乙二醇装置T-320水系统微生物污染与防治研究

杨海燕,李 新，吕 慧，王 伟，付玉琴

(1.中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司研究院，新疆 独山子 833699；2.中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司乙烯厂，新疆 独山子 833699)



乙二醇装置T-320水系统微生物污染与防治研究

杨海燕1,李 新2，吕 慧1，王 伟1，付玉琴1

(1.中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司研究院，新疆 独山子 833699；2.中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司乙烯厂，新疆 独山子 833699)

为解决生物粘泥堵卷填料的问题，对T-320塔釜填料蒸煮前后微生物污染程度进行评判，从温度、水质的检测分析、营养源、消泡剂的性能及使用情况等方面进行调查，对T320水系统微生物生长原因进行系统排查。针对现场情况，开展针对性杀菌评价试验，筛选评价出杀菌剂的种类为1号非氧化性杀菌剂及合适的投加浓度为300 mg/L，杀菌处理时间控制在24～48 h。通过详尽调查和试验研究，为装置提供了一份技术解决方案，为解决T-320水系统微生物污染堵塞填料的问题指明了方向，为乙二醇装置的安稳运行提供了技术支持。

乙二醇装置 填料 生物粘泥 微生物 水冷换热器 杀菌剂

1 概 述

2014年12月14日12:00，乙烯厂二联合车间乙二醇装置再吸收塔T320的压差出现较大波动(正常值约2.0 kPa)，最大时满量程10 kPa，并在15日开始加剧，间歇出现压差满量程现象，虽然采取了一些调整措施,但再吸收塔的压差均未明显下降，判断塔内填料可能再次出现生物粘泥堵塞填料。

2014年12月19日装置停工处理，对T320三段人孔打开进行检查发现顶部不锈钢鲍尔环上有粘泥附着在填料表面，中部和下部聚丙烯鲍尔环填料洁净完好，处理期间虽对T320进行近20 h蒸汽蒸煮处理，但顶段鲍尔环填料的中部较脏，蒸汽蒸煮不能解决压差问题，决定将顶部不锈钢鲍尔环填料卸出进行水力清洗处理。

根据现场排查，造成再吸收塔T320压差高的原因是T320运行期间，塔内填料上滋生了粘泥堵塞了上部φ16 mm的鲍尔环填料流通孔径，导致气液相流通面积减少，操作出现异常。

由于此前装置也发生过两次相同粘泥堵塞事件，也采取了塔的长时间蒸汽蒸煮，系统水置换，更换顶部φ16 mm聚丙烯鲍尔环为不锈钢鲍尔环措施，但从现在来看均未彻底解决问题。为查清填料堵塞的原因，从多方面进行了调查和试验研究，对症下药，找到解决问题的办法。

2 T-320塔釜填料蒸煮前后微生物检测

2.1 试验方案

将T-320塔釜蒸煮前后的两种填料在磨口玻璃瓶中进行常温密闭培养和敞口培养72 h，分别对浸泡过填料的水样进行菌落总数的检测，在扣除空白的前提下(即纯净水和自来水)，对微生物污染程度进行评判。

2.2 T-320填料蒸煮前后微生物检测结果

试验结果见表1，从表1结果看出：

(1)在密闭隔绝空气的条件下和敞口与空气接触的条件下，填料中均有较多量的微生物存在，初步判断填料中的微生物不止只有厌氧菌存在，还存在别的菌种。

(2)蒸煮后填料的微生物数量并没有减少，说明蒸煮处理后并没有达到去除微生物的目的。

3 物料微生物来源的排查

3.1 排查情况汇总

对涉及T-320水系统的总进口和总出口水样以及进入T320各分支水的水样进行微生物的检测和生物镜检，对引起T320再吸收水系统微生物来源进行排查。排查情况见表2。

表1 T-320填料蒸煮前后微生物检测结果汇总

表2 菌落数及生物镜检结果汇总表

注：生物镜检结果和菌落检测结果相对应,各水样外观清澈。

3.2 结果分析

从表2结果看出：

(1)T-320总进口水样和总出口水样中有微生物存在，且总进口水样的菌落数(最大2.1×103个/mL)要大于总出口水样的菌落数(<10个/mL)，总出口水样的微生物含量很小。

