河南豐利石化10萬t丙烯及聯產芳烴工程用水合理性分析

□高瑞臣 □劉曉娜 □饒元根(河南省濮陽水文水資源勘測局)

0 前言

河南豐利石化有限公司為增強企業市場競爭力，把企業做大做強，依托國內外的燃料油資源和便利的原料產品運輸條件，以國內外先進技術為突破口，以構建資源節約型和環保友好型企業為目標，投資7.72億元在范縣濮州專業園區以高起點、高標準建設10萬t丙烯及聯產芳烴工程項目。項目建成投產后，可實現產值64億元，年均利稅3.50億元以上。

1 用水基本情況

1.1 水源情況

根據《河南豐利石化10萬t丙烯及聯產芳烴工程可行性研究報告》成果，工程最大補充水量為271.73m3/h，其中生產補充水量為265.48m3/h，優先利用富余燃料氣產生蒸汽的非常規水源105.01m3/h，不足部分由自備井供給159.47m3/h；利用淺層地下水作為廠區生活及消防用水水源6.25m3/h。工程利用淺層地下水總量為166.72m3/h(0.04萬m3/d)。

1.2 設計用水結構與用水量

工程設計總用水量271.73m3/h。其中生產用水265.48m3/h，占總用水量的97.70%；生活及消防用水6.25m3/h，占總用水量的2.30%。生產用水包括：①循環冷卻水補水85.24m3/h，占生產用水31.96%；②除鹽水站補水63.84m3/h，占生產用水23.93%；③凝結水站補水61.05m3/h，占生產用水22.89%；④鍋爐補水64.57m3/h，占生產用水24.21%；⑤丙烯原料生產裝置補水49.27m3/h，占生產用水18.47%；⑥丙烯提純裝置補水2.60m3/h，占生產用水0.97%；⑦MTBE裝置補水2.04m3/h，占生產用水0.76%；⑧硫磺裝置補水3.16m3/h，占生產用水1.18%；⑨輕芳烴選擇性加氫裝置補水1.00m3/h，占生產用水0.37%；⑩酸性水汽提裝置補水26.67m3/h，占生產用水10.00%；11○溶劑再生裝置補水2.00m3/h，占生產用水0.75%；12○污水處理站補水2.00m3/h，占生產用水的0.75%，13○未預見用水補水1.25m3/h，占生產用水0.47%。

循環冷卻系統循環用水量5073.90m3/h，其中：各生產裝置循環水量4873.90m3/h，空壓站水量200.00m3/h。冷卻水循環系統耗水量85.24m3/h，其中耗于蒸發損失量69.66m3/h，風吹損失量2.39m3/h，排污水量13.19m3/h。

工程生產用水設計利用富余燃料氣生產蒸汽非常規水源水量105.01m3/h，利用自備井水源水量161.72m3/h；生活用水利用自備井水源水量5.00m3/h。

2 用水合理性分析

2.1 分析依據與評價標準

2.1.1 分析依據

①《石油化工企業給水排水系統設計規范》(SH3015-2003)；②《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)；③《中國城市節水2010年技術進步發展規劃》(1998)。

2.1.2 評價標準

主要采用《石油化工企業給水排水系統設計規范》中的機組(全廠)復用水率、機組循環水復利用率、機組新水利用率、機組新水損失率、機組冷卻塔蒸發損失率、機組冷卻塔風吹損失率、機組循環水濃縮倍率等7項指標進行評價。

2.2 用水指標合理性分析

2.2.1 機組設計復用水率

機組設計冷卻系統循環水量5073.90m3/h，系統內部回收利用水量為244.24m3/h(回收量扣除各系統排污量82.13m3/h)，實際耗水量為271.73m3/h，總用水量為冷卻循環系統循環水量、回收利用水量與實際耗水量之和5589.87m3/h。機組設計復用水率為：φ=Qf,s/Qz,s×100%=（Qz,s-Qx,s）/Qz.s×100%=(5589.87-271.73)/5589.87×100%=95.10%。機組設計用水系統的復用水率達95.10%，達到新建或擴建凝汽式機組復用水率不宜低于95%的指標要求。

2.2.2 機組設計循環水利用率

機組設計冷卻系統循環水量為5073.90m3/h，冷卻系統實際耗水量為85.24m3/h，冷卻循環系統總用水量為5159.14m3/h，循環水重復利用率為：Pr=Q1/Q×100%=Q1/（Q1＋Q2）=5073.90/5159.14×100%=98.30%。機組設計冷卻系統的循環水利用率高達98.30%，優于我國一類城市冷卻水循環利用率2010年達到95%～97%的指標要求。

