循环水低温结垢的原因分析及处理

山东化工●104.SHANDONC CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷循环水低温结垢的原因分析及处理王敦,代铁军(神华宁夏煤业集团煤制油项目建设指挥部,宁夏灵武750411)摘要:针对空分装置出现的循环水低温结垢的问题进行分析,并根据分析结果通过采用不同方法进行处理,寻找到-种经济、安全的方法。关键词:空分装置;循环水;低温结垢中图分类号:TQ085*.2文献标识码:B文章编号: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神华宁煤集团煤炭化学工业分公司甲醇厂配备由四川本文通过对造成低温结垢现象的原因进行分析,并根据空分设备集团提供的KDONAr - 3000/16160/930型空分装产生原因采取多种措施进行处理,最终选择了一种最为经置,采用传统的低温法工艺,属于带前置吸附器、增压膨胀、济、科学的方法。氮自增压、全精馏制氩、空气循环的内压流程。与其他装置1装置概况不同的是,空分装置配备有空气预冷系统,其循环水温度最1.1 空分预冷系统流程说明低可降低至5 ~8C。在低温条件下,循环水出现了低温结该系统主要由空冷塔(T9101 )、水冷塔( T9102)及两台垢的现象。低温结垢的形成会堵塞循环水流通通道，水冷循环水泵(P9101 - 1/2)和两台冷冻水泵(P9102 - 1/2)组塔、空冷塔填料结垢,影响换热效果,循环水无法正常通过填成。(见图1)。料造成在填料上部聚集,导致水冷塔水位低，溢流等现象。不得不经常检修处理或者化学清洗。空气趟化器.94 9u3污复来自09302RC79102转氮来自PC79602PC7910119101_山1H79101P0101-1 P9101-K 3910119102.Y9101⑥)89101墅气自空压机来L0Y9102M 801022891309106L9101 8外部风水9105击凉水塘图1预冷系 统流程图收稿日期:2014-10-20作者简介:王教(1986- -) ,助理工程师,本科,化学工程与工艺专业,现主要从事煤制油项目工艺技术管理工作。第12期王敦,等:循环水低温结垢的原因分析及处理,105●空气冷却塔(T- 9101)内装有两层塔料,0.52MPa、余的污氮气热质交换冷 却得到的14C冷冻水，经冷冻水泵105C的空气从空气冷却塔(T - 9101 )底部送入,由下往上穿(P -9102 - 1/2)加压后,送人空气冷却塔顶部,与中部的冷过填料层,被从上往下的冷却水冷却，同时洗涤空气中的却水-并回给排水I段凉水塔。NOx,sO,C-等部分有害物质.最后穿越顶部的丝网分离1.2循环水概况器,进入分子筛纯化系统。出空冷塔空气的温度约为15C。神华宁煤集团甲醇厂地处宁夏灵武市宁东煤化工基地，进人空气冷塔的水分为两段。下段是由给排水工段凉属于西北内陆地区。水资源贫乏,水中含有的钙、镁等离子水塔提供的329冷却水,经循环水泵(P -9101 - 1/2)加压较多,水处理存在- -定难度。本厂的循环水水质见表1。入空冷塔(T -9101 )中部自上而下从空冷塔底部返回给排水工段凉水塔。.上段是由水冷却塔(T - 9102)与分馏塔来的多表]循环水水质表项目化学需氧量( COD)/(mg/L)钾离子含量补水钾离子含量浓缩倍数硫酸盐/(mg/L)总铁/( mg/L)≤100/(mg/L)/(mg/L )>4≤1800≤数值2316.53.94.23688. 230.钙硬+碱度总硬度(以目CaCO,计)/(mg/L)pH值(7.5-8.7)浊度NTL(以CaCO3镁离子/(mg/L)计)/( mng/L)≤1600≤10≤11001239.688.424.53959.49<2装置存在的问题202013年以来，空分装置预冷系统水冷塔经常出现溢流.∪1718液位难以控制,水泵打量差等现象。经检查后发现管线内三16壁泵的叶轮、流通通道上存在大量的水垢，使流通面积减乘1516小.增加流通阻力。在装置大检修时，对水冷塔分布器及其管线进行了检查,发现分布器.填料严重堵塞,管线也结垢严重.后对水冷塔填料进行了更换。分布器、管线进行了化学---实际值... 箱标饰15T清洗,但运行- -段时间后又出现了处理前出现的情况。冷冻图32013年夏季空冷塔出口温度趋势图水泵出口管线、泵体内结垢严重.造成泵出口流量大幅下降，0.65 i见图2D.6|生0.558070 L8 0.452.4三60三40注30图4分子筛吸附后空气中二氧化碳含量趋势图送210|3原因分析20134.12013-5-12013-6-12013-7-13.1溶解度的影响32 冷冻水泵出口流量趋势图循环水中钙、镁离子化合物,在水温降低时溶解度均下由于水冷塔堵塞严重.水冷塔换热效果不佳.导致空冷降,所以当循环水温度由25C降至10C时，钙、镁盐溶解度塔出口温度达到18C(控制指标≤15C)以上(趋势图见图下降,从水中析出,形成低温结垢。3)。