(2)从微生物的检测结果初步判定，引起T320微生物污染的来源主要为界区脱盐水，G-537水体，次生来源为S-528水体、S-550水体，S317水体微生物含量很小。

4 水质情况调查

对所取水样进行水质分析，结果见表3和表4，各水样外观清澈。

表3 水质分析结果汇总(2015-01-21)

表4 水质分析结果汇总(2015-02-03)

从表3和表4水质情况调查结果看出：

(1)细菌适合的pH值范围：最低pH值为3.0～5.0；最适pH值为6.5～7.5；最高pH值为8.0～10.0。五种水体中的pH值最低为5.50，最高为8.99，pH值条件适合微生物生长。

(2)5种水体的电导率最大为518 μS/cm(G-537水样)，最小为1.66 μS/cm，说明水体中含有无机盐类，可为微生物生长提供一定的营养源。且G-537水样的电导率波动很大，水质不稳定。

(3)从表4的检测结果看，生化需氧量(BOD)很大，G-537水体的BOD值最大，为511 mg/L，S-550水体的BOD值最小，也达到了322 mg/L，T-320总进口水体、S-528水体、界区脱盐水水体的BOD值在470～480 mg/L之间，说明这5种水体中有机物含量较高，且水体中都存在需氧微生物，且微生物的数量较大。

5 模拟比对实验

5.1 模拟试验方案

(1)无氧条件下的模拟试验：取T-320总进口水样及进入T320各分支水样，将各水样和无菌的填料按水样400 mL，填料6个和30%的葡萄糖溶液混合1 mL(模拟试验填料分两组情况进行，一组是只有不锈钢填料6个，一组是不锈钢和塑料填料各3个混合进行试验)，放入无菌的磨口玻璃锥形瓶中，盖紧密封；同时按上述条件做空白试验，在培养箱中进行培养试验，设定温度为30 ℃，为期15 d时间，每隔24 h往各锥形瓶中添加无菌水到原水位，每隔5 d进行一次菌落总数测定及生物镜检。

(2)有氧条件下的模拟试验：试验步骤同(1)，不同的是：敞口，在生物摇床中进行培养试验，设定温度为30 ℃，转速60 r/min，为期15 d时间，每隔5 d进行一次菌落总数测定及生物镜检。

5.2 无氧条件试验结果

(1)无氧条件试验结果汇总见表5至表7，取样时间为2015年2月3日,视野中可观察到有微生物活动，活性较高。

表5 无氧模拟试验第五天微生物检测结果汇总

表6 无氧模拟试验第十天微生物检测结果汇总

表7 无氧模拟试验第十五天微生物检测结果汇总

(2)从表5至表7的试验结果看出：

① 5种水体的菌落数随着培养时间的延长，数量也在递增，且装有两种混合填料(即不锈钢和塑料填料按1:1数量比例混合)的水体菌落数的增长要比只装有不锈钢填料水体的菌落数增长的要多。

② 相比原水体，界区脱盐水的菌落数增长的更快。

③ 在无氧条件下培养，五种水体的菌落数都在不断递增，说明水体中有厌氧型的菌种存在，且数量较多。

④ 从培养前后填料外观看，前后没有明显变化。

5.3 有氧条件试验结果

(1)有氧条件试验结果汇总见表8至表10,取样时间为2015年2月3日,显微镜检查可观察到有微生物活动，活性较高。

表8 有氧模拟试验第五天微生物检测结果汇总

表9 有氧模拟试验第十天微生物检测结果汇总

表10 有氧模拟试验第十五天微生物检测结果汇总

(2)从表8至表10的试验结果看出：

① 5种水体的菌落数随着培养时间的延长，数量也在递增，且装有两种混合填料(即不锈钢和塑料填料按1:1数量比例混合)的水体菌落数的增长要比只装有不锈钢填料水体的菌落数增长的要多。

② 5种水体培养到第十五天菌落数量都有增多。

③ 从培养前后填料外观看，前后没有明显变化。

6 填料污泥堵塞原因分析

6.1 温度情况

调查结果表明，进入T-320的各分支水经水冷换热器后，水体温度都可降到28～29 ℃。对许多微生物来说，最适宜的生长温度在20～30 ℃，经调查进入T-320的水体温度适合微生物生长，为28～29 ℃

