意见》明确指出，要积极发展新型煤化工技术，即以煤气化为龙头，推动产业发展和技术升级，依托煤制烯烃、煤制油、煤制甲烷、煤制乙二醇等煤化工示范工程，以实现对部分石油的间接和直接替代。而大部分新型煤化工工程，都在缺水的西北地区。节水已是新型煤化工工程必不可少的一项重要措施。本文列出的均为新型节水技术，可大大减少循环水的使用量。

参考文献

[1]伍振毅，宋宗文.我国工业节水技术创新的研究进展 工业水处理 2006 第26卷第12期 21-24页.

[2]曲顺利，张勇，朱艳艳.煤制甲醇节水技术分析 化学工程 2010 第38卷第10期 65-68页.

[3]齐永红，段宝民，扈广发，靳文礼.煤化工项目节水技术的发展方向.