空冷塔出口温度高会使分子筛吸附能力下降.吸附后3.2温度变化的影响的空气中二氧化碳含量升高(趋势图见图4)。二氧化碳在空冷塔上部属低温循环水,30C左右的供水首先由水冷低温下形成干冰.会严重堵塞冷箱内的流通通道，造成装置塔冷却至10C左右,然后在空冷塔中最终又升至40C左右，制冷量、分馏塔分离效果下降.氧气提取率降低.最终造成产水温变化幅度约30心。伴随着温度的大幅变化,水中部分品纯度和产量下降。更有甚者，由于分子筛吸附能力下降，微溶盐不断进行溶解-析出的过程,碳酸钙垢晶体处于极易会使吸附后空气中的CxHy含量增大，在冷箱中会与发生摩析出的状态。擦产生静电,造成主冷爆炸。所以空冷塔出口温度高会严重3.3填料的影响威胁装置的安全运行。为提高换热效果，空冷塔内装有鲍尔环填料,喷淋水在山东化工●106.SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷环表面形成一层薄膜,水与空气在塔内进行热交换。空冷塔循环水改为添加药剂很少的二次水供给。由于水冷塔的需内的空气及水的流动速度均很快,逆流时容易造成在环表面水量占整个循环水管网比重很小，所以新进人循环水管网的及设备某些部位存在滞留层,层内水流速很低,层表面的水二次水对于装置的安全运行的影响可以忽略。通过长时间分在与空气的换热过程中蒸发,造成层内浓缩倍数过高,微的试验运行,更换水源后,未出现低温结垢现象,空冷塔出口溶盐易结垢析出。温度控制在指标之内(见图5) ,分子筛吸附后的空气中二4处理措施氧化碳含量没有上涨趋势,得到了有效控制(见图6)。4.1调整操作条件0.89通过日常的工艺调整发现,当冷冻水温度低于10C时,0.690.49水冷塔结垢速度明显加快。所以在满足工艺要求的条件下,g*0.29将冷冻水温度控制在10~ 129C ,这种方法虽然可以有效的减0.09缓了结垢的速度,但是这种方法只能在环境温度较低(冬季)0.11的情况下使用，否则会导致空冷塔出口温度等工艺参数超标,无法满足正常生产需要。冒雷育育4.2适当降低循环水浓缩倍数图6改造后分子筛后空气中二氧化碳含量趋势 图为了控制结垢的速度,将循环水浓缩倍数降低了0.5,5小结并适当减少Ca2+ 的投入量。这样降低了循环水中Ca2*,通过对预冷系统出现的低温结垢问题的原因进行分析Mg*离子的浓度,从根本上降低了结晶析出的可能性,通过可以看出,空分装置的低温结垢问题不是偶然或者个别现实践证明这种方法可以有效控制结垢的速度。但是另- -方象,而是采用氮水冷却系统后必然会导致的问题,是内在组面,循环水浓缩倍数的降低,会导致补充新鲜水量的增加,造成和外部操作环境共同作用的结果。虽然我们通过不断的成经济成本升高。这种方法给了我们很好的启发,对我们后努力解决了这一问题,但仍然应该从循环水药剂的选择、添面进一步处理有很好的参考价值。加的配比上进一步探索,寻找出一个能够从根本上解决低温4.3更换水冷塔水源结垢的方法。希望的我们的努力能对兄弟厂家起到一定的20.00借鉴意义。15. 00参考文献只10.0[1]马军民,赵新跃. HT-L煤气化装置空分预冷系统存在当5.00鸡0.00的问题与改进[J].化工设计通讯,2011,5: 81 -89.[2]王俊生,安 宏,陈奋龙.空分设备氨水预冷系统改进[J].深冷技术, 2003(3) :35 -36.一- 空冷塔出口温度- - 指标值15C[3]焦志增,金秀红,郭锋, 等.制氧循环水系统低温结垢图5改造前后空冷塔出口温度对比研究及水处理技术应用[J].工业水处理, 2011, 31(4):通过以上的探索,可以确定当循环水中的钙、镁盐在低91 -92.温( <10C)下时,会出现低温结垢现象。结合4. 1 .4.2的处理方法,一方面需要水温继续保持低温以满足生产的需要,(本文文献格式:王敦,代铁军.循环水低温结垢的原因分另一方面又必须保证水中的Ca2+ ,Mg*离子浓度保持在较析及处理[J].山东化工,2014 ,43(12):104 - 106. )低的水平上。通过反复论证发现将水冷塔的供水由原来的(上接第103页)从人体免疫系统考虑，人体生存的环境存在大量的细[1]石荣莹,张蕾,周鸣方 当前中国家庭清洁用品发展的菌,人体内也存在大量细菌,相应的人体的免疫系统对外来影响因素分析[J].日用化学品科学,2006 ,29(11):8-有害细菌已养成了一种动态的抵御能力。消费者(特别是儿1.童)手上真的做到长时间没有附着的细菌，可能反而“太干[2]吕爱军,胡秀彩,朱立辉,等.36种家庭日用化学品抑菌净了”,不利于免疫系统的锻炼。效果的研究[J].徐州师范大学学报(自然科学版).质监部门希望通过洗手液产品抑菌性能的比较,帮助消2005 ,23(1) :68 -70.费者建立正确的消费理念,倡导绿色生活，同时建议生产企业优化产品配方,减少抑菌剂的添加量,引导洗涤用品行业(本文文献格式:张晓强,杨洋,周小薇.市售31批次洗手朝着健康、环保的方向发展。液的抑菌效果评价[J].山东化工,2014,43(12):102 - 103,106. )