漏氨條件下化肥循環(huán)水長周期安全運行的對策措施

羅 旭 杜天悅 彭 衛(wèi)(中國石油烏魯木齊石化分公司研究院，新疆 烏魯木齊 830019）

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漏氨條件下化肥循環(huán)水長周期安全運行的對策措施

羅 旭 杜天悅 彭 衛(wèi)
(中國石油烏魯木齊石化分公司研究院，新疆 烏魯木齊 830019）

摘 要：化肥廠某套循環(huán)水系統(tǒng)換熱器出現(xiàn)氨泄漏，且沒有備用換熱器，為保證生產(chǎn)正常運行，制定漏氨條件下的系統(tǒng)運行方案，確保循環(huán)水系統(tǒng)在漏氨情況下的安全長周期運行。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng) 換熱器 氨泄漏 安全運行

0 前言

化肥廠某套敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為合成氨和尿素裝置提供水冷器所用的循環(huán)冷卻水。循環(huán)水量18000 m3/h，最大保有水量4500 m3/h。所使用的換熱器材質(zhì)主要是碳鋼、不銹鋼，還有少量的銅。

1 問題出現(xiàn)

2015年4月化肥廠某套裝置按計劃開工生產(chǎn)，循環(huán)水系統(tǒng)正常運行，但在從4月17日起，該系統(tǒng)亞硝酸根（NO2-）大幅上升，系統(tǒng)COD、異養(yǎng)菌也出現(xiàn)異常，雖加大了日常的殺菌力度，但在這些指標的日常控制方面仍顯現(xiàn)出吃力、受阻的局面；雖然加強了日常的緩蝕處理，但5月份的試片腐蝕率嚴重超標（指標≤0.075mm/a）達到0.1468mm/a，系統(tǒng)水質(zhì)呈現(xiàn)惡化的勢態(tài)。表1為2015年4-5月份水質(zhì)監(jiān)測狀況。

由數(shù)據(jù)分析出氨化菌、亞硝酸根以及COD含量超高，通過多年的數(shù)據(jù)跟蹤統(tǒng)計和實踐，認為該系統(tǒng)的NO2-濃度超過5mg/L，系統(tǒng)就存在氨泄漏，組織化肥廠工藝車間查找漏點，發(fā)現(xiàn)換熱器E-54泄漏。E-54是生產(chǎn)裝置的核心換熱器，且沒有備用換熱器，處理漏點只能在停工狀態(tài)下進行，為避免裝置停車帶來更大的損失，通過分析研究決定對E-54實施監(jiān)護運行，待設(shè)備檢修時集中處理。

表1 2015年4-5月份水質(zhì)監(jiān)測月平均數(shù)據(jù)

2 漏氨狀態(tài)下的對策方案

循環(huán)水系統(tǒng)漏氨最主要危害造成系統(tǒng)設(shè)備腐蝕[1]，為避免腐蝕決定從4方面采取應對措施。

2.1 穩(wěn)定系統(tǒng)水溫度，控制微生物生長

適宜溫度催生微生物增值，為控制微生物過度增值，在工藝許可范圍內(nèi)控制好水溫。采取了根據(jù)供回水溫度及溫差，確定開風機臺數(shù)。

2.2 緩蝕阻垢劑配方適應性調(diào)整

該套循環(huán)水系統(tǒng)在2015年4月改用TS系列緩蝕阻垢劑。期初的系統(tǒng)反映是總磷含量偏低，雖加大投加劑量，但系統(tǒng)中總磷含量的提高不明顯。通過實驗室緩蝕性評價試驗，發(fā)現(xiàn)其水處理劑自身緩蝕性組分偏低，如總磷酸鹽含量、鋅離子含量、苯駢三氮唑的含量都低于水處理劑的質(zhì)量指標，隨后建議水處理劑廠家對其進行調(diào)整。

調(diào)整后的緩蝕阻垢劑在投加運行2周左右后又發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)總鐵含量呈上升趨勢，通過實驗室阻垢性評價試驗，發(fā)現(xiàn)水處理藥劑的阻垢率高于KF系列5%左右，于是建議水處理劑廠家對其水處理劑中的緩蝕和阻垢組分的比例進行調(diào)整，降低水處理劑中阻垢的組分，上調(diào)其緩蝕組分。

2.3 殺菌劑配方適應性調(diào)整，控制亞硝酸根含量

在氨泄漏的水體中，亞硝酸根是硝化菌、亞硝化菌利用氨實現(xiàn)自身繁殖的中間產(chǎn)物，消除亞硝酸根將會打斷硝化菌、亞硝化菌以及反硝化菌相互轉(zhuǎn)化繁殖的反應鏈[2]，從而起到殺菌的目的。

