乙二醇裝置T-320水系統微生物污染與防治研究

楊海燕,李 新，呂 慧，王 偉，付玉琴

(1.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司研究院，新疆 獨山子 833699；2.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司乙烯廠，新疆 獨山子 833699)

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乙二醇裝置T-320水系統微生物污染與防治研究

楊海燕1,李 新2，呂 慧1，王 偉1，付玉琴1

(1.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司研究院，新疆 獨山子 833699；2.中國石油天然氣股份有限公司獨山子石化分公司乙烯廠，新疆 獨山子 833699)

為解決生物粘泥堵卷填料的問題，對T-320塔釜填料蒸煮前后微生物污染程度進行評判，從溫度、水質的檢測分析、營養源、消泡劑的性能及使用情況等方面進行調查，對T320水系統微生物生長原因進行系統排查。針對現場情況，開展針對性殺菌評價試驗，篩選評價出殺菌劑的種類為1號非氧化性殺菌劑及合適的投加濃度為300 mg/L，殺菌處理時間控制在24～48 h。通過詳盡調查和試驗研究，為裝置提供了一份技術解決方案，為解決T-320水系統微生物污染堵塞填料的問題指明了方向，為乙二醇裝置的安穩運行提供了技術支持。

乙二醇裝置 填料 生物粘泥 微生物 水冷換熱器 殺菌劑

1 概 述

2014年12月14日12:00，乙烯廠二聯合車間乙二醇裝置再吸收塔T320的壓差出現較大波動(正常值約2.0 kPa)，最大時滿量程10 kPa，并在15日開始加劇，間歇出現壓差滿量程現象，雖然采取了一些調整措施,但再吸收塔的壓差均未明顯下降，判斷塔內填料可能再次出現生物粘泥堵塞填料。

2014年12月19日裝置停工處理，對T320三段人孔打開進行檢查發現頂部不銹鋼鮑爾環上有粘泥附著在填料表面，中部和下部聚丙烯鮑爾環填料潔凈完好，處理期間雖對T320進行近20 h蒸汽蒸煮處理，但頂段鮑爾環填料的中部較臟，蒸汽蒸煮不能解決壓差問題，決定將頂部不銹鋼鮑爾環填料卸出進行水力清洗處理。

根據現場排查，造成再吸收塔T320壓差高的原因是T320運行期間，塔內填料上滋生了粘泥堵塞了上部φ16 mm的鮑爾環填料流通孔徑，導致氣液相流通面積減少，操作出現異常。

由于此前裝置也發生過兩次相同粘泥堵塞事件，也采取了塔的長時間蒸汽蒸煮，系統水置換，更換頂部φ16 mm聚丙烯鮑爾環為不銹鋼鮑爾環措施，但從現在來看均未徹底解決問題。為查清填料堵塞的原因，從多方面進行了調查和試驗研究，對癥下藥，找到解決問題的辦法。

2 T-320塔釜填料蒸煮前后微生物檢測

2.1 試驗方案

將T-320塔釜蒸煮前后的兩種填料在磨口玻璃瓶中進行常溫密閉培養和敞口培養72 h，分別對浸泡過填料的水樣進行菌落總數的檢測，在扣除空白的前提下(即純凈水和自來水)，對微生物污染程度進行評判。

2.2 T-320填料蒸煮前后微生物檢測結果

試驗結果見表1，從表1結果看出：

(1)在密閉隔絕空氣的條件下和敞口與空氣接觸的條件下，填料中均有較多量的微生物存在，初步判斷填料中的微生物不止只有厭氧菌存在，還存在別的菌種。

(2)蒸煮后填料的微生物數量并沒有減少，說明蒸煮處理后并沒有達到去除微生物的目的。

3 物料微生物來源的排查

3.1 排查情況匯總

對涉及T-320水系統的總進口和總出口水樣以及進入T320各分支水的水樣進行微生物的檢測和生物鏡檢，對引起T320再吸收水系統微生物來源進行排查。排查情況見表2。

表1 T-320填料蒸煮前后微生物檢測結果匯總

表2 菌落數及生物鏡檢結果匯總表

注：生物鏡檢結果和菌落檢測結果相對應,各水樣外觀清澈。

3.2 結果分析

從表2結果看出：

(1)T-320總進口水樣和總出口水樣中有微生物存在，且總進口水樣的菌落數(最大2.1×103個/mL)要大于總出口水樣的菌落數(<10個/mL)，總出口水樣的微生物含量很小。

(2)從微生物的檢測結果初步判定，引起T320微生物污染的來源主要為界區脫鹽水，G-537水體，次生來源為S-528水體、S-550水體，S317水體微生物含量很小。

4 水質情況調查

對所取水樣進行水質分析，結果見表3和表4，各水樣外觀清澈。

表3 水質分析結果匯總(2015-01-21)