2.2.3 機組設計新水利用率

機組設計取用新水量為271.73m3/h，整個用水過程中廢水均經過處理后排放44.01m3/h，新水利用率為：kf=Qh/Q1×100%=(271.73-44.01)/271.73×100%=83.80%。機組設計新水利用率為83.8%。

2.2.4 機組設計新水損失率

機組設計取用新水量為271.73m3/h，冷卻循環系統總用水量為5589.87m3/h，系統廢污水排放量為44.01，新水損失率為：kc=（Q1-Q2）/Qz,s×100%=(271.73-44.01)/5589.87×100%=4.07%。機組設計新水損失率為4.07%。

2.2.5 機組冷卻塔蒸發損失率

機組冷卻塔蒸發損失量為69.66m3/h，冷卻塔口進水量為5073.90m3/h，機組冷卻塔蒸發損失率為：k=Qe/Qin×100%=69.66/5073.90×100%=1.37%。機組冷卻塔蒸發損失率為1.37%，達到二次循環冷卻塔一般為1.20%～1.60%的要求。

2.2.6 機組冷卻塔風吹損失率

機組冷卻塔風吹損失量為2.39m3/h，冷卻塔口進水量為5073.90m3/h，機組冷卻塔風吹損失率為：k=Qw/Qin×100%=2.39/5073.90×100%=0.05%。機組冷卻塔風吹損失率為0.05%，不僅低于有收水器的風吹損失率0.20%的規定要求，而且低于好的收水器風吹損失率0.10%的標準。

2.2.7 機組循環水濃縮倍率

機組冷卻塔蒸發損失量為69.66m3/h，風吹損失量為2.39m3/h，循環系統排污水量為13.19m3/h，機組循環水濃縮倍率為：k=Qe/(Qb+Qw)+1=69.66/(2.39+13.19)+1=5.47。機組循環水濃縮倍率為5.47，高于《工業循環水冷卻設計規范》所規定的循環水濃縮倍率3～5的指標要求。

3 節水分析

3.1 節水措施分析

工程設計中考慮以下節水原則：加強水務管理設計，降低用水指標；加強廢水梯級利用，重復利用等。節水措施如下：

①利用富余燃料所生產蒸汽非常規水源和自備井水源作為本工程生產用水補充水，生活用水采用自備井水源，合理利用水資源，符合國家相關產業政策。

②采用優質高效的水質穩定劑提高循環水的濃縮倍數，減少循環水的補充水和排污量，提高循環水系統的濃縮倍率。經優化后循環水的濃縮倍率為5.47，符合有關規范和標準要求。

③對裝置及系統物流的冷卻，按照其溫位不同，能發生蒸汽則發生蒸汽，能采用空冷則使用空冷，嚴格控制高溫位直接用水冷，以降低冷卻水消耗。

④分類收集廠區廢、污水：各類廢、污水采用分流制，分別排放，分別處理和利用。對裝置及系統產生的凝結水、含硫污水進行回收，處理后返回各裝置及公用工程循環使用；進行一水多用的設備及工藝盡量做到一水多用，從而節省水耗量。

⑤減少新鮮水用量。污水處理場內預留回用水處理設施，深度處理后作為循環水場補充用水及道路噴灑等使用；生活污水經處理后，用于廠區道路噴灑和環境綠化等用水。

3.2 節水潛力分析

根據工程水量平衡圖可知，本期工程設計排污量44.01m3/h，經處理后經由集污管網進入園區污水處理廠。建議配套中水深度處理設施，對高濃度污水進行處理后的中水可回用于循環冷卻系統用水，進一步減少新鮮水使用量。

4 結語

河南豐利石化10萬t丙烯及聯產芳烴工程生產用水優先利用富余燃料產生蒸汽非常規水源，不足部分由自備井水源補充。丙烯原料生產與輕芳烴選擇性加氫裝置排放水大部經酸性水汽提裝置和凝結水站處理后回用，說明工程設計用水工藝是合理的。經分析，工程設計用水工藝合理，機組設計復用水率、循環水利用率、新水利用率、新水損失率等主要節水考核指標均符合相關規范要求，均達到國內同行業先進水平。因此，工程生產用水利用富余燃料氣生產蒸汽非常規水源水量105.01m3/h(0.25萬m3/d)，由自備井供給水量161.72m3/h(0.39萬m3/d)；生活用水利用自備水源5.00m3/h(0.12×10-1萬m3/d)。工程利用淺層地下水量166.72m3/h(0.40萬m3/d)，按設計年運行時間8000 h，生活用水按365 d計算，工程利用淺層地下水量134萬m3/a是合理的。