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摘要：文章结合某石化公司乙烯装置循环水系统运行状况分析，主要探讨了乙烯装置循环水系统清洗剥离技术的应用。
关键词：乙烯装置；循环水系统；清洗；剥离
中图分类号：C35文献标识码： A
一、系统概况
某石化公司乙烯装置循环水系统为运行多年的老系统，设计循环水量为12000m3/h,系统保有水量为6000m3，实际运行温差约8℃，换热器材质以碳钢为主。
现有系统在2012年大修后进行了清洗预膜，运行两年后发现系统存在以下问题：
长时间保持微泄漏的状态；系统局部存在粘泥沉积；
系统存在沉积会造成沉积下腐蚀；
系统存在轻微的结垢；
运行周期内，存在过水质波动，并出现过指标异常。
为解决上述问题更换了分散剂品种，运行15天后，出现了以下现象：
浊度偏高且波动较大，最高时浊度会升高37NTU。
CODCr持续偏高，高值为104mg/L；
余氯检测数值偏低，杀菌剂耗量过大；
总铁偏高；
二、原因分析
通过数据分析，可以看出系统存在以下问题：
从浊度的波动来看，系统内微生物粘泥量很大；
从COD值高达104mg/L来看，表明系统可能存在泄漏；
余氯检测数值偏低，杀菌剂耗量过大，表明系统可能存在微漏，使有机物消耗余氯过多；
从水中Fe离子和浊度的大幅波动来看，系统中存在腐蚀和腐蚀产物的沉积物。
（一）、粘泥量超标的原因：
1、一循系统运行时间较长，且很长时间内未做过系统剥离，系统内积聚了大量污垢；
2、换用高效阻垢分散剂后使系统内的沉积物不断分散到系统水体内；
3、由于系统内沉积物和粘泥量很多，很难在短时间内将系统的设备和管道表面的附着物清理干净，短时间内很难到达水处理的预期效果；清除沉积物中的原药剂非常必要。
(二)、生物粘泥对设备运行的影响与危害
循环冷却水是微生物繁殖良好场所，许多细菌外面都被覆一层成分为牯多糖t纤维状的夹膜．它能牯附于任何物体之上，甚至蒲的塑料表面和一些细咆之上，形成枯泥，许多真菌，藻类也有形成粘泥的能力，这些微生物在循环水中易粘附于设备表面的某一点迅速繁殖在金属表面形成生物膜，它是一个具有粘性的捕集面．不断捕集其他微生物和有机物，无机物的碎片及细颚粒物质，桔泥的大量产生会导致以下四方面后果：
1、生物粘泥泥垢覆盖于金属表面，隔绝了化学药剂与金属的接触。
2、粘泥的大量形成，使冷却塔内聚积较多的泥团从而降低单位散热效率。蒸发冷却取决于教冷却水是否最大限度的暴露于空气中，若冷却塔布水槽或溅水盘出现沉积物，会使水滴变大，由此减少有效表面积，而且粘泥会堵塞塔内配水器小孔使得水在填料上分布不均，冷却效果下降。
3、生物牯泥的大量增长．导致大口径管道中水的流速降低，小口径管线被堵塞．换热器传热下降．局部热点发展等不良后果，严重时迫使整个系统不得不停止运行。
为解决上述问题考虑采取清洗、剥离的措施来解决。
三、系统清洗剥离
化学清洗剥离主要是利用分散剂及杀菌剂来去除系統内部沉积物和微生物粘泥。采用较弱的清洗方式，不能去除系统内的硬垢，故不会对换热器造成危害，同时也利用系统进一步的排查泄漏点。
