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炼油厂循环冷却水系统存在的问题

论文类型 技术与工程 发表日期 2000-08-01
来源 《工业用水与废水》2000年第4期
作者 于战德
关键词 炼油厂 循环冷却水 冷却塔
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%。

标题:

炼油厂循环冷却水系统存在的问题

可见全文

作者:

于战德;

发布时间:

2000-8-1

出自:

《工业用水与废水》2000年 第4期

关键字:

炼油厂;循环冷却水;冷却塔

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%。

简介:

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,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,循环水呈乳白色的牛奶状,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53.089.1146.7371.9404.9
最小值11.022.020.446.629.4
平均值30.343.349.195.5122.6

  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
监测项目氯离子氯离子氯离子
最大值2.621793.022542.38320
最小值0.98901.20800.80135
平均值1.541552.241641.62182

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:
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678910678910
湿差/℃7.06.36.56.28.07.58.17.78.28.1
浓缩倍数1.451.251.371.281.661.461.651.61//

  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/tV/R
一循1400080000.57
二循1400078000.56

  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)。
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。

参考文献
  [1]齐冬子,李雪梅.TW循环冷却水计算程序简介[J].工业用水与废水,1999,30(3):19


作者简介
于战德(1967-),男,工程师?联系电话:82124437。

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