2.3.1 選擇適用的氧化型殺菌劑

日常殺菌劑TS系列有氧化型和非氧化型兩類。合適的氧化型殺菌劑對降低亞硝酸根有良好的效果[3]，但氧化型殺菌劑日常投加后，系統(tǒng)的亞硝酸根出現(xiàn)上升的勢頭，分析其日常氧化型殺菌劑是三氯型的，這種氧化型殺菌劑對煉油合適，但對化肥循環(huán)水不合適，因氧化型強造成亞硝酸根轉(zhuǎn)化成硝酸根的反應鏈受阻，系統(tǒng)中亞硝酸根的含量呈蓄積勢態(tài)，于是建議廠家對其氧化型殺菌劑的形態(tài)進行變更由三氯改成二氯的殺菌劑。

調(diào)整后的氧化型殺菌劑在加入系統(tǒng)后，雖對系統(tǒng)中亞硝酸根含量上升的勢態(tài)得到控制，但作用時間較短，系統(tǒng)在其投加6小時后，亞硝酸根含量會反彈；為此要求水處理劑廠家對其氧化型殺菌劑進行升級，升級后的殺菌劑含有溴的組分。

2.3.2 選擇適用的非氧化型殺菌劑

對投加的非氧化型殺菌劑在使用時進行選擇，放棄異噻唑啉酮類非氧化型殺菌劑的投加，改為含氨基組分的非氧化型殺菌劑，同時對其投加頻次進行調(diào)整，由每周一次，改為根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化，如亞硝酸根、COD、異養(yǎng)菌等數(shù)據(jù)的變化情況進行非氧化殺菌處理。

2.4 加大殺菌力度

⑴ 氧化型殺菌劑投加頻次由一周二次提高到一周三次，投加濃度由10mg/L提高到30mg/L；

⑵ 根據(jù)水中NO2-檢測數(shù)據(jù)確定是否投加非氧化型殺菌劑，決定當NO2-濃度大于80mg/L時則進行非氧化型殺菌劑處理。

3 漏氨運行的效果評價

循環(huán)水系統(tǒng)在2015年7月底全面按照上述措施操作運行，自2015年8月起，在仍處于泄漏的情況下，循環(huán)水質(zhì)開始出現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn)， 濁度降低、水質(zhì)清澈透明，系統(tǒng)處于平穩(wěn)運行狀態(tài)。

3.1 微生物控制效果

亞硝酸根離子濃度平均控制在40mg/L以下，COD濃度從最高31.67mg/L，下降到最低8.40mg/L，異養(yǎng)菌也開始逐漸下降，異養(yǎng)菌含量自9月起達到了指標要求（≤1.0×105個/mL）具體見圖1亞硝酸根、COD和異養(yǎng)菌月平均濃度在7-12月變化趨勢。

圖1 亞硝酸根、COD和異養(yǎng)菌含量變化趨勢

3.2 系統(tǒng)緩蝕效果

2015年7-12月碳鋼掛片的腐蝕速率逐漸降低，從8月份起循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕速率達到控制指標（指標≤0.075mm/a），圖2為2015年7-12月掛片腐蝕速率趨勢圖。

4 結(jié)論

（1）循環(huán)水系統(tǒng)在漏氨狀態(tài)下，在一定程度和一定時期內(nèi)通過水質(zhì)控制處理，循環(huán)水系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行是可行的；

圖2 碳鋼掛片腐蝕速率變化趨勢

（2） 在漏氨水質(zhì)下殺菌滅藻必須選用高效含氯殺菌劑，但使用二氯殺菌劑殺菌效果優(yōu)于三氯殺菌劑；

（3）根據(jù)控制亞硝酸根含量，在一定程度上可直觀判斷漏氨條件下的殺菌效果。

參考文獻

[1] 李宏,汪萬新,孫長俊等.循環(huán)水系統(tǒng)漏氨的危害成因及防治對策[J].大氮肥,2013,36(4):239-240

[2] 王媛.大化肥裝置循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備腐蝕原因剖析與處理[J].化肥設(shè)計，2015，53（2）:57

[3] 羅旭,郭景玉.氧化型殺菌劑對含氨循環(huán)水系統(tǒng)中亞硝酸根的影響[J].全面腐蝕控制，2013,27(7):53-55

中圖分類號：TQ085*.412

文獻標識碼：A

DOI：10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.04.033.03

作者簡介：羅旭（1967-），女，新疆伊犁人，本科，高級工程師，從事水處理技術(shù)攻關(guān)和新技術(shù)應用研究。

Countermeasures for Long-term Running Security of Fertilizer Circulating Water System under Ammonia Leakage

LUO Xu, DU Tian-yue, PENG Wei
(Urumqi Petrochemical Company Research Institute of China National Petroleum,Urumqi 830019, China)

Abstract：Ammonia leakage of heat exchanger circulating water system was foud in a chemical fertilizer plant, but also no spare heat exchanger.In order to ensure the normal production, the system operation scheme is formulated in the condition of leakage,to insure the safe and long-term operation of the circulating water system in the case of ammonia leakage.

Keywords:recirculating water system; heat exchanger; ammonia leakage; safety operation