Характеристики воды для оборотного водоснабжения для установки изомеризации

 

Маленьких Владислав Сергеевич,

аспирант Омского государственного технического университета.

 

Статья рассказывает о рациональном использовании водных ресурсов в нефтеперерабатывающей промышленности в качестве хладагента, раскрывает связанные с этим проблемы и предлагает пути к их решению. Основное внимание автор акцентирует на влиянии качества воды на износ оборудования и эффективность технологического процесса.

Ключевые слова и фразы: оборотное водоснабжение, качество воды, реагентная обработка воды, коррозия, установка изомеризации.

 

Актуальность проблемы обусловлена тем, что использование воды в качестве охлаждающего агента приво­дит к возникновению проблем коррозии, образованию накипи, загрязнения, развития и роста микроорганизмов в водооборотных циклах, образованию сточных вод.

Данные проблемы оказывают серьезное влияние на процесс производства, снижая эффективность теплопередачи, увеличивая расход энергии и повышая экс­плуатационные затраты, объем и качество сточных вод.

Все эти проблемы тесно связаны между собой и программы обработки оборот­ной воды учитывают их комплексное решение. Задача реагентной обработки – предотвратить выпадение солей жесткости и отложение микробиологиче­ских загрязнений в теплообменном оборудовании, а также обеспечить коррозионную защиту оборудования водооборотных циклов.

Исходя из вышеизложенного, целью работы является исследование качества подпиточной, оборотной воды блока оборотного водоснабжения установки изомеризации.

 

Анализ качества подпиточной, оборотной воды

 

Согласно действующему документу ВУТП-97 от 1997г., качество оборотной и подпиточной воды при комплексной обработке должно отвечать следующим показателям (таблица 1).

 

Таблица 1.

Параметр	Показатель
	Подпиточная вода	Оборотная вода
Нефтепродукты, мг/л	Не более 1,5	Не более 5
взвешенные вещества, мг/л	Не более 15	Не более 10
сульфаты не более, мг/л SO4	Не более 130	Не более 500
хлориды не более, мг/л Cl	Не более 50	Не более 300
общее солесодержание, мг/л	Не более 500	Не более 2000
карбонатная жесткость, мг-экв/л	Не более 2,5	Не более 5
некарбонатная жесткость, мг-экв/л	Не более 3,3	Не более 15
БПКполн ,мг O2/л	Не более 10,0	Не более 25
БПК5,мг O2/л	Не более 6,0	Не более 15
рН	7-8,5	7-8,5

 

 При солесодержании подпиточной воды более 500 мг/л производится сравнение вариантов:

-                   снижение солесодержания подпиточной воды,

-                   применение увеличенной промывки оборотной воды,

-                   использование специальных ингибиторов, работающих в оборотной воде с солесодержанием более 2000 мг/л,

-                   принимается наиболее рациональный вариант.

 Свежая вода, подаваемая в системы оборотного водоснабжения, должна подвергаться очистке до кондиции, обеспечивающей качество подпиточной воды, указанное в пункте таблице.

За 2 года эксплуатации блока оборотного водоснабжения установки изомеризации выявлено, что в зимний период тепловая нагрузка на градирню снижается, в результате чего коэффициент упаривания (К_у) снижается до 1,6-2,0, в летний период наоборот, тепловая нагрузка увеличивается, в результате чего К_у повышается до 3,0-3,8 (график №1). В результате работы блока оборотного водоснабжения на оптимальном режиме в зимний период возможна его работа без проведения промывок системы, а в летний требуется корректировка солевого баланса оборотной воды.

 

График 1. Изменение коэффициента упаривания оборотной воды БОВ.

 

Подпиточная вода

Подпиточная вода характеризовалась стабильным качеством на всем протяжении работы блока оборотного водоснабжения, показатели качества соответствовали нормативным требованиям, за исключением содержания взвешенных веществ и рН среды. Концентрация взвешенных веществ превышала допустимое значение (график №2), преимущественно, в весенне-летний период времени.

 

График 2. Изменение содержания взвешенных веществ в подпиточной и оборотной воде БОВ-Изомеризации, мг/л.

 

Сезонные изменения происходят и с рН подпиточной воды, в весенне-летний период рН увеличивается, в осенне-зимний период значение рН снижается (график №3). В последнее время отмечена тенденция увеличения рН свежей воды в реке Иртыш, свыше 8,5 ед. (в зимнее время).

 

График 3. Изменение pH подпиточной и оборотной воды БОВ-Изомеризации, ед.

 

Из графика №3 видно, что рН речной воды, поступающей на установку химводоочистки и насосную станцию водоподъёма, имеют расхождения значений от 0,5 до 1,0 ед. Причиной расхождений может служить колебание качества речной воды.

