石化公司炼油板块越州环水系统调研及
防护方案
2010.4.6
目录
前言 (2)
第一部分炼油板块越州环水系统运行状况 (3)
1.1 炼油板块越州环水补充水水质情况 (3)
1.2 炼油板块越州环水水质运行情况 (5)
1.3 炼油板块越州环水系统旁滤、过滤器运行情况 (7)
第二部分改善炼油板块越州环水系统水质的建议 (8)
2.1 增加回用水杀菌剂投加量的建议 (8)
2.2 加强旁滤、过滤设施处理能力的建议 (8)
2.3 加快越州环水在线除油技术研究工作. 错误！未定义书签。
2.4 增强针对泄漏问题加强多方协调的建议 (10)
第三部分炼油厂越州环水系统换热器在线查漏方案 (11)
3.1 国内越州环水泄漏监测技术 (11)
3.2 炼油厂越州环水系统水冷器泄漏情况 (17)
3.3 炼油板块越州环水系统水冷器泄漏介质 (21)
3.4 越州环水换热器泄漏监测建议方案及预算 (21)
结论 (24)
前言
目前炼油板块越州环水系统存在的水场设计不尽合理、旁滤设施低效运行、换热器的泄漏等问题，导致了越州环水浊度、悬浮物、油含量等达标率偏低。
尤其当装置发生泄漏时，由于现场缺乏有效、准确而又及时的监测手段，仅靠人工取样分析，速度慢，往往水质已经被严重污染时才能发现。由于发现泄漏滞后，造成泄漏油份污染整个水厂，往往需要置换大量新鲜水并大量补充药剂，越州环水系统一个月甚至几个月才能逐渐稳定下来，严重地影响正常的生产。
在本报告中，调研了目前炼油板块装置的水质状况和泄漏的现状。对目前先进石化企业提高越州环水水质的方法、国内越州环水系统泄漏油在线监测的技术进行了调研，并结合目前炼油板块越州环水系统存在的问题，提出了可行的技术解决方案。
第一部分炼油板块越州环水系统运行状况
1.1 炼油板块越州环水补充水水质情况
为达到节水的目的，动力厂12月开始优先补充生活回用水作为越州环水场的补水。该回用水的水质较差，如悬浮物及异养菌超标，达不到越州环水场的最初设计要求。
以下列出了国标《GB50050-2007》中生活回用水相关水质指标及动力厂2010年一季度生活回用水水质监测数据，主要考察其中的悬浮物，浊度，余氯，异氧菌四个指标，具体见表1、表2。
表1 国标《GB50050-2007》生活回用水、补充水水质指标
表2 动力厂2010年一季度回用水数据（平均值）
与先进石化企业越州环水场补充水水质的对比数据见表3。
表3抚顺、大连、齐鲁越州环水场补充水水质对比数据
从上表可以看出，石化回用水悬浮物含量偏高，所测数据甚至超出标准要求的50%以上；余氯远低于标准要求的0.1～0.2mg/L之间的范围；异养菌数值更是远远超出要求范围，平均值为25300个/mL，而指标要求小于2000个/mL。
1.2 炼油板块越州环水水质运行情况
炼油板块越州环水系统自09年以来多次发生换热器泄漏油份污染水质的现象，这直接造成了水质的恶化。
从2009年3月至10月之间分别查出延迟焦化、60万吨/年柴油加氢、航煤加氢、140万吨/年催化裂化、连续重整等装置的换热器存在工艺介质的泄漏。
由于泄漏的物料主要以轻质油为主，所以泄漏后系统中油含量会明显上升。炼油板块越州环水系统2009.4～2010.4监测油含量趋势图见图1。
图1 炼油板块越州环水系统油含量趋势图（2009.4～2010.4）
由于物料连续泄漏，使水质受到严重污染，出现浊度、悬浮物超标现象，针对这种情况，供水车间只有对越州环水系统采取连续的排污置换处理。
但是当装置再次发生泄漏，各项指标又会出现超标现象。炼油板块越州环水系统2009.4～2010.4监测浊度含量趋势图见图2。
