循環(huán)水低溫結垢的原因分析及處理

山東化工●104.SHANDONC CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷循環(huán)水低溫結垢的原因分析及處理王敦,代鐵軍(神華寧夏煤業(yè)集團煤制油項目建設指揮部,寧夏靈武750411)摘要:針對空分裝置出現的循環(huán)水低溫結垢的問(wèn)題進(jìn)行分析,并根據分析結果通過(guò)采用不同方法進(jìn)行處理,尋找到-種經(jīng)濟、安全的方法。關(guān)鍵詞:空分裝置;循環(huán)水;低溫結垢中圖分類(lèi)號:TQ085*.2文獻標識碼:B文章編號:1008 -021X(2014)12 -0104 -02Analysis and Treatment of the Circulating Water Low - temperature ScalingWang Dun , Dai Tiejun(Cool - to - Liquids Project Constuction Headquaters ,Shenhua Ningxia Coal. Industry Group , Linwu 750411 ,China)Abstract:Aiming at the problem of low - temperature scaling in circulating water systems at air abnuption set and accordingto the results by using different methods of treatment, eventually find out an economie, security solution.Key words:air abruption set;circulating water;low - temperature scaling神華寧煤集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠(chǎng)配備由四川本文通過(guò)對造成低溫結垢現象的原因進(jìn)行分析,并根據空分設備集團提供的KDONAr - 3000/16160/930型空分裝產(chǎn)生原因采取多種措施進(jìn)行處理,最終選擇了一種最為經(jīng)置,采用傳統的低溫法工藝,屬于帶前置吸附器、增壓膨脹、濟、科學(xué)的方法。氮自增壓、全精餾制氬、空氣循環(huán)的內壓流程。與其他裝置1裝置概況不同的是,空分裝置配備有空氣預冷系統,其循環(huán)水溫度最1.1 空分預冷系統流程說(shuō)明低可降低至5 ~8C。在低溫條件下,循環(huán)水出現了低溫結該系統主要由空冷塔(T9101 )、水冷塔( T9102)及兩臺垢的現象。低溫結垢的形成會(huì )堵塞循環(huán)水流通通道，水冷循環(huán)水泵(P9101 - 1/2)和兩臺冷凍水泵(P9102 - 1/2)組塔、空冷塔填料結垢,影響換熱效果,循環(huán)水無(wú)法正常通過(guò)填成。(見(jiàn)圖1)。料造成在填料上部聚集,導致水冷塔水位低，溢流等現象。不得不經(jīng)常檢修處理或者化學(xué)清洗?？諝馓嘶?94 9u3污復來(lái)自09302RC79102轉氮來(lái)自PC79602PC7910119101_山1H79101P0101-1 P9101-K 3910119102.Y9101⑥)89101墅氣自空壓機來(lái)L0Y9102M 801022891309106L9101 8外部風(fēng)水9105擊涼水塘圖1預冷系 統流程圖收稿日期:2014-10-20作者簡(jiǎn)介:王教(1986- -) ,助理工程師,本科,化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè),現主要從事煤制油項目工藝技術(shù)管理工作。第12期王敦,等:循環(huán)水低溫結垢的原因分析及處理,105●空氣冷卻塔(T- 9101)內裝有兩層塔料,0.52MPa、余的污氮氣熱質(zhì)交換冷 卻得到的14C冷凍水，經(jīng)冷凍水泵105C的空氣從空氣冷卻塔(T - 9101 )底部送入,由下往上穿(P -9102 - 1/2)加壓后,送人空氣冷卻塔頂部,與中部的冷過(guò)填料層,被從上往下的冷卻水冷卻，同時(shí)洗滌空氣中的卻水-并回給排水I段涼水塔。NOx,sO,C-等部分有害物質(zhì).最后穿越頂部的絲網(wǎng)分離1.2循環(huán)水概況器,進(jìn)入分子篩純化系統。