精细化工企业水平衡测试及节水分析

精细化工企业水平衡测试及节水分析

李春喜

江苏南瓷绝缘子股份有限公司，江苏 南京 210000

摘要：水资源的匮乏和水环境保护问题越来越严重，化工行业是我国用水和排水的重点行业，大多数企业都面临着污水恶化的问题。一些企业还处于缺水地区，节水减排成为重要挑战。文章对精细化工企业水平衡测试及节水进行了研究分析，以供参考。

关键词：精细化工企业；水平衡测试；节水

1前言

水在化工产品生产中既做原料又做介质,参与了化工工序过程中的化学反应,形成了化工产品。化工厂区存在大量由各种管道构成的生产系统,做水平衡测试范围大、难度大、困难多。

2水平衡测试

2.1查勘与测点布设

根据企业水平衡测试的一般要求，为了保证这项工作的顺利开展，我们需要做一些初步的现场调查准备工作。将图纸上的给水管网与实际情况进行对比，明确各用水单位的给排水管网，以及安装位置、水表数量、管径等，并详细核对各用水单位的用水明细。如图纸与实际图纸不一致，以实际图纸为准，并现场修改图纸。检查水表运行是否正常，并绘制部分水表。了解各水表的控制范围和管道方向;对于没有安装仪表的水管，应调查仪器测量的位置，选择的试验位置应尽量符合仪器的试验条件。现场进行测试精度实验，确定最佳测试位置并做好标记。

2.2试验仪器设备

用于水量平衡试验的仪器主要有量管流量管壁厚计和超声波流量计，量明渠流量流量表，找管泄漏计，以及量桶、温度计、卷尺、GPS、钢锉、钢刷、砂布、磨砂纸夹、锤子、秒表、皮丝、音响、手电筒和清洁纸。

2.3用水单位划分

根据生产工艺流程和供水管道的特点，将相对独立的生产工艺、装置(设备)或生产车间、部门等分为主生产水、辅助生产水2个水单元。主要有五大制水装置:新合成氨系统、旧合成氨系统、尿素系统、化工系统和汽轮机系统;辅助生产水机组9个:水处理系统、锅炉、1号冷却塔、2号冷却塔、新系统循环水、旧合成氨系统循环水、化工循环水、气体循环水、污水处理、循环水。配套生产用水单位有办公室、食堂、洗浴、卫生间、绿化、消防、茶炉等。

3测试成果分析

3.1化学分析法

水在化工产品生产中既做原料又做介质,从化学反应可以看出,合成氨(NH3)、尿素[CO(NH2)2]、吗啉(C4H9NO)和甲醇(CH3OH)中的H元素均来自水H2O的分解,从理论上可以分析推求产品耗用水量。

3.2测试成果分析

评价测试成果反映了测试期间的各单元用水情况、生产的用水耗水和排水情况,由测试成果计算出的用水参数和企业节水指标计算成果可以看出,经企业多年的节水技术和设备的改造更新以及节水系列措施的实施,节水成效明显,节水指标数据均达标。

4化工项目节水设计措施

根据化工企业新鲜水用水结构，国家节水型石油炼制企业评价指标要求，化工项目节水设计措施可以分为有对标指标的节水措施和无直接对标指标的节水措施。

4.1有对标指标的节水措施

从脱盐卤水生产、蒸汽冷凝水回收、循环水及含硫污水净化回用、污水回用等方面提高水的回用率，同时兼顾管网泄漏的减少，主要包括以下措施。(1)优化脱矿卤水制备，提高凝析油回收率。海水淡化生产的优化应主要集中在采用先进的制水技术。海水淡化站采用高效反渗透技术，选用高通量反渗透膜，尽量循环利用制水过程中产生的废水，从而降低软化水和脱盐水的生产系数。在冷凝水回收方面，在全厂蒸汽生产机组和蒸汽使用机组的规划布局中，要充分考虑冷凝水的回收利用。凝汽式水轮机凝汽器冷凝水脱盐后用于锅炉。油品蒸汽间接换热器的油凝结水采用油分离、吸焦、活性炭吸附、混合床或电磁过滤器除铁，除氧器供锅炉使用。(2)循环水系统优化设计。目前化工企业的循环水系统多采用开式填料冷却塔。浓度比是循环水含盐量与补充水含盐量的比值。提高循环水浓度比，可显著减少循环水中补充水量。但较高的浓度比会导致系统腐蚀加剧，且排水水质较差，环保不达标。因此，在循环水系统设计中要合理确定循环水的浓缩次数，采取多种优化措施，如:优化冷却塔和填料的设计;通过离子交换、电渗析和反渗透等方法降低水的硬度;建立计量监控措施;主要炼油装置循环冷热水总管应设置取样或在线监测设施，监测泄漏情况，减少污染。随着人们对节水减排要求的日益严格，封闭式循环水系统逐渐得到应用。闭式循环水系统是将循环水封闭在管路中，通过空气冷却塔传热冷却。空气冷却塔包括干式空气冷却器、加湿式空气冷却器、湿式空气冷却器等。在大多数情况下，空气冷却塔应配备喷雾装置，以增加冷却效果。闭式循环水系统使用的补充水为脱盐水。碳钢、不锈钢、铝合金等材料的腐蚀需要医药换热设备和管道控制;系统循环水浑浊度和总铁含量会积累和增加，应考虑采取辅助措施降低。但该技术节水效果好，可避免冷却水与空气接触造成污染，对水资源、节水、减排要求较高地区的化工企业具有吸引力。(3)提高含硫污水汽提水的循环利用率。炼化企业含硫污水汽提后的纯化水，通常可用于常真空设备电脱盐注水、常真空设备塔顶注水、催化设备压缩机出口富气水洗水、加氢设备空冷前反应产物注水等。由于纯化水的质量和回用方式的原因，部分不能回用的纯化水被排放到污水处理厂进行进一步处理和回用。GB/T26926-2011要求