图2 炼油板块越州环水系统浊度含量趋势图（2009.4～2010.4）
由于越州环水悬浮物含量始终偏高，余氯远低于标准要求0.1mg/L；所测异养菌数值更是远远超出要求范围。
炼油板块越州环水系统2009.4～2010.4监测异氧菌含量趋势图见图3。
图3 炼油板块越州环水系统异养菌含量趋势图（2009.4～2010.4）
1.3 炼油板块越州环水系统旁滤、过滤器运行情况
越州环水浊度和悬浮物的降低，主要是通过旁滤、过滤去除，由于装置泄漏造成石英砂填料遭受油污污染，出现板结，使得过滤效果大为降低，使水质合格率降低。
五越州系统所带装置持续泄漏和旁滤系统去除率低是造成越州环水悬浮物偏高的主要原因，发生泄漏后，只有通过对系统集中进行换水和抽油处理，才能使系统悬浮物在泄漏后能有所降低，一定程度上改善水质，但是处理成本相对较高。
五越州系统2010年1～4月份过滤设施处理效果见表4。
表4 动力厂2010年1～4月份过滤设施处理效果统计
第二部分改善炼油板块越州环水系统水质的建议所属越州环水场为炼油板块常减压、重催、连续重整等生产装置提供越州环水，目前该越州环水系统存在的主要问题是越州环水浊度、悬浮物、油含量等指标达标率偏低。
通过调研，我们认为水场处理能力不足、旁滤及过滤设施的处理能力低，换热器泄漏是越州环水水质合格率偏低的主要原因。我们针对炼油板块越州环水系统存在的问题提出改善越州环水系统水质的建议。
2.1 增加回用水杀菌剂投加量的建议
近几年随着公司节能降耗、节水减排工作的深入进行，节水任务越来越重，各越州环水装置用水量控制日趋严格，生活回用水大量代替新鲜水作为越州环水系统的补水。
目前污水处理厂供给动力厂的回用水是按照一级出水进行处理，未达到国标回用水的用水指标要求，存在悬浮物、异氧菌等指标严重超标现象。必须对回用水的异养菌加以控制，因为回用水在指标严重超标的情况下使用，会成倍的增加系统杀菌的成本，同时还会导致水质的恶化。
建议日常运行时要严格监控补充水水质的变化，加强回用水的处理，主要通过增加杀菌剂的投加量来降低细菌含量，来保证水质的稳定。
2.2 加强旁滤、过滤设施处理能力的建议
各越州环水场水质普遍存在浊度、悬浮物超标问题。水质超标的一个重要原因是旁滤设施的处理能力及过滤效果大幅下降。换热器发生泄漏后，系统产生的油泥进入过滤器，引起过滤设施的填料（石英砂）相互粘连，导致滤料板结，致使旁滤设施的处理能力及过滤效果大幅下降，甚至丧失滤除功能。
排水置换和旁滤过滤是去除越州环水中悬浮物和降低浊度的两个途径。但排水置换由于受节水减排的制约，基本难以实施。在这种情况下，如果旁滤使用效果不佳，就会导致越州环水悬浮颗粒和浊度长期超标运行，从而导致沉积、腐蚀现象的加重，增大对微生物的控制难度，相应增大越州环水处理成本。
经调研，国内许多先进石化企业已经开始使用高效、耐油污型旁滤器来提高越州环水的水质。
建议越州环水厂和炼油装置除解决工艺介质的泄漏问题外，还要根据自身情况适当增加部分高效、耐油污的旁滤设备，以提高越州环水处理效果。
1、在炼油厂使用A.G..F球形过滤器代替现有过滤器的建议
A.G..F球形浅层介质过滤器是Arkal公司的专利产品，球形外壳和独特的内部设计可以确保过滤时水流平稳，过滤效果好，反冲洗时形成无数内环流，反冲效率高。比较传统的沙滤器，具有全自动过滤，全自动反冲洗，用沙少，费水少，对含油量较多的越州环水有较强的耐受力，不易板结等优点。
