合成氨項目漏氨對循環水系統的危害及應對措施

覃汝高 唐蓉

摘 要 針對合成氨裝置換熱器泄漏，分析氨進入循環水系統的危害，調整氨泄漏情況下的循環水優化運行方案，采取不同的殺菌方案，確保合成氨生產安全、穩定運行。

關鍵詞 循環水 漏氨 危害 辦法

中圖分類號：TQ113.25 文獻標識碼：A

1 概述

貴州開陽化工有限公司是兗礦投資的年產量50萬噸的合成氨項目，該項目循環水系統循環水Ⅱ為采用敞開式循環冷卻水工藝，主要是滿足氣化、變換、氨合成壓縮、氨回收等工段的循環冷卻，循環水水質處理采用中性方案，濃縮倍數為4.0～6.0，PH值控制在8.0～8.4，殺菌滅藻劑以投加次氯酸鈉、殺菌增效劑Ferrocid 8581、生物分散劑Turbidispin D87C為主，以非氧化性殺菌劑Ferrocid 8583和氧化性殺菌劑Ferrocid 4601交替配合每月定期投加為輔，經過1年半的運行，打開換熱器發現腐蝕很嚴重。

2 原因分析

自2013年8月起，循環水pH不斷下降，最初判斷是加酸過量造成的，系統開始停止加酸，但經過幾天的觀察，循環水pH仍在繼續下降，并且下降幅度也在不斷增加，最低下降至6.7，同時循環水中微生物會大量繁殖，藻類快速滋生，這直接導致循環水散發出腥臭的味道，顏色也會變深成黃褐色或深褐色。經取樣分析，循環水中氨氮的含量逐漸上升，從7月份的0.2mg/l左右上升到9月份30mg/l以上（具體數據見表1～表3）。崗位記錄部分數據對比表分析。

3 漏氨危害

當氨泄漏到循環水系統中，其危害主要表現在以下幾個方面：

（1）PH值發生變化。氨剛漏入循環水系統時，會造成系統PH值上升， 總堿度增加，接著硝化菌群會大量繁殖，導致氨態氮被不斷地轉化成亞硝酸根和硝酸根等酸性物質，亞硝酸根還能將部分殺菌劑氯轉化成氯根， 水中NH3-N、NO2和NO3離子濃度增高，最終導致循環水系統PH值、堿度顯著下降。（2）細菌總數與粘泥量。正常情況下，循環水系統細菌總數一般在1？05Col/mL以內，生物膜含量在15g/cm2。但氨泄漏到循環水系統時， 由于氨氮是微生物生長的營養物質，充足的氨氮會使細菌大量滋生，如分析值遠遠大于該指標，說明細菌獲得了充足的營養，細菌繁殖活躍，存在氨泄漏的可能。（3）循環水中微生物的大量繁殖，勢必造成粘泥量增加，粘泥粘附在金屬表面，降低換熱效率，甚至堵塞設備，同時，粘泥量的增加勢必阻礙循環水緩蝕阻垢劑達到金屬表面，降低藥劑效果。①（4）總鐵與濁度。微生物的滋生不僅帶來粘泥的沉積，最重要的是它會帶來金屬的腐蝕。粘泥的沉積會破壞金屬的保護膜，構成局部腐蝕。金屬腐蝕加重，循環水中的總鐵就會大幅上升，濁度也會上升。

4 應對措施

4.1 應消除氨泄漏來源

循環水發生氨泄漏后，必須盡快查找出泄漏點，并將泄漏設備立即從系統中切出進行維修，如確實無法切出，應將循環回水就地排放，以盡可能降低其整個循環水系統的氨氮濃度，減少對設備的影響。

4.2 調整水處理緩蝕阻垢方案

由原來的中性方案調整到堿性方案，提高了系統的緩蝕能力，增加了分散劑的投加濃度，減少了由于泄漏造成的沉積現象，通過投加堿及時調整系統的pH值，使系統維持較好的pH和堿度，進一步提升了系統的耐沖擊能力，從而保證系統穩定的緩蝕效果。

4.3 優化殺菌方案

采用次氯酸鈉和有機溴同時投加的復合殺菌方案，發生氨泄漏時，氨和次氯酸鈉反應而降低其殺菌效果，而投加的有機溴和次氯酸鈉反應，生成次溴酸能夠增強系統的殺菌能力 ；同時一定要加大殺菌劑的投加頻率和投加數量，可采取沖擊性大量加入氧化性殺菌劑，直至殘余氯到0.5ppm達3小時以上；再者，為了達到更好的殺菌效果，投加粘泥剝離劑和非氧化殺菌劑，由于非氧化性殺菌劑不受氨氮濃度的影響，可以在和粘泥剝離劑的配合作用下達到更好的剝離和殺菌作用，如果氨氮濃度較高的情況下，可以提高兩者的投加頻率將達到更好的殺菌效果。

4.4 加強現場的運行管理

增加水質分析項目，便于快捷地了解系統狀況，為下一步決策提供科學的判斷依據；系統發生泄漏嚴重時，為了盡量降低微生物粘泥在循環水中的濃度，減輕水質惡化對換熱器的腐蝕，應及時增大排污水量，加大補水水量。加強現場的跟蹤手段，在線監測儀表對現場工作具有重要的指導作用，在條件許可的情況下，可定期跟蹤在線pH計、在線電導率儀和在線余氯監測等儀表，以提高在線結果的準確性，更好地指導現場的工作。

5 效果

通過采取以上應對辦法，循環水水質未出現大的波動，水質沒有出現惡化的現象，對循環水的效果監測掛片腐蝕率數據看，碳鋼掛片腐蝕率維持在較好的控制范圍內，循環水水質得到保證，滿足了主裝置高負荷、安全穩定運行的需要，減少了非計劃的停車，也為本廠減少了由于氨泄漏造成的損失。

6 結語

合成氨項目氨泄漏是難以避免的，但要最大限度地降低漏氨對循環冷卻水系統的影響，必須采取以下綜合應對辦法來加以控制：①盡快查找泄漏源，從源頭入手，以減少對系統的影響。②調整水處理方案，根據系統的特點以及以往的經驗，尋求適合系統的切實可行的水處理方案，來增強其抗沖擊能力，降低漏氨對系統造成的腐蝕和沉積危害。③優化殺菌方案，采用次氯酸鈉和有機溴復合的氧化性殺菌方案，同時配合針對性強的粘泥剝離和非氧化性殺菌方案，加大殺菌劑的投加量和投加頻率。④加強現場的運行管理，增強現場分析頻率和監測手段，了解泄漏趨勢，以及時采取措施，這是確保循環水安全運行的重要保證。總之，只要嚴格現場管理，調整水處理方案，優化殺菌，就一定能使循環冷卻水系統在漏氨情況下的處理取得良好效果。

注釋

① 周本省.工業水處理技術（第二版）.北京：化學工業出版社，2002：131.