氯碱化工行业中冷却水的循环工艺研究

氯碱化工行业中冷却水的循环工艺研究

张学森 1 张东元 2

德州实华化工有限公司 山东省德州市 253000

摘要：随着我国经济社会的快速发展，水的供需矛盾更加突出，水资源短缺已成为经济社会可持续发展的重要制约因素。本文通过对循环冷却水系统的类型、工艺、现状及提高冷却水浓缩倍数的方法进行了阐述以供参考。

关键词：氯碱化工业；冷却水循环系统

在化工行业甚至是公共服务行业领域里，其生产过程中会产生大量的冷却水，而这些冷却水会引起腐蚀、结垢和粘泥等有害的物质，对整个系统不仅增加了不必要的能源的消耗甚至会减少制冷设备的寿命，长此以往就会大大提高企业和服务部门的生产成本，不利于可持续发展。因此冷却水的循环工艺研究就显得极其重要。

1循环冷却水系统的类型

1.1敞开式循环冷却水系统

敞开式循环水处理设备冷却系统在敞开式循环水处理设备冷却系统中，冷却水用过后也不是立即排放掉，而是收回循环再用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。为了维持各种矿物质和离子含量稳定在某一个定值上，必须对系统补充一定量的冷却水，通常称作补充水;并排出一定量的浓缩水，通称排污水这种敞开式循环水处理设备冷却系统要损失一部分水，但与直流冷却水系统相比，可以节约大量的冷却水，且排污水也相应减少。因此不论从节约水资源，还是从经济和保护环境的观点出发，都应设法降低各类工厂的冷却水用量，减少排污水量，限制使用直流冷却水系统，尽可能推广采用敞开式循环冷却水系统。

1.2封闭式循环冷却水系统

封闭式系统的设计和运行也较为复杂。二氧化碳的逸散和换热设备中物料的泄漏;也改变循环水的水质。为此,循环冷却水常需处理，包括沉积物控制、腐蚀控制和微生物控制。处理方法的确定常与补给水的水量和水质相关，与生产设备的性能也有关。当采用多种药剂时，要避免药剂间可能存在的化学反应。封闭式循环冷却水系统采用封闭式冷却设备，循环水在管中流动，管外通常用风散热。除换热设备的物料泄漏外，没有其他因素改变循环水的水质。为了防止在换热设备中造成盐垢，有时冷却水需要软化（见水的软化）。为了防止换热设备被腐蚀，常加缓蚀剂；采用高浓度、剧毒性缓蚀剂时要注意安全，检修时排放的冷却水应妥善处置。

1.3直流循环冷却水系统 在直流循环水处理设备冷却系统中，冷却水仅仅通过换热设备一次，用过后水就被排放掉。因此，它的用水量很大，而排出水的温升却很小，水中各种矿物质和离子含量基本上保持不变。这种冷却水系统不需要其他冷却水构筑物，因此投资少、操作简便，但是冷却水的操作费用大，而且不符合当前节约使用水资源的要求。随着国内各项节水政策的制定，这种系统会被逐步淘汰。

2冷却水的循环工艺

针对上述的情况，业界人士进行研究，针对出现的问题具体分析，对结垢、污垢、腐蚀和微生物等几个方面的控制，找到了很好的解决方法即水垢的控制、污垢的控制和循环冷 却水系统微生物的控制等方式和方法。

2.1水垢的控制

水垢的控制的方法一般有通过离子交换树脂法和石灰软化法两种方式从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子的方法：前者适合于循环水系统中补充的水量较少的工业，后者适于原水钙含量高，补充水量较大的循环冷却水系统；加酸 或通入cO气体，降低PH值，使重碳酸盐处于稳定状态的方法，这种方法被一些化肥厂、化工厂及电厂等有CO气体源的企业采用 ，具有很好的经济效益 ；投加阻垢剂以减少水垢 的方法，阻垢剂可以破坏CaCO3的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的，加阻垢剂的方法也是目前应用最广的控制水垢的方法。