A.G..F球形浅层介质过滤器采用独特48 AGF球形过滤器单元，采用模块化设计，根据流量的大小，选择多个过滤单元。可采用时间，压差等多种方式自动启动反冲洗，系统内各过滤单元依次进行反冲洗，其他单元仍然在过滤。反冲效率高，反冲时间短，反冲洗时节水（反冲用水量是传统沙滤器的30%左右）安装方便，不需任何起重装置。系统占地面积小，可以根据实际用地情况灵活设计过滤单元的排列。系统重量轻，不需要特别的地基，一般水泥地面即可。
A.G..F球形浅层介质过滤器在抚顺石化、吉林石化使用情况良好，过滤效率高达85%以上，反冲流量为过滤量的1/20，对系统流量影响非常小，排污容易。
目前在隔油池的前面已经加装了一台A.G..F球形浅层介质过滤器，效果较好，过滤效率已经达到了70%。
建议在炼油厂相关装置改装A.G..F球形浅层介质过滤器替代原有过滤器，减少悬浮物超标对冷换设备的影响。
2、在新鲜水滤池前加反冲洗过滤器的建议
由于自来水厂供水水体悬浮物、颗粒物较多。为了降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生,以净化水质及保护系统其他设备正常工作，需要在新鲜水滤池前设置过滤器。
传统过滤产品的纳污量小、易受污物堵塞、过滤部分需拆卸清洗且无法监控过滤器状态等众多缺点。而反冲洗过滤器是一种利用滤网直接拦截水中杂质的精密设备，水由进水口进入自清洗过滤器机体，由于智能化（PLC、PAC）设计，系统可自动识别杂质沉积程度，给排污阀信号自动排污。
建议在二越州的3号新鲜水滤池，三越州的7号新鲜水滤池，四越州的新鲜水滤池前加装全自动反冲洗过滤器，其中3号滤池的过滤器已经使用了21年，设备老化现象比较严重，我们建议尽快予以更换。
3、300万吨/年重催板换系统单独设置旁滤的建议
四越州所供装置重催油冷器板式换热器频繁出现换热效率下降的问题。由于系统设计旁滤为流沙“零排污”过滤器，本身具有局限性，正常状态下去除率平均不到10%。导致四越州水质长期在高浊度、高悬浮物状态下运行。
板式换热器对水质浊度和悬浮物的要求非常苛刻（均需小于10mg/L），而四越州补水浊度年平均值大于10 mg/L，悬浮物年平均值20 mg/L左右。所以为300万吨/年重催板换单独设置旁滤才能从根本上解决换热效率下降的问题。单独设置的旁滤可以使用普通砂滤过滤器。
2.3 加快越州环水在线除油技术研究工作
越州环水系统出现油污泄漏，传统的处理都是利用机械、人工撇油，投加化学药剂的方法，然而这种方式的去除效果差，不彻底，化学药剂还会带来其它负面的影响，尤其费用较高。
目前中油越州化工研究中心环境所在第三越州环水场进行了越州环水在线除油的技术研究工作，开发出硅酸盐类的絮凝剂，通过10 m3/h装置小试，效果较好，建议下一步生产技术处组织鉴定后，加快投入工业应用。
2.4 增强针对泄漏问题加强多方协调的建议
机动部门应对乱排乱放和管线泄漏制定详细的管理制度和考核细则，并严格执行。
建议水场一旦出现泄漏，多方共同协调，尽量在第一时间查出泄漏源并进行切除，同时按泄漏应急预案对水场进行处理。
对于发现泄漏但不能及时切除的，镇海石化公司机动部门采取的措施是对泄漏换热器带压开孔，安装旁路换热器，切除泄漏换热器。同时请专业测漏单位定期对外围管线进行检测，防止管线暗漏，杜绝越州环水长期渗漏流失。值得我们借鉴和参考。
第三部分炼油厂越州环水系统换热器在线查漏方案