表4 水質分析結果匯總(2015-02-03)

從表3和表4水質情況調查結果看出：

(1)細菌適合的pH值范圍：最低pH值為3.0～5.0；最適pH值為6.5～7.5；最高pH值為8.0～10.0。五種水體中的pH值最低為5.50，最高為8.99，pH值條件適合微生物生長。

(2)5種水體的電導率最大為518 μS/cm(G-537水樣)，最小為1.66 μS/cm，說明水體中含有無機鹽類，可為微生物生長提供一定的營養源。且G-537水樣的電導率波動很大，水質不穩定。

(3)從表4的檢測結果看，生化需氧量(BOD)很大，G-537水體的BOD值最大，為511 mg/L，S-550水體的BOD值最小，也達到了322 mg/L，T-320總進口水體、S-528水體、界區脫鹽水水體的BOD值在470～480 mg/L之間，說明這5種水體中有機物含量較高，且水體中都存在需氧微生物，且微生物的數量較大。

5 模擬比對實驗

5.1 模擬試驗方案

(1)無氧條件下的模擬試驗：取T-320總進口水樣及進入T320各分支水樣，將各水樣和無菌的填料按水樣400 mL，填料6個和30%的葡萄糖溶液混合1 mL(模擬試驗填料分兩組情況進行，一組是只有不銹鋼填料6個，一組是不銹鋼和塑料填料各3個混合進行試驗)，放入無菌的磨口玻璃錐形瓶中，蓋緊密封；同時按上述條件做空白試驗，在培養箱中進行培養試驗，設定溫度為30 ℃，為期15 d時間，每隔24 h往各錐形瓶中添加無菌水到原水位，每隔5 d進行一次菌落總數測定及生物鏡檢。

(2)有氧條件下的模擬試驗：試驗步驟同(1)，不同的是：敞口，在生物搖床中進行培養試驗，設定溫度為30 ℃，轉速60 r/min，為期15 d時間，每隔5 d進行一次菌落總數測定及生物鏡檢。

5.2 無氧條件試驗結果

(1)無氧條件試驗結果匯總見表5至表7，取樣時間為2015年2月3日,視野中可觀察到有微生物活動，活性較高。

表5 無氧模擬試驗第五天微生物檢測結果匯總

表6 無氧模擬試驗第十天微生物檢測結果匯總

表7 無氧模擬試驗第十五天微生物檢測結果匯總

(2)從表5至表7的試驗結果看出：

① 5種水體的菌落數隨著培養時間的延長，數量也在遞增，且裝有兩種混合填料(即不銹鋼和塑料填料按1:1數量比例混合)的水體菌落數的增長要比只裝有不銹鋼填料水體的菌落數增長的要多。

② 相比原水體，界區脫鹽水的菌落數增長的更快。

③ 在無氧條件下培養，五種水體的菌落數都在不斷遞增，說明水體中有厭氧型的菌種存在，且數量較多。

④ 從培養前后填料外觀看，前后沒有明顯變化。

5.3 有氧條件試驗結果

(1)有氧條件試驗結果匯總見表8至表10,取樣時間為2015年2月3日,顯微鏡檢查可觀察到有微生物活動，活性較高。

表8 有氧模擬試驗第五天微生物檢測結果匯總

表9 有氧模擬試驗第十天微生物檢測結果匯總

表10 有氧模擬試驗第十五天微生物檢測結果匯總

(2)從表8至表10的試驗結果看出：

① 5種水體的菌落數隨著培養時間的延長，數量也在遞增，且裝有兩種混合填料(即不銹鋼和塑料填料按1:1數量比例混合)的水體菌落數的增長要比只裝有不銹鋼填料水體的菌落數增長的要多。

② 5種水體培養到第十五天菌落數量都有增多。

③ 從培養前后填料外觀看，前后沒有明顯變化。

6 填料污泥堵塞原因分析

6.1 溫度情況

調查結果表明，進入T-320的各分支水經水冷換熱器后，水體溫度都可降到28～29 ℃。對許多微生物來說，最適宜的生長溫度在20～30 ℃，經調查進入T-320的水體溫度適合微生物生長，為28～29 ℃

6.2 水冷換熱器循環水的泄漏

T320填料發生污泥堵塞后，發現有循環水泄漏到介質中。循環水中的微生物菌落數最大時能達到每毫升上萬個，通常菌落數在每毫升幾千到幾百個的情況較多。T-320填料的比表面積大，且有很多的空隙，較適于微生物富集、生長、繁殖，產生粘泥，從而堵塞填料。因此水冷換熱器循環水的泄漏，是微生物的一個主要來源。

6.3 填料所處位置

環氧乙烷具有廣譜高效的殺菌作用，環氧乙烷從T320中下部進入，初始質量分數約為80%，具有殺菌作用，在T320中經過水體溶解稀釋后，質量分數約為8.9%，殺菌作用很微弱，所以上部填料堵塞嚴重。