目前常规的粘泥剥离清洗方法在现场应用时均存在明显缺陷,不能满足生产装置的要求。如:用具有表面活性的粘泥剥离剂进行清洗,不能彻底清除系统中的生物粘泥和藻类,且剥离下来的粘泥碎片和菌藻残骸既是其他微生物的养料,又是重新形成大块粘泥的核心,结果是边清洗边繁殖,甚至清洗后生物粘泥和藻类增长更快;又如用高浓度的次氯酸盐进行清洗,清洗效果虽好,但对设备腐蚀严重;用二氧化氯、溴氧、双氧水等进行清洗,虽然设备影响小,但处理费用高,处理效果一般;近年研究热点生物酶技术,虽然有一定的清洗效果,但无杀灭效果和溶解作用,洗出的生物粘泥呈棉絮状悬浮于冷却水中,堵塞滤网和布水孔,处理费用也很高。因此,需要开发一种在具有优异的杀菌、粘泥剥离性能同时兼有优异的粘泥溶解能力,能够将剥离下来的粘泥碎片和菌藻残骸及时溶解,避免二次沉积的粘泥剥离技术。
本次清洗剥离分为两个阶段进行，第一阶段为清洗，第二阶段为杀菌剥离，此过程严格按照清洗剥离方案实施。第一阶段清洗：冲击投加分散剂对系统中磷酸钙、氧化铁和悬浮物等进行络合清洗；第二阶段冲击投加非氧化杀菌剂和剥离剂，去除系统和冷却塔中的生物粘泥和沉积物。
本次我们选用的系统剥离药剂主要是利用分散剂、表面活性剂及剥离剂来去除系统内部沉积物和微生物粘泥。所用药剂不含化学清洗成分，故不会对换热器造成危害，同时也有利于提高水冷器换热效率及系统泄漏点的进一步排查。
剥离所用主要药品及功能：
1、聚合物分散剂，它对磷酸钙、氧化铁、悬浮物、粘泥等具有较好的分散作用。
2、表面活性剂，可与杀菌剂相结合，去除冷却塔及系统内部沉积的微生物粘泥。
3、为非氧化性杀菌剂，即能杀菌又对粘泥具有一定的剥离作用。
（一）系统剥离药量
表1系统剥离用药量估算
药品名称 浓度（ppm） 用量（kg） 备注
聚合物分散剂 200 1200 冲击投加
表面活性剂 150 900 冲击投加
非氧化性杀菌剂 150 900 冲击投加
消泡剂 200 剥离时，视泡沫情况投加
（二）方案实施步骤
1、系统剥离前的准备
（1）系统内的换热器全部打开。
（2）剥离处理所需的药剂运送到指定的投加地点。
（3）保持冷却塔最低液位，只须足够的水供循环泵抽吸即可，按设计的速率开始循环，水的流速最大。
（4）剥离前监测循环水的pH、电导率、浊度、总铁、总硬度、总碱度各一次。
2、系统剥离
（1）开始冲击式地投加氧化性杀菌剂，直到系统余氯达到0.5mg/L，然后维持剥离期间的余氯在0.2-0.5mg/L。
（2）当余氯达到0.5mg/L时，在系统水流湍急处投加生物分散剂100-150ppm，非氧化性杀菌剂100-150ppm。期间可能会有大量泡沫，可以适当投加消泡剂。
（3）投加阻垢分散剂100-200ppm。
（4）循环剥离24小时左右。剥离期间监测循环水的pH、电导率、浊度、总铁，剥离期间监测循环水的总硬度和总碱度各一次。监测系统中浊度、电导率、铁离子等变化趋势。当系统中的浊度和铁的含量趋于稳定时，表示系统剥离结束。
3、剥离后水的置换
剥离后进行系统水的置换，置换方式采用大补大排，尽量缩短置换时间。置换期间监测循环水的pH、电导率、浊度、总铁。当循环水浊度<20mg/L，总铁<1mg/L,表示系统置换结束。置换水用量约为系统容积的1.5-2倍，即：9000-12000立方新鲜水。
4、分析测试项目和频率
表2系统剥离期间分析项目和频率
项目
阶段 pH 电导率 浊度 总硬度 总铁 碱度
系统剥离前 1次 1次 1次 1次 1次 1次
系统剥离 1次 8h/次 8h/次 1次 8h/次 1次
置换 8h/次 8h/次 8h/次 8h/次
四、清洗剥离效果
（一）清洗期间水质变化
清洗期间,随着系统中的粘附物被不断剥离和溶解,水质将发生变化,其中浊度的变化是反映粘泥剥离和溶解效果好坏的重要指标,清洗期间水质分析结果见表3。
表三 水质分析结果
状态 分析时间 pH 电导率