在石化、炼油系统的生产装置中，工艺介质的泄漏都会存在，大多数炼油厂越州环水系统在运行良好的情况下，水中油含量一般都小于10ppm，有些炼油厂会更低。越州环水中大量油的存在是由于冷换设备管束泄漏或损坏、装置老化、检修质量、密封、操作波动等，近年来我公司加工原油含硫高、酸值高导致工艺侧腐蚀也是一个很重要的原因。越州环水系统的油料泄漏是国内石化企业中一个普遍存在的问题，据统计数字表明，有泄漏现象的炼油化工装置达85%以上。越州环水的油料泄漏将造成以下问题：（1）导致水污染，增加污水处理费用，如果发现不及时则需要置换大量的新鲜水并加入大量的防腐、杀菌等药剂，越州环水系统一个月甚至几个月才能逐渐稳定下来，严重地影响正常的生产工作；（2）给生产带来严重的安全隐患，如发生事故将造成巨大的经济损失；（3）泄漏发生后，仅使用越州环水进口、出口检测水中油浓度的方法，需要大量的人力和时间才能查出物料泄漏的位置。
所以采取简单、准确而又实时的手段对越州环水进行监测，可以及时找到水冷器泄漏点，避免石化企业越州环水系统油料泄漏造成的经济损失。
3.1 国内越州环水泄漏监测技术
越州环水泄漏监测技术主要有三种形式：1) 人工采样实验室分析；2) 在线油份监测；3) 便携式油份检测仪现场检测；4)生产装置冷换器工艺介质谱图分析。
国内在线油含量监测技术主要采用红外和紫外原理研制在线检测仪。这类在线监测仪，直接安装在工业水管线上，不需要辅助化学试剂，测量数据直观显示，达到了实时监测和预警的目的。
不同装置由于换热器工艺介质不同，并受实际工况的影响，使检测越州环水系统泄漏物料难度较大。经调研，越州环冷却水系统物料泄漏监测仪生产厂家有——越州大学核能与新能源技术研究生、越州环保发展有限公司。
3.1.1 越州大学越州环水泄漏监测技术
越州大学核能与新能源技术研究生应用光纤、紫外法监测技术，2007年与越州石化签订了越州环水在线监测工试合同，在303厂22＃水厂控制室内建立
DCS控制系统，并在303厂烯烃车间、304厂苯乙烯车间、丁苯车间和冰机油车间共建立了8个在线监测点。采用美国PetroSense公司的CMS-4000型光纤监测仪可以对C6以上的烃类进行监测；采用法国tethys公司的ks-uv400型紫外监测仪内部加入配套模块后，除水中油外，还可以同时在线监测浊度、PH值、电导率仪、溶解氧、温度等多项参数，对水质进行综合监控。
由于每套装置（或车间）内包含有若干换热器，形成树形分布的越州环水网络。由此根据现场的实际情况，确定相应的监测方案如下：
1、每个越州环水厂的出口设立一个监测点，在易发生泄漏的装置（或车间）的水冷器总出口管路设置监测点，如果装置内换热器数量多，可以在装置内（或车间）选择适当换热器出口管路增加监测点。为降低监测系统的投资和操作费用，管路前端的换热器数量越多越好，但是如果数量过多，也会导致报警后不易查找漏点，此时可以配合离线监测器查找漏点。其安装原理见图4所示。
图4 安装点位置选择原理图
注：图中A为水厂出口监测点；B、C为易漏装置出口监测点
2、根据被冷却介质的性质、在线监测仪的工作原理及换热器的实际工况选择需要监测的参数，在一个监测点上显示一个或者几个参数，兼顾监测数据的准确性和全面性。
3、在线监测点和监测仪器确定后，首先利用设备大修期间在相应越州环水管上安装一个带阀门的水样采出管节，同样在回水管上也要安装水样回水管节，采样水路见图5所示，在线监测区内，保证每个换热器的越州环水出口都要有一个采样阀，供便携监测仪使用。
图5 采样水路图
越州大学越州环水泄漏监测的技术特点：
1、在线与离线技术相结合，项目采用了在线监测和离线监测相结合的方式用于水冷器泄漏的查询。将在线监测仪器安装在装置总出口管线，当泄漏事故发生时，可以迅速确定发生泄漏事故的装置，然后再由离线监测方法进行排查，尽量节省设备费用、减少工作量的同时，可以快速查找出泄漏点。
