水循環經濟在化工與石化工業中的應用

（神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古 包頭 014010）

前言

化工與石化產業在我國經濟發展過程中占據著重要位置，為居民的生產生活提供了必須的產品。但隨著化工與石化產業的不斷發展，其生產弊端也日益凸顯，特別是在水資源的利用和排放方面存在較大問題。循環冷卻水裝置在整個石油化工產業中起著至關重要的作用，不僅僅給各個主裝置降溫這么簡單，更好地充分利用、滿足水質要求、提高經濟效益等方面，都有深遠意義，這就需要針對當前化工與石化工業在這方面存在的問題對循環水的經濟進行研究，并予以中分應用。

一、對水循環經濟的認識

1.水循環經濟原理

在日常的生產生活中，水是必不可少的資源。在自然界水資源是經過不斷的循環而成為可再生能源的，日常生產過程中也需要對水資源進行循環利用，以降低生產成本，并達到節約資源的目的。同時，由人工進行的水循環必然會對自然環境以及自然界的水循環造成一定的影響，這就需要對水循環技術進行不斷地改進。

2.水循環經濟運行模式

經過科學的研究，現代水循環經濟主要包括減量化、再利用、再循環、再生處理、管理這五項基本原則。其中，減量化原則處于水循環經濟中較為突出的地位，需要在進行水循環過程中予以注意。再利用和再循環次之，也不容忽視。再生處理則處于基礎性位置，而管理則是進行水循環經濟的基本手段。在進行水循環經濟時，要注意減量化時在保證基本的生產過程中最大程度上降低資源能耗以及廢物的排放，是水循環得以進行的一大目標。再利用和再循環給水循環提供了方向，需要根據這兩點原則進行相關技術的研討。

水循環經濟的運行模式主要分為小循環、中循環、大循環三種，可以根據字面來理解，將水循環適用的場地、時間等分為大中小三個種類，并配合以相應的循環模式，將經過處理的水回歸大自然，真正將自然水循環與人工水循環相結合的一種模式，在整個水循環經濟中發揮著巨大作用，也面臨著較高要求。

二、循環冷卻水經濟在化工與石化工業中的應用

1.化工與石化工業用水分析

化工與石化工業與其他工業相比用水量較大，特別是石化工業大多選址在自然條件較為惡劣的地區，受到水資源的限制，在發展上面臨著制約?；づc石化工業的供水系統主要分為工藝水系統、鍋爐水系統、循環冷卻水系統、生活水系統、污水處理系統五個部分。這五個部分涵蓋了水資源在化工與石化工業的生產和員工生活的方方面面，對水資源的量和質都提出了較高要求。

而循環冷卻水就是一種再生資源，在循環水系統中，水可以反復利用，水經過換熱器后溫度升高，由冷卻塔及其他設備將水溫降下來，再由泵送往用戶，水在如此的重復利用后，提高了水的重復利用率。如圖1。

而石化工業在用水方面又可以分為循環冷卻水、化學水、生產工藝用水三大類。循環冷卻水在石化工業的生產過程中占據著重要位置，大部分生產用水都在這一方面。而循環冷卻水由于用于對運行的機器、生產出來的產品等物品的冷卻，對水質的要求較高。特別是在水中含鹽量、水的酸堿度、水中有機物含量等提出了較高要求。特別是冷卻水大部分都會進行循環再利用，這就需要關注水循環經濟的具體方法，對其進行處理，達到冷卻水使用的條件。特別是生產工藝階段很直接對水資源進行循環利用，需要經過一系列手段對水資源進行處理之后才能實現再利用。

圖1 循環冷卻水系統圖示

在敞開式循環冷卻水系統中，冷卻水通過換熱器后水溫升高成為熱水，熱水經冷卻塔與空氣充分接觸使水溫降低，冷卻水后的水再循環水使用，但在這種系統中，循環過程會蒸發損失掉大量的水，還要排出一定量的濃縮水，故還要補充一定量的新鮮水，尤其在冬季，充分利用蒸發掉的蒸汽是合理利用水資源并回收是最緊要的研究課題。

2.循環冷卻水經濟的應用

水循環經濟在化工與石化工業中的應用主要體現在兩方面，分別是循環水給主裝置降溫技術和生產工藝廢水處理和循環利用技術。在化工與石化工業的生產過程中，有百分之五十的水都用在了冷卻上，主要利用循環水給主裝置降溫，讓低溫水出去高溫水回來，從主裝置的周邊安裝循環水降溫設備，實現降溫的目的。這一過程必然會產生大量的熱能，可以針對這些熱能進行再次回收利用，將其運用在對熱能需求較少的裝備上。在化工與石化工業進行生產時，主裝置由于長時間的運轉會出現溫度升高的現象，利用水循環經濟來達到降溫的目的是最為劃算且安全的方法。特別是其他設備在日常的運轉過程中也需要一定的溫度，可以利用降溫之后回收來的熱水給其他工藝流程加溫，在一定程度上會提高了資源的利用率，減少燃料的使用。

冷卻水在循環過程中的蒸發損失是指冷卻水在冷卻塔中與空氣對流換熱，使部分水蒸發逸出大氣。即

R—循環水中循環水量

Δt—冷卻塔進出水溫差

à—蒸發損失系數，隨季節變化與空氣的干球溫度相關，如圖2

圖2 溫度與蒸發損失系數關系

另一種損失是排污損失，由需要控制的濃縮倍數及水質數據來確定，圖3是某企業2015年11月至2016年1月冬季氯離子變化趨勢圖。由此可以看出，總體趨勢在500mg/l之間浮動，最大值653mg/l，最小值397mg/l，浮動較大，在冬季需要不斷調整加藥量及排污置換量來維持其水質處于標準范圍內，同時也就意味著增大了損失，需要回收利用。

圖3 某企業氯離子變化趨勢圖

生產工藝廢水處理和循環利用技術在化工與石化產業也得到了廣泛的應用?；づc石化產業在生產過程中必然會產生相當多的工業廢水，這些水不能直接排放到大自然中，需要進行一定的處理。如果能對這些水資源進行回收和再利用，能夠極大程度上提升水資源的利用率，同時減少工業廢水的排放，避免環境污染。對生產工藝廢水進行處理，需要利用相關工藝實現廢渣廢液的隔離、隔油、混凝氣浮、生化處理等。進行廢渣、隔油處理可以采取沉降法、平流式隔油罐浮油等手段?；炷龤飧t是將膠態的化學物質以及乳化油等物質在水中去除。將這些手段根據生產工藝廢水的實際情況進行合理利用，能夠將水中雜質去除，提高水的質量，使廢水能夠達到再利用的標準。進行了廢水處理之后，就需要將經過處理的廢水運用到相應的部門，使其再次發揮效應，最大程度上提升水資源的利用率。

結語

綜上所述，在現代化工與石化工業需要合理使用水循環經濟，注重小循環與中循環兩種模式相結合，合理運用蒸汽凝結水回收技術和生產工藝廢水處理和循環利用技術兩種手段。從而提升化工與石化工業水資源的利用率，減少對環境的污染，降低生產成本，提高經濟效益。