µs/cm 余氯
mg/L 浊度
FAU 钙硬度
mg/L 总铁
mg/L 总硬度
mg/L
剥离
开始 第一天10:00 8.3 2124 0.19 35 400 0.43 660
13:00 8 2106 0.73 56 0.6
15:00 8.1 2100 0.25 55 0.61
17:00 8.2 2119 0.34 61 0.52
19:00 8.25 2140 0.19 51 0.61
21:00 8.2 2140 0.2 56 0.53
23:00 8.3 2145 0.18 47 0.52
第二天1:00 8.3 2176 0.21 56 0.55
3:00 8.3 2185 0.23 52 0.57
5:00 8.3 2193 0.22 54 0.6
7:00 8.3 2228 0.2 56 448 0.63 740
开始
排污 10:30
排污
停止 第三天14:00 8.3 1633 0.06 26 328 0.35 540
表4浊度变化表
从表4我们可以看出，剥离阶段循环水浊度上升很快，说明通过清洗剥离，系统内有大量粘泥或者管内壁粘附物质重新悬浮于水中，从而系统浊度大幅度上升。待系统浊度稳定时，可以判断系统清洗剥离结束，可以进入排污置换阶段。
表5 总铁变化表
从表5看出清洗剥离期间系统总铁由剥离前0.4mg/l上升至0.63mg/l，系统沉积的氧化铁在分散剂和剥离剂的协同作用下，重新悬浮于水中，最后通过排污置换排出。
（二）排污置換
表6置换后水质分析
分析时间 pH 电导率
µs/cm 余氯
mg/L 浊度
FAU 钙硬度
mg/L 总铁
mg/L 总碱度
mg/L 总硬
mg/L
8-1 14:00 8.3 1633 0.06 26 328 0.35 120 540
排污水量：
置换5次，排水量约4000吨水 。
（三）设备设施情况
剥离后换热器在没有经过任何物理清洗时，换热器内部没有任何粘泥和腐蚀产物，以下是剥离后部分换热器照片：
图1 换热器A
图2：换热器B
封头
图3：塔池内照片
（四）腐蚀监测
清洗过程中在塔池有流速处悬挂事先处理好的碳钢试片,清洗完成后对试片进行处理,试片表面光洁如新,腐蚀速率几乎为0。显示出优异的剥离、清洗效果,且清洗时间短、见效快,对设备无腐蚀。现场应用结果来看,其清洗之后不但使沉积在冷却水系统的生物粘泥与附着在冷却塔壁及冷却塔池池壁的生物藻得到有效清除,同时还可以杀死并溶解这些生物粘泥及藻类,防止堵塞滤网和布孔,与常规技术相比,剥离清洗效果优异、操作简单、不增加处理费用,取得显着的经济和社会效益。
结语：综上所述，在循环水系统生物粘泥和结垢的控制技术上，首先必须找寻其根源，并以此对症下药筛选强力有效的药剂加以控制。本次清洗剥离系统浊度变化较大，上升速度很快，剥离前浊度达到35FAU，待清洗剥离药剂投加完，系统浊度迅速上升至56FAU，浊度上升62%，系统粘泥较多，同时从现场水质分析，水中悬浮物质明显增多，由于系统长期存在微漏，有机物质沉积或者吸附在管内壁，增加沉积的同时造成了泥下腐蚀，通过本次清洗剥离可以减缓，系统总铁浓度由剥离前0.43mg/l上升至0.63mg/l，也可以说明剥离效果，同时从现场换热器照片也可以看出本次清洗剥离清洗时间短、见效快, 对设备无腐蚀。与常规技术相比, 清洗剥离效果优异、操作简单、处理费用低。
参考文献
[1]金鑫.谈凉水塔循环水系统清洗工程技术的应用[J].山东煤炭科技，2012，（5）.