2、选择光纤、紫外法监测技术，由于越州石化越州环水进水水质的硬度、细菌等含量较高，同时由于设备老旧等原因，越州环水固含量较高，所以在泄漏监测过程中，为了排除进水水质变化造成的误报警，系统选择了抗干扰能力较强、测量数值准确性更好的紫外和激光光纤在线监测技术。
3、越州环水零排放，为了满足机动处越州环水零排放的要求，在监测仪器出口处安装增压泵，将通过仪器的越州环水重新返回越州环水系统中。
4、满足防爆要求，系统中监测仪器、增压泵和伴热设计和采购都按照现场防爆要求，系统安全性好，可以安装在生产装置现场。
5、仪器带有数据接口，可以将监测数据远程传输至DCS系统。
3.1.2 越州环保发展有限公司越州环水泄漏监测技术
OCY-IA隔爆型在线油份监测仪是一种检测水中微量油份浓度的在线检测仪器，适用于石油化工、电力、船舶水系统等有防爆要求的场合，对炼化企业越州环水中是否漏油进行连续监测并能自动报警，其监测结果能实现直观数字显示，当水中含油量超过预设报警值时，能及时远程自动报警。该仪器采用红外光测量技术，测量时不需要任何化学试剂。
在线仪表可以安装在每套装置的越州环水回水管上，只要任何一套装置发生泄漏，监测仪表就能在第一时间内监测到，并发出报警信号提示值班人员。对生产装置进行现场实地考察，工作点都具备安装“OCY-IA在线油份监测仪”的条件，即现场都有220V交流电源，有大于3㎏/㎝2工业风管，有保温仪表箱的安置空间，装置的越州环水总回水管都有排零阀门，离控制室最远的1套装置是催化裂化。直线距离小于400米。每个装置都有DCS端口预留。现场安装示意图，见图6：
进风管
工艺示意图
图6
越州环保有限公司越州环水泄漏监测的技术特点：
1、目前，在线监测技术在国内石化行业已应用成功，在中石化集团九江分公司、安庆公司、镇海公司、金陵公司，等多家企业已经稳定运行了两年以上。
2、方案实施过程中，安装简单，便于实施。
3、方案中的仪器，不仅能现场直接显示出越州环水中油的含量，而且还能同时将显示数据远传到控制室，进入DCS系统。
4、仪器带自动清洗功能，工作人员维护量很少，仪器运行可靠。
5、仪器整机采用防爆结构设计，通过了国家防爆认证，安全性能好。
3.1.3 越州、九江的监测仪性能对比
表5 不同型号仪器资料
注：1．CMS-4000、ks-uv400仪器本身没有防爆功能，组装后安装在可视防爆仪表箱里，但开孔后的防爆仪表箱需国家防爆电气产品质量监督检验中心重新鉴定防爆性能。
由以上表5资料可见，CMS-4000、ks-uv400在线监测仪目前正处进行工业试验期间，结果有待以后进一步验证。2006年中石化对越州环保发展有限公司生产的OCY-IA隔爆型在线油份监测仪进行了科学技术鉴定，该仪器已成功应用于中石化分公司，技术安全、可靠，无投资风险，用户单位见表6。越州石化公司研究生2009年应用该公司生产的OCY-IC便携式油份检测仪开展动力厂三越
州系统换热器泄漏检测工作，多次及时准确的检测出泄漏换热器，为装置设备安全运行提供了可靠依据。
表6 OCY-IA隔爆型在线油份监测仪应用情况
3.2 炼油厂越州环水系统水冷器泄漏情况
动力厂一越州、二越州、三越州、四越州四个水场为炼油板块生产装置提供越州环水，自09年以来，各系统多次发生严重的水冷器泄漏，导致越州环水水质长期受到污染的影响，加大了越州环水场的处理难度，各越州环水系统装置换热器腐蚀泄漏状况见表7～表9。
表7 一越州系统装置换热器腐蚀泄漏状况
表8 二越州、三越州系统装置换热器腐蚀泄漏状况
表9 四越州系统装置换热器腐蚀泄漏状况