6.2 水冷换热器循环水的泄漏

T320填料发生污泥堵塞后，发现有循环水泄漏到介质中。循环水中的微生物菌落数最大时能达到每毫升上万个，通常菌落数在每毫升几千到几百个的情况较多。T-320填料的比表面积大，且有很多的空隙，较适于微生物富集、生长、繁殖，产生粘泥，从而堵塞填料。因此水冷换热器循环水的泄漏，是微生物的一个主要来源。

6.3 填料所处位置

环氧乙烷具有广谱高效的杀菌作用，环氧乙烷从T320中下部进入，初始质量分数约为80%，具有杀菌作用，在T320中经过水体溶解稀释后，质量分数约为8.9%，杀菌作用很微弱，所以上部填料堵塞严重。

7 杀菌剂的筛选评价试验

7.1 溶液的配制

7.1.1 样品的富集

采用了微生物含量高、具有代表性的水样(乙二醇装置T-320水样，且经过富集培养)进行了杀菌剂的杀菌效果评价试验。

7.1.2 杀菌剂的选择

非氧化型杀菌剂不以氧化作用杀死微生物，而是以致毒剂作用于微生物的特殊部位。因而非氧化型杀菌剂不受水中还原性物质的影响，较适用于现场的水体情况，为此选取了两种非氧化型杀菌剂，分别为1号和2号杀菌剂。

7.1.3 杀菌剂的配制

用消毒过的纯净水将1号、2号杀菌剂配制成杀菌剂质量浓度为20 000 mg/L的溶液作为母液，按投加浓度从母液中吸取一定体积加入到水样中。

7.2 试验方法

水样体积都为500 mL，定容到1 L的锥形瓶中；选取1号、2号两种杀菌剂，且两种杀菌剂的投加浓度分别为100，200和300 mg/L，投加杀菌剂的样品放入生物摇床中4 h进行充分地混合，从投加杀菌剂的时刻算起，分别对4 ，8 ，12 和24 h杀菌剂的作用时间进行微生物群体数量进行检测，同时做空白试验进行比较。

7.3 杀菌效果评价

杀菌效果评价结果见表11和表12。

表11 1号杀菌剂杀菌效果评价结果汇总

表12 2号杀菌剂杀菌效果评价结果汇总

7.4 结果讨论

(1) 从两种杀菌剂的杀菌效果看，1号杀菌剂的杀菌效果优于2号杀菌剂，1号杀菌剂较适用于现场水体的杀菌处理。

(2) 从表11的1号杀菌剂杀菌效果评价结果来看，结合杀菌率和菌落减少数量的综合效果来分析，又考虑到现场条件比较苛刻，为了达到最佳的杀菌效果，1号杀菌剂的现场应用的最佳质量浓度为300 mg/L。

8 结论及措施

(1)T-320水体中既有需氧型菌种，也有伏氧型菌种存在，且繁殖力很强。水冷换热器E536A有循环水泄漏到T320水系统中，循环水中的微生物数量较大，生存能力强，造成T-320水体被微生物污染，且该系统的水在循环使用过程中，没有进行杀菌处理，微生物没有受到遏制，繁殖速度快，造成微生物产生的粘泥堵塞填料。

(2)从现场调查情况、水质分析结果及菌落培养实验结果看，T-320再吸收水系统水体的温度、pH值、营养源等条件都适合微生物的生长。

(3)对涉及T-320水系统的塔体、填料、换热器、管线等进行循环清洗和杀菌处理，选用1号杀菌剂进行现场应用，且1号杀菌剂现场应用的质量浓度建议不小于300 mg/L。为了彻底清除T-320水系统中残存的微生物，杀菌处理时间控制在24～48 h。

(4)加强T-320水系统的水质监测，包括pH值、浊度、电导率、铁离子含量和菌落数等，以便能及时发现水冷换热器是否发生泄漏，及时采取堵漏措施，防患于未然。

(5)对T-320水系统腐蚀探针运行情况进行跟踪监控，及时发现腐蚀情况及时调整操作，达到延缓腐蚀的目的。

(编辑 王维宗)

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。

杨海燕(1968-)，高级工程师，本科，多年从事防腐及水处理研究工作。E-mail：yjy_yhy@petrochina.com.cn