漏氨条件下化肥循环水长周期安全运行的对策措施

罗 旭 杜天悦 彭 卫(中国石油乌鲁木齐石化分公司研究院，新疆 乌鲁木齐 830019）



漏氨条件下化肥循环水长周期安全运行的对策措施

罗 旭 杜天悦 彭 卫
(中国石油乌鲁木齐石化分公司研究院，新疆 乌鲁木齐 830019）

摘 要：化肥厂某套循环水系统换热器出现氨泄漏，且没有备用换热器，为保证生产正常运行，制定漏氨条件下的系统运行方案，确保循环水系统在漏氨情况下的安全长周期运行。

关键词：循环水系统 换热器 氨泄漏 安全运行

0 前言

化肥厂某套敞开式循环冷却水系统为合成氨和尿素装置提供水冷器所用的循环冷却水。循环水量18000 m3/h，最大保有水量4500 m3/h。所使用的换热器材质主要是碳钢、不锈钢，还有少量的铜。

1 问题出现

2015年4月化肥厂某套装置按计划开工生产，循环水系统正常运行，但在从4月17日起，该系统亚硝酸根（NO2-）大幅上升，系统COD、异养菌也出现异常，虽加大了日常的杀菌力度，但在这些指标的日常控制方面仍显现出吃力、受阻的局面；虽然加强了日常的缓蚀处理，但5月份的试片腐蚀率严重超标（指标≤0.075mm/a）达到0.1468mm/a，系统水质呈现恶化的势态。表1为2015年4-5月份水质监测状况。

由数据分析出氨化菌、亚硝酸根以及COD含量超高，通过多年的数据跟踪统计和实践，认为该系统的NO2-浓度超过5mg/L，系统就存在氨泄漏，组织化肥厂工艺车间查找漏点，发现换热器E-54泄漏。E-54是生产装置的核心换热器，且没有备用换热器，处理漏点只能在停工状态下进行，为避免装置停车带来更大的损失，通过分析研究决定对E-54实施监护运行，待设备检修时集中处理。

表1 2015年4-5月份水质监测月平均数据

2 漏氨状态下的对策方案

循环水系统漏氨最主要危害造成系统设备腐蚀[1]，为避免腐蚀决定从4方面采取应对措施。

2.1 稳定系统水温度，控制微生物生长

适宜温度催生微生物增值，为控制微生物过度增值，在工艺许可范围内控制好水温。采取了根据供回水温度及温差，确定开风机台数。

2.2 缓蚀阻垢剂配方适应性调整

该套循环水系统在2015年4月改用TS系列缓蚀阻垢剂。期初的系统反映是总磷含量偏低，虽加大投加剂量，但系统中总磷含量的提高不明显。通过实验室缓蚀性评价试验，发现其水处理剂自身缓蚀性组分偏低，如总磷酸盐含量、锌离子含量、苯骈三氮唑的含量都低于水处理剂的质量指标，随后建议水处理剂厂家对其进行调整。

调整后的缓蚀阻垢剂在投加运行2周左右后又发现系统总铁含量呈上升趋势，通过实验室阻垢性评价试验，发现水处理药剂的阻垢率高于KF系列5%左右，于是建议水处理剂厂家对其水处理剂中的缓蚀和阻垢组分的比例进行调整，降低水处理剂中阻垢的组分，上调其缓蚀组分。

2.3 杀菌剂配方适应性调整，控制亚硝酸根含量

在氨泄漏的水体中，亚硝酸根是硝化菌、亚硝化菌利用氨实现自身繁殖的中间产物，消除亚硝酸根将会打断硝化菌、亚硝化菌以及反硝化菌相互转化繁殖的反应链[2]，从而起到杀菌的目的。

2.3.1 选择适用的氧化型杀菌剂

日常杀菌剂TS系列有氧化型和非氧化型两类。合适的氧化型杀菌剂对降低亚硝酸根有良好的效果[3]，但氧化型杀菌剂日常投加后，系统的亚硝酸根出现上升的势头，分析其日常氧化型杀菌剂是三氯型的，这种氧化型杀菌剂对炼油合适，但对化肥循环水不合适，因氧化型强造成亚硝酸根转化成硝酸根的反应链受阻，系统中亚硝酸根的含量呈蓄积势态，于是建议厂家对其氧化型杀菌剂的形态进行变更由三氯改成二氯的杀菌剂。

调整后的氧化型杀菌剂在加入系统后，虽对系统中亚硝酸根含量上升的势态得到控制，但作用时间较短，系统在其投加6小时后，亚硝酸根含量会反弹；为此要求水处理剂厂家对其氧化型杀菌剂进行升级，升级后的杀菌剂含有溴的组分。

2.3.2 选择适用的非氧化型杀菌剂

对投加的非氧化型杀菌剂在使用时进行选择，放弃异噻唑啉酮类非氧化型杀菌剂的投加，改为含氨基组分的非氧化型杀菌剂，同时对其投加频次进行调整，由每周一次，改为根据系统数据变化，如亚硝酸根、COD、异养菌等数据的变化情况进行非氧化杀菌处理。

2.4 加大杀菌力度

⑴ 氧化型杀菌剂投加频次由一周二次提高到一周三次，投加浓度由10mg/L提高到30mg/L；

⑵ 根据水中NO2-检测数据确定是否投加非氧化型杀菌剂，决定当NO2-浓度大于80mg/L时则进行非氧化型杀菌剂处理。

3 漏氨运行的效果评价

循环水系统在2015年7月底全面按照上述措施操作运行，自2015年8月起，在仍处于泄漏的情况下，循环水质开始出现明显好转， 浊度降低、水质清澈透明，系统处于平稳运行状态。

3.1 微生物控制效果

亚硝酸根离子浓度平均控制在40mg/L以下，COD浓度从最高31.67mg/L，下降到最低8.40mg/L，异养菌也开始逐渐下降，异养菌含量自9月起达到了指标要求（≤1.0×105个/mL）具体见图1亚硝酸根、COD和异养菌月平均浓度在7-12月变化趋势。

图1 亚硝酸根、COD和异养菌含量变化趋势

3.2 系统缓蚀效果

2015年7-12月碳钢挂片的腐蚀速率逐渐降低，从8月份起循环水系统的腐蚀速率达到控制指标（指标≤0.075mm/a），图2为2015年7-12月挂片腐蚀速率趋势图。

4 结论

（1）循环水系统在漏氨状态下，在一定程度和一定时期内通过水质控制处理，循环水系统安全平稳运行是可行的；

图2 碳钢挂片腐蚀速率变化趋势

（2） 在漏氨水质下杀菌灭藻必须选用高效含氯杀菌剂，但使用二氯杀菌剂杀菌效果优于三氯杀菌剂；

（3）根据控制亚硝酸根含量，在一定程度上可直观判断漏氨条件下的杀菌效果。

参考文献

[1] 李宏,汪万新,孙长俊等.循环水系统漏氨的危害成因及防治对策[J].大氮肥,2013,36(4):239-240

[2] 王媛.大化肥装置循环水系统设备腐蚀原因剖析与处理[J].化肥设计，2015，53（2）:57

[3] 罗旭,郭景玉.氧化型杀菌剂对含氨循环水系统中亚硝酸根的影响[J].全面腐蚀控制，2013,27(7):53-55

中图分类号：TQ085*.412

文献标识码：A

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

作者简介：罗旭（1967-），女，新疆伊犁人，本科，高级工程师，从事水处理技术攻关和新技术应用研究。

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