水循环经济在化工与石化工业中的应用

2016-07-26

中文信息 2016年3期

（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014010）

前言

化工与石化产业在我国经济发展过程中占据着重要位置，为居民的生产生活提供了必须的产品。但随着化工与石化产业的不断发展，其生产弊端也日益凸显，特别是在水资源的利用和排放方面存在较大问题。循环冷却水装置在整个石油化工产业中起着至关重要的作用，不仅仅给各个主装置降温这么简单，更好地充分利用、满足水质要求、提高经济效益等方面，都有深远意义，这就需要针对当前化工与石化工业在这方面存在的问题对循环水的经济进行研究，并予以中分应用。

一、对水循环经济的认识

1.水循环经济原理

在日常的生产生活中，水是必不可少的资源。在自然界水资源是经过不断的循环而成为可再生能源的，日常生产过程中也需要对水资源进行循环利用，以降低生产成本，并达到节约资源的目的。同时，由人工进行的水循环必然会对自然环境以及自然界的水循环造成一定的影响，这就需要对水循环技术进行不断地改进。

2.水循环经济运行模式

经过科学的研究，现代水循环经济主要包括减量化、再利用、再循环、再生处理、管理这五项基本原则。其中，减量化原则处于水循环经济中较为突出的地位，需要在进行水循环过程中予以注意。再利用和再循环次之，也不容忽视。再生处理则处于基础性位置，而管理则是进行水循环经济的基本手段。在进行水循环经济时，要注意减量化时在保证基本的生产过程中最大程度上降低资源能耗以及废物的排放，是水循环得以进行的一大目标。再利用和再循环给水循环提供了方向，需要根据这两点原则进行相关技术的研讨。

水循环经济的运行模式主要分为小循环、中循环、大循环三种，可以根据字面来理解，将水循环适用的场地、时间等分为大中小三个种类，并配合以相应的循环模式，将经过处理的水回归大自然，真正将自然水循环与人工水循环相结合的一种模式，在整个水循环经济中发挥着巨大作用，也面临着较高要求。

二、循环冷却水经济在化工与石化工业中的应用

1.化工与石化工业用水分析

化工与石化工业与其他工业相比用水量较大，特别是石化工业大多选址在自然条件较为恶劣的地区，受到水资源的限制，在发展上面临着制约。化工与石化工业的供水系统主要分为工艺水系统、锅炉水系统、循环冷却水系统、生活水系统、污水处理系统五个部分。这五个部分涵盖了水资源在化工与石化工业的生产和员工生活的方方面面，对水资源的量和质都提出了较高要求。

而循环冷却水就是一种再生资源，在循环水系统中，水可以反复利用，水经过换热器后温度升高，由冷却塔及其他设备将水温降下来，再由泵送往用户，水在如此的重复利用后，提高了水的重复利用率。如图1。

而石化工业在用水方面又可以分为循环冷却水、化学水、生产工艺用水三大类。循环冷却水在石化工业的生产过程中占据着重要位置，大部分生产用水都在这一方面。而循环冷却水由于用于对运行的机器、生产出来的产品等物品的冷却，对水质的要求较高。特别是在水中含盐量、水的酸碱度、水中有机物含量等提出了较高要求。特别是冷却水大部分都会进行循环再利用，这就需要关注水循环经济的具体方法，对其进行处理，达到冷却水使用的条件。特别是生产工艺阶段很直接对水资源进行循环利用，需要经过一系列手段对水资源进行处理之后才能实现再利用。

图1 循环冷却水系统图示

在敞开式循环冷却水系统中，冷却水通过换热器后水温升高成为热水，热水经冷却塔与空气充分接触使水温降低，冷却水后的水再循环水使用，但在这种系统中，循环过程会蒸发损失掉大量的水，还要排出一定量的浓缩水，故还要补充一定量的新鲜水，尤其在冬季，充分利用蒸发掉的蒸汽是合理利用水资源并回收是最紧要的研究课题。

2.循环冷却水经济的应用

水循环经济在化工与石化工业中的应用主要体现在两方面，分别是循环水给主装置降温技术和生产工艺废水处理和循环利用技术。在化工与石化工业的生产过程中，有百分之五十的水都用在了冷却上，主要利用循环水给主装置降温，让低温水出去高温水回来，从主装置的周边安装循环水降温设备，实现降温的目的。这一过程必然会产生大量的热能，可以针对这些热能进行再次回收利用，将其运用在对热能需求较少的装备上。在化工与石化工业进行生产时，主装置由于长时间的运转会出现温度升高的现象，利用水循环经济来达到降温的目的是最为划算且安全的方法。特别是其他设备在日常的运转过程中也需要一定的温度，可以利用降温之后回收来的热水给其他工艺流程加温，在一定程度上会提高了资源的利用率，减少燃料的使用。

冷却水在循环过程中的蒸发损失是指冷却水在冷却塔中与空气对流换热，使部分水蒸发逸出大气。即

R—循环水中循环水量

Δt—冷却塔进出水温差

à—蒸发损失系数，随季节变化与空气的干球温度相关，如图2

图2 温度与蒸发损失系数关系

另一种损失是排污损失，由需要控制的浓缩倍数及水质数据来确定，图3是某企业2015年11月至2016年1月冬季氯离子变化趋势图。由此可以看出，总体趋势在500mg/l之间浮动，最大值653mg/l，最小值397mg/l，浮动较大，在冬季需要不断调整加药量及排污置换量来维持其水质处于标准范围内，同时也就意味着增大了损失，需要回收利用。

图3 某企业氯离子变化趋势图

生产工艺废水处理和循环利用技术在化工与石化产业也得到了广泛的应用。化工与石化产业在生产过程中必然会产生相当多的工业废水，这些水不能直接排放到大自然中，需要进行一定的处理。如果能对这些水资源进行回收和再利用，能够极大程度上提升水资源的利用率，同时减少工业废水的排放，避免环境污染。对生产工艺废水进行处理，需要利用相关工艺实现废渣废液的隔离、隔油、混凝气浮、生化处理等。进行废渣、隔油处理可以采取沉降法、平流式隔油罐浮油等手段。混凝气浮则是将胶态的化学物质以及乳化油等物质在水中去除。将这些手段根据生产工艺废水的实际情况进行合理利用，能够将水中杂质去除，提高水的质量，使废水能够达到再利用的标准。进行了废水处理之后，就需要将经过处理的废水运用到相应的部门，使其再次发挥效应，最大程度上提升水资源的利用率。