[2]司小明.油气处理厂循环水设备防腐阻垢技术研究[J].当代化工，2014，（5）.
关键词：乙烯装置；循环水系统；清洗；剥离
中图分类号：C35文献标识码： A
一、系统概况
某石化公司乙烯装置循环水系统为运行多年的老系统，设计循环水量为12000m3/h,系统保有水量为6000m3，实际运行温差约8℃，换热器材质以碳钢为主。
现有系统在2012年大修后进行了清洗预膜，运行两年后发现系统存在以下问题：
长时间保持微泄漏的状态；系统局部存在粘泥沉积；
系统存在沉积会造成沉积下腐蚀；
系统存在轻微的结垢；
运行周期内，存在过水质波动，并出现过指标异常。
为解决上述问题更换了分散剂品种，运行15天后，出现了以下现象：
浊度偏高且波动较大，最高时浊度会升高37NTU。
CODCr持续偏高，高值为104mg/L；
余氯检测数值偏低，杀菌剂耗量过大；
总铁偏高；
二、原因分析
通过数据分析，可以看出系统存在以下问题：
从浊度的波动来看，系统内微生物粘泥量很大；
从COD值高达104mg/L来看，表明系统可能存在泄漏；
余氯检测数值偏低，杀菌剂耗量过大，表明系统可能存在微漏，使有机物消耗余氯过多；
从水中Fe离子和浊度的大幅波动来看，系统中存在腐蚀和腐蚀产物的沉积物。
（一）、粘泥量超标的原因：
1、一循系统运行时间较长，且很长时间内未做过系统剥离，系统内积聚了大量污垢；
2、换用高效阻垢分散剂后使系统内的沉积物不断分散到系统水体内；
3、由于系统内沉积物和粘泥量很多，很难在短时间内将系统的设备和管道表面的附着物清理干净，短时间内很难到达水处理的预期效果；清除沉积物中的原药剂非常必要。
(二)、生物粘泥对设备运行的影响与危害
循环冷却水是微生物繁殖良好场所，许多细菌外面都被覆一层成分为牯多糖t纤维状的夹膜．它能牯附于任何物体之上，甚至蒲的塑料表面和一些细咆之上，形成枯泥，许多真菌，藻类也有形成粘泥的能力，这些微生物在循环水中易粘附于设备表面的某一点迅速繁殖在金属表面形成生物膜，它是一个具有粘性的捕集面．不断捕集其他微生物和有机物，无机物的碎片及细颚粒物质，桔泥的大量产生会导致以下四方面后果：
1、生物粘泥泥垢覆盖于金属表面，隔绝了化学药剂与金属的接触。
2、粘泥的大量形成，使冷却塔内聚积较多的泥团从而降低单位散热效率。蒸发冷却取决于教冷却水是否最大限度的暴露于空气中，若冷却塔布水槽或溅水盘出现沉积物，会使水滴变大，由此减少有效表面积，而且粘泥会堵塞塔内配水器小孔使得水在填料上分布不均，冷却效果下降。
3、生物牯泥的大量增长．导致大口径管道中水的流速降低，小口径管线被堵塞．换热器传热下降．局部热点发展等不良后果，严重时迫使整个系统不得不停止运行。
为解决上述问题考虑采取清洗、剥离的措施来解决。
三、系统清洗剥离
化学清洗剥离主要是利用分散剂及杀菌剂来去除系統内部沉积物和微生物粘泥。采用较弱的清洗方式，不能去除系统内的硬垢，故不会对换热器造成危害，同时也利用系统进一步的排查泄漏点。
目前常规的粘泥剥离清洗方法在现场应用时均存在明显缺陷,不能满足生产装置的要求。如:用具有表面活性的粘泥剥离剂进行清洗,不能彻底清除系统中的生物粘泥和藻类,且剥离下来的粘泥碎片和菌藻残骸既是其他微生物的养料,又是重新形成大块粘泥的核心,结果是边清洗边繁殖,甚至清洗后生物粘泥和藻类增长更快;又如用高浓度的次氯酸盐进行清洗,清洗效果虽好,但对设备腐蚀严重;用二氧化氯、溴氧、双氧水等进行清洗,虽然设备影响小,但处理费用高,处理效果一般;近年研究热点生物酶技术,虽然有一定的清洗效果,但无杀灭效果和溶解作用,洗出的生物粘泥呈棉絮状悬浮于冷却水中,堵塞滤网和布水孔,处理费用也很高。因此,需要开发一种在具有优异的杀菌、粘泥剥离性能同时兼有优异的粘泥溶解能力,能够将剥离下来的粘泥碎片和菌藻残骸及时溶解,避免二次沉积的粘泥剥离技术。