出空冷塔空氣的溫度約為15C。神華寧煤集團甲醇廠(chǎng)地處寧夏靈武市寧東煤化工基地，進(jìn)人空氣冷塔的水分為兩段。下段是由給排水工段涼屬于西北內陸地區。水資源貧乏,水中含有的鈣、鎂等離子水塔提供的329冷卻水,經(jīng)循環(huán)水泵(P -9101 - 1/2)加壓較多,水處理存在- -定難度。本廠(chǎng)的循環(huán)水水質(zhì)見(jiàn)表1。入空冷塔(T -9101 )中部自上而下從空冷塔底部返回給排水工段涼水塔。.上段是由水冷卻塔(T - 9102)與分餾塔來(lái)的多表]循環(huán)水水質(zhì)表項目化學(xué)需氧量( COD)/(mg/L)鉀離子含量補水鉀離子含量濃縮倍數硫酸鹽/(mg/L)總鐵/( mg/L)≤100/(mg/L)/(mg/L )>4≤1800≤數值2316.53.94.23688. 230.鈣硬+堿度總硬度(以目CaCO,計)/(mg/L)pH值(7.5-8.7)濁度NTL(以CaCO3鎂離子/(mg/L)計)/( mng/L)≤1600≤10≤11001239.688.424.53959.49<2裝置存在的問(wèn)題202013年以來(lái)，空分裝置預冷系統水冷塔經(jīng)常出現溢流.∪1718液位難以控制,水泵打量差等現象。經(jīng)檢查后發(fā)現管線(xiàn)內三16壁泵的葉輪、流通通道上存在大量的水垢，使流通面積減乘1516小.增加流通阻力。在裝置大檢修時(shí)，對水冷塔分布器及其管線(xiàn)進(jìn)行了檢查,發(fā)現分布器.填料嚴重堵塞,管線(xiàn)也結垢嚴重.后對水冷塔填料進(jìn)行了更換。分布器、管線(xiàn)進(jìn)行了化學(xué)---實(shí)際值... 箱標飾15T清洗,但運行- -段時(shí)間后又出現了處理前出現的情況。冷凍圖32013年夏季空冷塔出口溫度趨勢圖水泵出口管線(xiàn)、泵體內結垢嚴重.造成泵出口流量大幅下降，0.65 i見(jiàn)圖2D.6|生0.558070 L8 0.452.4三60三40注30圖4分子篩吸附后空氣中二氧化碳含量趨勢圖送210|3原因分析20134.12013-5-12013-6-12013-7-13.1溶解度的影響32 冷凍水泵出口流量趨勢圖循環(huán)水中鈣、鎂離子化合物,在水溫降低時(shí)溶解度均下由于水冷塔堵塞嚴重.水冷塔換熱效果不佳.導致空冷降,所以當循環(huán)水溫度由25C降至10C時(shí)，鈣、鎂鹽溶解度塔出口溫度達到18C(控制指標≤15C)以上(趨勢圖見(jiàn)圖下降,從水中析出,形成低溫結垢。3)?？绽渌隹跍囟雀邥?huì )使分子篩吸附能力下降.吸附后3.2溫度變化的影響的空氣中二氧化碳含量升高(趨勢圖見(jiàn)圖4)。二氧化碳在空冷塔上部屬低溫循環(huán)水,30C左右的供水首先由水冷低溫下形成干冰.會(huì )嚴重堵塞冷箱內的流通通道，造成裝置塔冷卻至10C左右,然后在空冷塔中最終又升至40C左右，制冷量、分餾塔分離效果下降.氧氣提取率降低.最終造成產(chǎn)水溫變化幅度約30心。伴隨著(zhù)溫度的大幅變化,水中部分品純度和產(chǎn)量下降。更有甚者，由于分子篩吸附能力下降，微溶鹽不斷進(jìn)行溶解-析出的過(guò)程,碳酸鈣垢晶體處于極易會(huì )使吸附后空氣中的CxHy含量增大，在冷箱中會(huì )與發(fā)生摩析出的狀態(tài)。擦產(chǎn)生靜電,造成主冷爆炸。所以空冷塔出口溫度高會(huì )嚴重3.3填料的影響威脅裝置的安全運行。為提高換熱效果，空冷塔內裝有鮑爾環(huán)填料,噴淋水在山東化工●106.SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷環(huán)表面形成一層薄膜,水與空氣在塔內進(jìn)行熱交換?？绽渌h(huán)水改為添加藥劑很少的二次水供給。由于水冷塔的需內的空氣及水的流動(dòng)速度均很快,逆流時(shí)容易造成在環(huán)表面水量占整個(gè)循環(huán)水管網(wǎng)比重很小，所以新進(jìn)人循環(huán)水管網(wǎng)的及設備某些部位存在滯留層,層內水流速很低,層表面的水二次水對于裝置的安全運行的影響可以忽略。通過(guò)長(cháng)時(shí)間分在與空氣的換熱過(guò)程中蒸發(fā),造成層內濃縮倍數過(guò)高,微的試驗運行,更換水源后,未出現低溫結垢現象,空冷塔出口溶鹽易結垢析出。溫度控制在指標之內(見(jiàn)圖5) ,分子篩吸附后的空氣中二4處理措施氧化碳含量沒(méi)有上漲趨勢,得到了有效控制(見(jiàn)圖6)。