2.2污垢的控制

要做好污垢控制就必须做好水循环中水质的处理 、对补充水的处理同时要加入分散剂，增加旁滤设备，以减少污垢的形成。

2.3循环冷却水系统微生物的控制

除了水垢和污垢的控制外，我们还必须加强对循环水系统 中产生的微生物的控制。①要控制循环水中的氧含量、PH值、悬浮物和微生物的养料等水质的指标；②还可以对补充水进行混凝沉淀的预处理以及目前比较流行的噬菌体法等，是微生物不能得以繁殖，以减少对设备的腐蚀。向循环水中添加杀生剂也是目前最有效和最常用的方法如氯、氯化异氰尿酸、臭氧、季铵盐、有机胺类、有机硫化物、次氯酸盐、二氧化氯、溴及溴化物、氯酚类、有机锡化物等。

3循环冷却水的现状

由于冷却水在循环系统中是不断重复、循环使用的，其水温早升高、蒸发、变化的过程中，会导致各种无机离子和有机物质的浓缩，以及设备的结构和材料在多种外在因素的综合作用下产生了很多亟待解决的问题，包括水垢附着、设备腐蚀和微生物的滋生与粘泥等。水垢是碳酸氢盐在蒸发 过程中由于浓度不断增加而产生的一种微溶性盐类，如果水垢不断累积就会产生很多问题，例如降低换热器传热效率，甚至会使换热器堵塞，生产能耗增加，产量下降，严重时会造成企业停产；循环冷却水系统中的设备大部分是由金属制造的，长期使用循环冷却水，就会发生腐蚀穿孔。如果设备有穿孔就会出现渗漏的情况，最终也会影响正常的生产；最后是关于微生物的滋生与粘泥问题，粘泥的微生物会附着在金属上，引起大面积腐蚀，进而降低冷却水的冷却效率。

4提高冷却水浓缩倍数的方法

4.1加酸处理

循环冷却水系统在运行过程中，由于盐类浓缩 、平衡CO2散失及水温升高等原因，使水中CaCO3、MgCO3等难溶盐类的含量超过饱和值而引起结垢。采用向循环冷却水系统中加酸的方法降低碱度，可大幅度提高与其相对应的饱和钙离子浓度，从而提高浓缩倍数。在实际处理中，高性能阻垢分散剂在适当低的pH值下，可大大提高循环冷却水的浓缩倍数。

4.2补充水的软化处理

对补充水部分或全部进行软化处理，降低补充水的硬度可以提高循环冷却水浓缩倍数。对循环冷却水系统，采用混合补水模式，即对部分补充水进行软化处理后与原水混合作为补充水，这样不仅可以降低水的腐蚀和结垢倾向，提高浓缩倍数，减少新鲜水的用量和系统排污量；还可以降低软化处理设备投资和运行成本。对补充水的软化处理方法有药剂软化法、离子交换法、膜法等。

4.3离子交换软化法

在工业循环冷却水系统的补充水离子交换法应用中，弱酸性阳离子树脂的应用越来越广泛。由于采用加硫酸或石灰软化处理后加硫酸调节 pH 值的方法会使系统中硫酸根的含量过高而限制浓缩倍数的提高时，采用弱酸阳离子交换处理，可显出其优越性。弱酸性阳离子树脂交换系统的建设和运行成本较高，弱酸系统的建设规模应与循环冷却水阻垢剂所能维持碱度的能力结合起来考虑，阻垢剂所能维持的碱度越高则软化处理水量越小、经济性越好。另处，弱酸性阳离子树脂的工作容量受原水水质的影响较大，硬度与碱度之比越接近 1 时其工作交换容量越大，同时水中悬浮物和有机物的存在对弱酸性阳离子树脂软化工艺的运行周期有严重的影响，所以在选用此法的时候要进行技术经济方案比较。采用双流式弱酸性阳离子树脂交换器，可以有效减少设备的占地面积、制造成本和再生费用，同时具有系统简单、操作方便的特点。

5结语

现代科学技术的发展 ，越来越多的循环冷却水方法在化工行业中得到应用并取得了很好的效果，既节约了企 业的原材料，节省了生产的成本，提高了企业的经济效益，也减少向环境中排放有害物质，保护了环境，符合了企业的长远发展的目标。

参考文献 ：

[1] 孙铁军，唐万里 . 氯碱化工行业加强设备安全管理的措施分析 [J]. 化工管理，2017,(20):230.

[2] 衣振 . 氯碱化工行业加强设备安全管理的措施分析 [J]. 化工管理，2016,(19):200.