本次清洗剥离分为两个阶段进行，第一阶段为清洗，第二阶段为杀菌剥离，此过程严格按照清洗剥离方案实施。第一阶段清洗：冲击投加分散剂对系统中磷酸钙、氧化铁和悬浮物等进行络合清洗；第二阶段冲击投加非氧化杀菌剂和剥离剂，去除系统和冷却塔中的生物粘泥和沉积物。
本次我们选用的系统剥离药剂主要是利用分散剂、表面活性剂及剥离剂来去除系统内部沉积物和微生物粘泥。所用药剂不含化学清洗成分，故不会对换热器造成危害，同时也有利于提高水冷器换热效率及系统泄漏点的进一步排查。
剥离所用主要药品及功能：
1、聚合物分散剂，它对磷酸钙、氧化铁、悬浮物、粘泥等具有较好的分散作用。
2、表面活性剂，可与杀菌剂相结合，去除冷却塔及系统内部沉积的微生物粘泥。
3、为非氧化性杀菌剂，即能杀菌又对粘泥具有一定的剥离作用。
（一）系统剥离药量
表1系统剥离用药量估算
药品名称 浓度（ppm） 用量（kg） 备注
聚合物分散剂 200 1200 冲击投加
表面活性剂 150 900 冲击投加
非氧化性杀菌剂 150 900 冲击投加
消泡剂 200 剥离时，视泡沫情况投加
（二）方案实施步骤
1、系统剥离前的准备
（1）系统内的换热器全部打开。
（2）剥离处理所需的药剂运送到指定的投加地点。
（3）保持冷却塔最低液位，只须足够的水供循环泵抽吸即可，按设计的速率开始循环，水的流速最大。
（4）剥离前监测循环水的pH、电导率、浊度、总铁、总硬度、总碱度各一次。
2、系统剥离
（1）开始冲击式地投加氧化性杀菌剂，直到系统余氯达到0.5mg/L，然后维持剥离期间的余氯在0.2-0.5mg/L。
（2）当余氯达到0.5mg/L时，在系统水流湍急处投加生物分散剂100-150ppm，非氧化性杀菌剂100-150ppm。期间可能会有大量泡沫，可以适当投加消泡剂。
（3）投加阻垢分散剂100-200ppm。
（4）循环剥离24小时左右。剥离期间监测循环水的pH、电导率、浊度、总铁，剥离期间监测循环水的总硬度和总碱度各一次。监测系统中浊度、电导率、铁离子等变化趋势。当系统中的浊度和铁的含量趋于稳定时，表示系统剥离结束。
3、剥离后水的置换
剥离后进行系统水的置换，置换方式采用大补大排，尽量缩短置换时间。置换期间监测循环水的pH、电导率、浊度、总铁。当循环水浊度<20mg/L，总铁<1mg/L,表示系统置换结束。置换水用量约为系统容积的1.5-2倍，即：9000-12000立方新鲜水。
4、分析测试项目和频率
表2系统剥离期间分析项目和频率
项目
阶段 pH 电导率 浊度 总硬度 总铁 碱度
系统剥离前 1次 1次 1次 1次 1次 1次
系统剥离 1次 8h/次 8h/次 1次 8h/次 1次
置换 8h/次 8h/次 8h/次 8h/次
四、清洗剥离效果
（一）清洗期间水质变化
清洗期间,随着系统中的粘附物被不断剥离和溶解,水质将发生变化,其中浊度的变化是反映粘泥剥离和溶解效果好坏的重要指标,清洗期间水质分析结果见表3。
表三 水质分析结果
状态 分析时间 pH 电导率
µs/cm 余氯
mg/L 浊度
FAU 钙硬度
mg/L 总铁
mg/L 总硬度