4.1調整操作條件0.89通過(guò)日常的工藝調整發(fā)現,當冷凍水溫度低于10C時(shí),0.690.49水冷塔結垢速度明顯加快。所以在滿(mǎn)足工藝要求的條件下,g*0.29將冷凍水溫度控制在10~ 129C ,這種方法雖然可以有效的減0.09緩了結垢的速度,但是這種方法只能在環(huán)境溫度較低(冬季)0.11的情況下使用，否則會(huì )導致空冷塔出口溫度等工藝參數超標,無(wú)法滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需要。冒雷育育4.2適當降低循環(huán)水濃縮倍數圖6改造后分子篩后空氣中二氧化碳含量趨勢 圖為了控制結垢的速度,將循環(huán)水濃縮倍數降低了0.5,5小結并適當減少Ca2+ 的投入量。這樣降低了循環(huán)水中Ca2*,通過(guò)對預冷系統出現的低溫結垢問(wèn)題的原因進(jìn)行分析Mg*離子的濃度,從根本上降低了結晶析出的可能性,通過(guò)可以看出,空分裝置的低溫結垢問(wèn)題不是偶然或者個(gè)別現實(shí)踐證明這種方法可以有效控制結垢的速度。但是另- -方象,而是采用氮水冷卻系統后必然會(huì )導致的問(wèn)題,是內在組面,循環(huán)水濃縮倍數的降低,會(huì )導致補充新鮮水量的增加,造成和外部操作環(huán)境共同作用的結果。雖然我們通過(guò)不斷的成經(jīng)濟成本升高。這種方法給了我們很好的啟發(fā),對我們后努力解決了這一問(wèn)題,但仍然應該從循環(huán)水藥劑的選擇、添面進(jìn)一步處理有很好的參考價(jià)值。加的配比上進(jìn)一步探索,尋找出一個(gè)能夠從根本上解決低溫4.3更換水冷塔水源結垢的方法。希望的我們的努力能對兄弟廠(chǎng)家起到一定的20.00借鑒意義。15. 00參考文獻只10.0[1]馬軍民,趙新躍. HT-L煤氣化裝置空分預冷系統存在當5.00雞0.00的問(wèn)題與改進(jìn)[J].化工設計通訊,2011,5: 81 -89.[2]王俊生,安 宏,陳奮龍.空分設備氨水預冷系統改進(jìn)[J].深冷技術(shù), 2003(3) :35 -36.一- 空冷塔出口溫度- - 指標值15C[3]焦志增,金秀紅,郭鋒, 等.制氧循環(huán)水系統低溫結垢圖5改造前后空冷塔出口溫度對比研究及水處理技術(shù)應用[J].工業(yè)水處理, 2011, 31(4):通過(guò)以上的探索,可以確定當循環(huán)水中的鈣、鎂鹽在低91 -92.溫( <10C)下時(shí),會(huì )出現低溫結垢現象。結合4. 1 .4.2的處理方法,一方面需要水溫繼續保持低溫以滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要,(本文文獻格式:王敦,代鐵軍.循環(huán)水低溫結垢的原因分另一方面又必須保證水中的Ca2+ ,Mg*離子濃度保持在較析及處理[J].山東化工,2014 ,43(12):104 - 106. )低的水平上。通過(guò)反復論證發(fā)現將水冷塔的供水由原來(lái)的(上接第103頁(yè))從人體免疫系統考慮，人體生存的環(huán)境存在大量的細[1]石榮瑩,張蕾,周鳴方 當前中國家庭清潔用品發(fā)展的菌,人體內也存在大量細菌,相應的人體的免疫系統對外來(lái)影響因素分析[J].日用化學(xué)品科學(xué),2006 ,29(11):8-有害細菌已養成了一種動(dòng)態(tài)的抵御能力。消費者(特別是兒1.童)手上真的做到長(cháng)時(shí)間沒(méi)有附著(zhù)的細菌，可能反而“太干[2]呂愛(ài)軍,胡秀彩,朱立輝,等.36種家庭日用化學(xué)品抑菌凈了”,不利于免疫系統的鍛煉。效果的研究[J].徐州師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).質(zhì)監部門(mén)希望通過(guò)洗手液產(chǎn)品抑菌性能的比較,幫助消2005 ,23(1) :68 -70.費者建立正確的消費理念,倡導綠色生活，同時(shí)建議生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品配方,減少抑菌劑的添加量,引導洗滌用品行業(yè)(本文文獻格式:張曉強,楊洋,周小薇.市售31批次洗手朝著(zhù)健康、環(huán)保的方向發(fā)展。液的抑菌效果評價(jià)[J].山東化工,2014,43(12):102 - 103,106. )