7 殺菌劑的篩選評價試驗

7.1 溶液的配制

7.1.1 樣品的富集

采用了微生物含量高、具有代表性的水樣(乙二醇裝置T-320水樣，且經過富集培養)進行了殺菌劑的殺菌效果評價試驗。

7.1.2 殺菌劑的選擇

非氧化型殺菌劑不以氧化作用殺死微生物，而是以致毒劑作用于微生物的特殊部位。因而非氧化型殺菌劑不受水中還原性物質的影響，較適用于現場的水體情況，為此選取了兩種非氧化型殺菌劑，分別為1號和2號殺菌劑。

7.1.3 殺菌劑的配制

用消毒過的純凈水將1號、2號殺菌劑配制成殺菌劑質量濃度為20 000 mg/L的溶液作為母液，按投加濃度從母液中吸取一定體積加入到水樣中。

7.2 試驗方法

水樣體積都為500 mL，定容到1 L的錐形瓶中；選取1號、2號兩種殺菌劑，且兩種殺菌劑的投加濃度分別為100，200和300 mg/L，投加殺菌劑的樣品放入生物搖床中4 h進行充分地混合，從投加殺菌劑的時刻算起，分別對4 ，8 ，12 和24 h殺菌劑的作用時間進行微生物群體數量進行檢測，同時做空白試驗進行比較。

7.3 殺菌效果評價

殺菌效果評價結果見表11和表12。

表11 1號殺菌劑殺菌效果評價結果匯總

表12 2號殺菌劑殺菌效果評價結果匯總

7.4 結果討論

(1) 從兩種殺菌劑的殺菌效果看，1號殺菌劑的殺菌效果優于2號殺菌劑，1號殺菌劑較適用于現場水體的殺菌處理。

(2) 從表11的1號殺菌劑殺菌效果評價結果來看，結合殺菌率和菌落減少數量的綜合效果來分析，又考慮到現場條件比較苛刻，為了達到最佳的殺菌效果，1號殺菌劑的現場應用的最佳質量濃度為300 mg/L。

8 結論及措施

(1)T-320水體中既有需氧型菌種，也有伏氧型菌種存在，且繁殖力很強。水冷換熱器E536A有循環水泄漏到T320水系統中，循環水中的微生物數量較大，生存能力強，造成T-320水體被微生物污染，且該系統的水在循環使用過程中，沒有進行殺菌處理，微生物沒有受到遏制，繁殖速度快，造成微生物產生的粘泥堵塞填料。

(2)從現場調查情況、水質分析結果及菌落培養實驗結果看，T-320再吸收水系統水體的溫度、pH值、營養源等條件都適合微生物的生長。

(3)對涉及T-320水系統的塔體、填料、換熱器、管線等進行循環清洗和殺菌處理，選用1號殺菌劑進行現場應用，且1號殺菌劑現場應用的質量濃度建議不小于300 mg/L。為了徹底清除T-320水系統中殘存的微生物，殺菌處理時間控制在24～48 h。

(4)加強T-320水系統的水質監測，包括pH值、濁度、電導率、鐵離子含量和菌落數等，以便能及時發現水冷換熱器是否發生泄漏，及時采取堵漏措施，防患于未然。

(5)對T-320水系統腐蝕探針運行情況進行跟蹤監控，及時發現腐蝕情況及時調整操作，達到延緩腐蝕的目的。

(編輯 王維宗)

Microbial Contamination of Ethylene Glycol T-320 Water System and Prevention

YangHaiyan1,LiLin2,LvHui1,WangWei1,FuYuqin1

(1.ResearchInstituteofPetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699，China; 2.EthyleneWorkshopofPetroChinaDushanziPetrochemicalCompany,Dushanzi833699,China)

To solve the problem of microbial sludge plugging, the degree of microbial contamination of T-320 Tower packing before and after steaming is evaluated. The causes of contamination are studied in respect of temperature, testing of water quality, nutrient sources, performance utilization of de-foamer, etc. The causes of microorganism growth in T-320 water system are analyzed. Based upon the results of analysis, bactericiding evaluation test is performed to screen out 1# non-oxidizing bactericide whose appropriate dosage is 300 mg/L and whose sterilization time is controlled within 24 ～ 48 hours. The detailed investigation and study has provided a good technical solution for the unit, a technical solution for the microbial contamination of T-320water system and strong support for the safe and stable operation of the ethylene glycol unit.

ethylene glycol equipment, packing, biological sludge, microorganism, water-cooling heat exchanger, backtericide

2015-10-05；修改稿收到日期：2015-11-06。

楊海燕(1968-)，高級工程師，本科，多年從事防腐及水處理研究工作。E-mail：yjy_yhy@petrochina.com.cn