mg/L
剥离
开始 第一天10:00 8.3 2124 0.19 35 400 0.43 660
13:00 8 2106 0.73 56 0.6
15:00 8.1 2100 0.25 55 0.61
17:00 8.2 2119 0.34 61 0.52
19:00 8.25 2140 0.19 51 0.61
21:00 8.2 2140 0.2 56 0.53
23:00 8.3 2145 0.18 47 0.52
第二天1:00 8.3 2176 0.21 56 0.55
3:00 8.3 2185 0.23 52 0.57
5:00 8.3 2193 0.22 54 0.6
7:00 8.3 2228 0.2 56 448 0.63 740
开始
排污 10:30
排污
停止 第三天14:00 8.3 1633 0.06 26 328 0.35 540
表4浊度变化表
从表4我们可以看出，剥离阶段循环水浊度上升很快，说明通过清洗剥离，系统内有大量粘泥或者管内壁粘附物质重新悬浮于水中，从而系统浊度大幅度上升。待系统浊度稳定时，可以判断系统清洗剥离结束，可以进入排污置换阶段。
表5 总铁变化表
从表5看出清洗剥离期间系统总铁由剥离前0.4mg/l上升至0.63mg/l，系统沉积的氧化铁在分散剂和剥离剂的协同作用下，重新悬浮于水中，最后通过排污置换排出。
（二）排污置換
表6置换后水质分析
分析时间 pH 电导率
µs/cm 余氯
mg/L 浊度
FAU 钙硬度
mg/L 总铁
mg/L 总碱度
mg/L 总硬
mg/L
8-1 14:00 8.3 1633 0.06 26 328 0.35 120 540
排污水量：
置换5次，排水量约4000吨水 。
（三）设备设施情况
剥离后换热器在没有经过任何物理清洗时，换热器内部没有任何粘泥和腐蚀产物，以下是剥离后部分换热器照片：
图1 换热器A
图2：换热器B
封头
图3：塔池内照片
（四）腐蚀监测
清洗过程中在塔池有流速处悬挂事先处理好的碳钢试片,清洗完成后对试片进行处理,试片表面光洁如新,腐蚀速率几乎为0。显示出优异的剥离、清洗效果,且清洗时间短、见效快,对设备无腐蚀。现场应用结果来看,其清洗之后不但使沉积在冷却水系统的生物粘泥与附着在冷却塔壁及冷却塔池池壁的生物藻得到有效清除,同时还可以杀死并溶解这些生物粘泥及藻类,防止堵塞滤网和布孔,与常规技术相比,剥离清洗效果优异、操作简单、不增加处理费用,取得显着的经济和社会效益。
结语：综上所述，在循环水系统生物粘泥和结垢的控制技术上，首先必须找寻其根源，并以此对症下药筛选强力有效的药剂加以控制。本次清洗剥离系统浊度变化较大，上升速度很快，剥离前浊度达到35FAU，待清洗剥离药剂投加完，系统浊度迅速上升至56FAU，浊度上升62%，系统粘泥较多，同时从现场水质分析，水中悬浮物质明显增多，由于系统长期存在微漏，有机物质沉积或者吸附在管内壁，增加沉积的同时造成了泥下腐蚀，通过本次清洗剥离可以减缓，系统总铁浓度由剥离前0.43mg/l上升至0.63mg/l，也可以说明剥离效果，同时从现场换热器照片也可以看出本次清洗剥离清洗时间短、见效快, 对设备无腐蚀。与常规技术相比, 清洗剥离效果优异、操作简单、处理费用低。
参考文献
[1]金鑫.谈凉水塔循环水系统清洗工程技术的应用[J].山东煤炭科技，2012，（5）.
[2]司小明.油气处理厂循环水设备防腐阻垢技术研究[J].当代化工，2014，（5）.