 

Оборотная вода

Оборотная вода по своему качеству не всегда отвечала нормативным требованиям, предъявляемым к качеству оборотной воды. В летний период времени, при увлечении температуры окружающего воздуха (график №4), происходило увеличение доли испаряемой воды, что вызывало рост карбонатной жесткости, коэффициент упаривания при этом составлял – 3,0-3,8 (график №1). Повышение содержания кальция (карбонатной жесткости) в оборотной воде свыше 90 мг/л приводит к образованию накипи и как следствие ухудшению охлаждения на холодильном оборудовании обслуживаемых установок. Предельное значение содержания кальция в оборотной воде, определено методом корреляции содержания кальция и карбонатной жесткости оборотной воды.

 

График 4. Изменение температур блока оборотного водоснабжения установки изомеризации, ^оС.

 

Как упоминалось ранее, содержание взвешенных веществ в оборотной воде превышало допустимое значение (график №2). Превышение сверх нормативного значения содержания взвешенных веществ составляло в среднем в 2-3 раза, в отдельный период зафиксировано значение – 308,0 мг/л (26.06.2012г.). Причинами высокого содержания взвешенных веществ является недостаточная и неэффективная фильтрация оборотной и подпиточной воды.

По данным еженедельного мониторинга оборотной воды, содержание нефтепродукта в оборотной воде, направляемой с блока оборотного водоснабжения на установку изомеризации, не превышало нормативного значения.

рН оборотной воды за весь период эксплуатации превышал требуемый диапазон и в среднем составил 8,7 ед. превышения имеют место в случаях превышения рН подпиточной воды (график №3).

Общее микробное число (ОМЧ), характеризующее микробиологическую загрязненность оборотной воды, в начальный период эксплуатации превышало рекомендованное значение (не более 10⁴ КОЕ/мл) и составляло 10⁴-10⁶ КОЕ/мл, в последующие периоды времени ОМЧ снизилось до уровня 10⁴-10⁵ КОЕ/мл. Превышения преимущественно приходятся на летний период, когда происходит интенсивное развитие микробиологии.

 

Скорость коррозии

На графике №5 представлена динамика изменения скорости коррозии в оборотной воде блока оборотного водоснабжения. Из графика видно, что скорость коррозии в период январь-май 2011г. не превышала нормативное значение не более 0,1 мм/год и в среднем составила – 0,0629 мм/год. В период июнь-август 2011г. произошло увеличение скорости коррозии до 0,4712 мм/год, причиной этого явилось увеличение содержания взвешенных веществ в подпиточной воде и как следствие в оборотной воде.

 

График 5. Изменение скорости коррозии в оборотной воде БОВ, мм/год.

 

В 2012г. скорость коррозии превышала нормативное значение не более 0,1 мм/год и в среднем составила – 0,1886 мм/год (0,1003-0,2519 мм/год). Превышение скорости коррозии объясняется отсутствием фильтрации подпиточной воды, что подтверждается результатами аналитического контроля по взвешенным веществам (график №2) и сниженным К_у оборотной воды (график №1) вследствие низкой температуры окружающего воздуха (график №4).

В большинстве случаев замеров скорости коррозии, коррозия является подшламовой, т.к. высокое содержание взвешенных веществ в обороной воде, способствует их осаждению на поверхности пластинок коррозии. Дополнительно осаждению взвешенных веществ на поверхность пластинок коррозии способствуют и условия их экспозиции, в условиях низких линейных скоростей оборотной воды (камера охлажденной воды).

Необходимо отметить, что в начальный период работы блока оборотного водоснабжения скорость коррозии отвечала нормативным требованиям, но в последующие периоды с увеличением содержание взвешенных веществ увеличилось (апрель 2011 г. – декабрь 2012 г.) она возросла.

Таким образом, превышение скорости коррозии в оборотной происходит по причине превышения содержания взвешенных веществ сверх нормативного значения.

 

Выводы

 

1. Качество подпиточной воды не соответствует предъявляемым нормам по показателю качества – взвешенные вещества, на блоке оборотного водоснабжения. Отсутствует возможность отдельной фильтрации оборотной и подпиточной воды, что приводит к увеличению взвешенных веществ в оборотной воде и как следствие увеличению скорости коррозии.

2. Отсутствие поточного солемера и клапана продувки оборотной воды не позволяет в летний период поддерживать требуемый Ку, что приводит к отложению солей жесткости на оборудовании установки изомеризации, и неравномерности реагентной обработки блока оборотного водоснабжения, вследствие периодических промывок оборотной воды.

 

Литература

 

1.                  Ольков П.Л. Водоснабжение нефтеперерабатывающих заводов. – Уфа.: Уфимский нефтяной институт, 1998. 68с.

2.                  Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1988. 399с.

3.                  Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов меди в природных и сточных водах фотометрическим методом с диэтилдитиокарбаматом свинца. ПНД Ф 14.1:2.48-96. – М.: ГУАК Минприроды РФ, 1996.

4.                  Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом. ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97. – М.: ГУАК Минприроды РФ, 1997.

5.                  Черкинский С. Н. и др. Гигиена и санитария. -1995. с. 11-14.

6.                  Шабалин А. Ф. Оборотное водоснабжение промышленных предприятий. - М., Стройиздат, 1996. 296 с.

7.                  СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат. 1986. 120с.

 

Поступила в редакцию 22.08.2013 г.