加酸運行提高我廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)的

加酸運行提高我廠循環(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)及補水現(xiàn)狀，提出加酸運行能有效提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)并簡述加酸運行的必備條件。

關(guān)鍵字：加酸廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)近兩年來隨著經(jīng)濟發(fā)展水的用量越來越大,缺水問題也越來越嚴重。烏魯木齊石化公司地處我國西北部，西北部屬我國缺水地區(qū)，這一問題尤為突出。為緩解缺與經(jīng)濟發(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)將會有效的提高水的重復利用率。面對缺水的嚴峻形式，進一步提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)也是勢在必行。1我廠水質(zhì)現(xiàn)狀及分析我公司共7套循環(huán)水場，其中化肥廠兩套循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水量大，補充水量占化肥廠新水用量的70％左右，一化循環(huán)水場循環(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行，近兩年由于補水鈣硬度和總堿度仍在增加，同時提高濃縮倍數(shù)減少新水用量的需求日趨迫切，因此我們就此問題展開研究。1.1補水現(xiàn)狀表1補水水質(zhì)表項目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可看出我廠補水水質(zhì)堿度、硬度高。以這樣的補水水質(zhì)計算（按照行業(yè)普遍認同的標準：自然偏堿性運行鈣硬＋堿度≤900mg/L我廠循環(huán)水濃縮倍數(shù)最好為3.0倍，不超過3.5倍。1.2以飽和指數(shù)判斷表2飽和指數(shù)的計算結(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嚴重結(jié)垢k=5309.005.853.72嚴重結(jié)垢飽和指數(shù)的判斷標準：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)垢趨勢越大，這也說明個別溫度要求高的換熱器易于結(jié)垢。補水飽和指數(shù)大于0，判斷我廠補水屬結(jié)垢型水質(zhì)。濃縮倍數(shù)在3和5倍時，L.S.I顯示這時水質(zhì)均嚴重結(jié)垢。1.3各循環(huán)水場現(xiàn)狀表32003年1～6月各循環(huán)水場水質(zhì)數(shù)據(jù)(平均值)項目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)情況下會達到1100mg/L。也就是說現(xiàn)在濃縮倍數(shù)已達到藥劑的極限，再提高濃縮倍數(shù)并繼續(xù)自然偏堿性運行，將有系統(tǒng)結(jié)垢的危險，濃縮倍數(shù)已無再提升的余地。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行，由于鈣硬度和堿度過高，濃縮倍數(shù)難以再繼續(xù)提高，否則將有結(jié)垢的危險。針對此類水質(zhì)要提高濃縮倍數(shù)，目前國內(nèi)主要采用2種工藝處理:2.1第一種工藝新水經(jīng)過預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（簡稱預處理工藝）該工藝具有處理效果好可以在高濃縮倍數(shù)運行，綜合處理費用低的特點，但要增加設(shè)備投資。2.2第二種工藝新水不經(jīng)預處理，循環(huán)水在加酸控制pH值條件下加藥處理工藝（簡稱加酸工藝）。該工藝主要是對補入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的高硬度高堿度水質(zhì)不進行降硬降堿處理，直接加入到循環(huán)水中，再將一定量的無機酸加入循環(huán)水中，使循環(huán)水的pH值嚴格控制在7.5～8.0之間，用緩蝕效果好的水處理劑進行處理，從而達到提高循環(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)下運行，綜合處理費用低的特點。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，同時由于pH值降低，使水的腐蝕性增強，因此對于加酸處理方案，配方應具有優(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。但當濃縮倍數(shù)提到一定高度時由于水中腐蝕性離子Cl-、SO42-等的增加所帶來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)備狀況又比較復雜，這樣會同時存在腐蝕與結(jié)垢。所以若將水質(zhì)從結(jié)垢性轉(zhuǎn)化為腐蝕性，只控制腐蝕相對會簡單些。加酸運行從另一方面說也就是將結(jié)垢型水質(zhì)轉(zhuǎn)化為腐蝕性水質(zhì)。2.3補充說明循環(huán)水補水中摻入部分冷凝水也可以降低水中硬度和堿度，從而提高這類水質(zhì)的濃縮倍數(shù)。冷凝水用于循環(huán)水補水屬高質(zhì)水低用，但在現(xiàn)階段冷凝水富余又無全部回收的相應措施的情況下這樣使用也是可行的。另外水質(zhì)差的工藝冷凝液或解析水用于循環(huán)水，會對系統(tǒng)帶來很大影響，如尿素解析水必然會或多或少含有尿素，這樣殺菌措施跟不上，必然會給系統(tǒng)帶來腐蝕?？紤]我廠水質(zhì)條件和現(xiàn)時可行性，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試驗過程3.1靜態(tài)阻垢試驗表4靜態(tài)試驗結(jié)果實驗條件恒溫水浴70℃,,濃縮2倍,藥劑XF-2加量70/(mmg/L)初始鈣mg/L394.0*462.0*初始堿度mg/LL400500控制pH8.58.88.58.8阻垢率%70.447.253.538.1由試驗結(jié)果可得出：初始鈣375mg/L濃縮2倍相當于濃縮倍數(shù)達到5倍，控制pH值低于8.5，藥劑阻垢率可達到70.4％，而控制pH值低于8.8藥劑阻垢率僅47.2。說明加酸對降低結(jié)垢趨勢非常有效。3.2旋轉(zhuǎn)掛片實驗表5旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實驗結(jié)果結(jié)果分析：7#、8#驗證了提高濃縮倍數(shù)，腐蝕速率會有所下降；加酸調(diào)pH值的1#～6#鈣保持率均在90%以上，而自然運行的7#、8#鈣保持率在80%多，說明加酸能有效地減少結(jié)垢；pH值控制越低試片腐蝕越嚴重，說明采用加酸運行對藥劑的緩蝕性能要求高。3.3動態(tài)模擬實驗表6實驗條件和結(jié)果12實驗條件控制pH值8.4～8.98.0～8.5管內(nèi)流速：0.99～1.0m//s進出口溫差差：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動模實驗結(jié)果分析試管的腐蝕速率和粘附速率均達到小型動態(tài)模擬實驗評價標準的好級，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。加酸確實能夠有效的減少結(jié)垢。4采用加酸運行的必備條件⑴采用加酸運行系統(tǒng)最好具備自動加酸系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)pH值的穩(wěn)定并減少人員的操作量，加酸時要避免局部pH過高或過低。⑵水穩(wěn)劑的選擇也是非常重要的。提高濃縮倍數(shù)會使藥劑在水中停留時間增加，因此要求藥劑的穩(wěn)定性好。加酸運行堿度降低又要求藥劑緩蝕性能好。⑶加酸運行對日?？刂茥l件要求較高，一旦發(fā)生異常需要強大的技術(shù)力量做后盾，因此要求做好前期的各種試驗，積累大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保方案的可行性。另外，實驗室的試驗條件與現(xiàn)場實際有很大的出入，存在許多不確定因素，還