含硫污水汽提净化水的回收率大于60%。目前该指标是指剥离净化后的回收率，未考虑送到污水处理厂后的处理和回收。分提纯水中Na+、K+和Ca2+离子含量较低，硫化物、氨氮和COD含量略高。经进一步处理后，可回用作循环水、补充水等，基本全部可回用。(4)污水回用。污水回用既符合节水减排目标，措施具体有效，受到广泛重视。在实施上，关键是实现污水回用。化工企业含油污水、含油雨水经处理后，可作为循环冷却水、冲厕所、冲汽车、浇筑道路、建筑施工、绿化、景观、工艺生产、锅炉供水等补充用水。各类水质要求执行SH3173-2013《石油化工废水循环利用设计规范》。当回用水用于多种用途时，应综合考虑对回用水质的最大回用量和最苛刻的回用要求，合理确定对回用水质的要求和回用处理工艺。(5)合理选择给排水管道的敷设方式和管道，设置计量设施。在设计时，给排水管道应尽量铺设在地面上，各种污水应在安装或罐区吊装后以压流封闭的方式排放到污水处理设施。不同水质、不同输送压力的给排水管道设计应进行合理的选材。各类水管应设置必要的计量设施，加强使用排水管理。

4.2无直接对标指标的节水措施

GB/T26926-2011中没有对这类节水措施的直接评价指标，只能通过每吨加工原(料)油的回水量、每吨加工原(料)油的驱油量、重复利用率等综合指标间接体现。主要节水措施包括采用清洁节水技术、工艺用水回用、采用厂热组合、风冷代水冷、低温余热回收、以及近年来开展的海水利用等。具体措施如下。(1)采用清洁节水技术，工艺水回用。装置、机组的节水减排首先要以选用先进的清洗工艺为基础，如采用加氢精制代替碱洗电精制;采用填料真空塔和干馏;在炉管和汽提塔中，用干气、燃料气等气体代替蒸汽，从而减少含硫污水的产生。在工艺设计中，应尽量做到工艺水的梯级利用，提高工艺水的回用率。如催化裂化装置、焦化装置分馏塔内的含硫污水，应取代梯级内的软化水或脱硫净化水，作为富气洗涤注水。(2)采用热组合装置，合理选择冷却方式。炼油厂设计从总体规划出发，优化各炼油厂机组的总冷热容，在各机组之间形成热联合网络结构，改变物料出机组时水冷却，进入下一机组时蒸汽加热的情况，提高了能源利用效率，有效降低了循环冷却水负荷。10.0Mt/a常减压机组可降低冷负荷47.7MW，减少循环冷却水消耗4.3kt/h，相应减少循环水补充量75t/h。对于设备内的冷却，应合理选择冷却方式，并采用空气冷却器，减少循环冷却水的用量。一般在温和气候条件下，冷却器的工艺介质入口温度为65~90℃，宜采用风冷。当工艺介质温度高于75℃时，湿式风冷易结垢，应采用干式风冷。如果工艺介质温度高于90℃，则应考虑作为热源产生热介质水或蒸汽。

5结语

对企业的用水、耗水和排水有了更清晰的了解,使企业清楚自身用水指标和用水参数,为企业节水减排、提高用水效率、节约利用深层地下水资源提供了数据支撑。水平衡测试中采用化学分析法对产品耗用水量进行分析计算,并与测试成果进行对比,为化工企业产品耗用水量成果验证探索出了一种较为实用的方法。

参考文献

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[2]张志国,邓瑞霞,郝同杰.燃气电厂水平衡测试及节水建议[J].华电技术,2019,41(7):43-45.