Обработка воды реагентным способом в системах оборотного водоснабжения НПЗ

Взвешенные вещества в систему оборотного водоснабжения поступают с воздухом в градирни, с добавочной водой из источника и образуются в самой системе в виде продуктов коррозии, биологических обрастаний и др. Наличие в оборотной воде взвешенных веществ больше допустимой величины приводит к образованию отложении в теплообменных аппаратах, трубопроводах и снижению их коэффициента теплоотдачи [2].

Снижение содержания взвешенных веществ в оборотной системе за счет осветления добавочной воды является наиболее простым и распространенным способом. Однако во многих случаях этого недостаточно, так как, кроме примесей добавочной воды, в оборотную систему поступают примеси, продуцирующиеся в самой системе, поэтому для удаления грубодисперсных примесей следует применять сетчатые фильтры [6].

Выпадение карбоната кальция происходит в результате нарушения углекислотного равновесия в воде. При нагреве воды в теплообменных аппаратах снижается растворимость газов и из воды удаляется часть двуокиси углерода. Это приводит к распаду гидрокарбонатного иона и образованию нерастворимого карбоната кальция, который и выпадает в виде кристаллического осадка в теплообменных аппаратах и трубопроводах. Для предотвращения отложений в системах оборотного водоснабжения применяют подкисление, фосфатирование, комбинированная фосфатнокислотная обработка и умягчение подпиточной воды [9].

Подкисление является наиболее надежным и универсальным способом обработки воды для предотвращения карбонатных отложений в системе. Преимуществом способа является небольшая сравнительно с другими методами стоимость и минимальные значения продувочных расходов либо их отсутствие вообще. Недостатками способа подкисления является агрессивность применяемых реагентов (серной H 2 SO 4 или соляной НСl кислот) и возможность коррозии оборудования в случае передозировки кислоты [9].

Фосфатирование (обработку воды гексаметафосфатом или триполифосфатом натрия) для предотвращения карбонатных отложений применяется при щелочности добавочной воды не более 4 г-экв/м³. Концентрация фосфатного реагента в расчете на Р 2 О 5 в оборотной воде должна поддерживаться равной 1,5-2 г/м³. При этом в расчете на расход добавочной воды необходимая доза реагента должна составлять 1,5–2,5 г/м³ по Р 2 О 2 или 3-5 г/м³ по товарному продукту. Достоинством способа фосфатирования является то, что полифосфаты не обладают агрессивными свойствами, а, наоборот, способствуют замедлению коррозии [7].

Проблема сульфатных отложений в оборотных системах возникает при повышении концентрации растворенных солей в оборотной воде и при использовании для подпитки очищенных сточных вод. Одним из основных способов борьбы с сульфатными отложениями в оборотных системах охлаждающего водоснабжения является установление водно-химического режима работы системы, при котором произведение активных концентраций ионов кальция и сульфатов не превышает произведения растворимости сульфата кальция [8].

Наиболее распространенные виды биологического обрастания состоят из колоний разновидностей организмов. Они представляют собой комплекс – биоценоз, принадлежащие к различным систематическим группам:

зооглевые бактерии; инфузории кархезиума; нитчатые железобактерии; хлорелла и т.д. [4].

Для борьбы с биообрастаниями применяют различные методы:

Применение окисляющих биоцидов - например, периодическое хлорирование воды. Требуемая доза хлора устанавливается в зависимости от хлороемкости воды и должна обеспечивать наличие остаточного хлора (0,1-1,0 мг/л) на выходе из наиболее удаленных теплообменных аппаратов. Продолжительность хлорирования принимается 30–60 мин, периодичность обработки - 2-6 раз в сутки [4].

Предупреждение биологического обрастания микроорганизмами и водорослями градирен, брызгальных бассейнов и оросительных теплообменных аппаратов достигается совместной обработкой оборотной воды хлором и медным купоросом. Доза хлора принимается 7-10 г/м3, доза медного купороса - 4-6 г/м3, что соответствует 1-1,5 г/м3 иона меди. Продолжительность обработки принимается равной 1 ч, периодичность обработки - 3-4 раза в месяц в теплое время года (с апреля по октябрь) [5].

Обработка воды неокисляющими органическими биоцидами. Неокисляющие биоциды обладают широким спектром действия, подавляя рост бактерий, грибов, водорослей. Единственным недостатком этих реагентов является их высокая стоимость. Для успешной борьбы с биообрастаниями комбинируют обработку воды окисляющими и неокисляющими биоцидами [10].

В последнее время наибольшее распространение получили биоциды на основе полигексаметиленгуанидина ПГМГ (например, «Аминат-БП», «Биопат», и т.д.). Это связано с высокой эффективностью при малых дозах основного вещества ПГМГ в воде, широким спектром и пролонгированностью действия, даже в присутствии углеводорода [10].

Для предотвращения коррозии используют ингибиторы коррозии. Действие ингибиторов основано на торможении анодного и катодного электрохимических процессов или обоих одновременно. Все ингибиторы образуют на поверхности металла нерастворимую защитную пленку. В качестве ингибиторов коррозии используется большое количество соединений: фосфаты, жидкое стекло, нитрит натрия, многокомпонентные ингибиторы, органические ингибиторы и т.д. [3].

Предлагается ингибитор коррозии «Гидро-Фос», который представляет собой многокомпонентную сбалансированную физико- химическую систему, в состав которой входят гидроксид натрия, триполифосфат натрия, альгинат натрия, крахмал, поликриламид и полиэтиленгликоль [1].

Гидроксид натрия снижает жесткость воды, осаждая соли жесткости, нейтрализует растворенный диоксид углерода, регулирует pH. Триполифосфат натрия препятствует образованию накипи, ингибирует рост кристаллов образующихся солей жесткости, защищает поверхность от коррозии. Преимущество полифосфата натрия (кроме высокой эффективности) - хорошее сочетание с другими добавками, значительно дешевле гексаметофосфата, растворяется быстрее и в меньшей степени склонен к слипанию [7].

Применение высокомолекулярных флокулянтов позволяет резко ускорить образование и осаждение хлопьев коагулированной взвеси. Флокулянты, используемые в водоподготовке, представляют собой природные или синтетические водорастворимые и линейные полимеры анионного, катионного, атмфотерного и неионогенного типов. Более широкое распространение получили синтетические флокулянты: полиакрилат натрия, полиакриламиды и их сополимеры. «Гидро-Фос» представляет собой почти бесцветную жидкость, без запаха плотностью 1,12 г/см3, не опасен и не требует специальных мер обращения и хранения [1].

Выводы: Биоотложения наносят значительный материальный ущерб нефтеперерабатывающим предприятиям, приводит к ухудшению качества выпускаемой продукции. Обработка оборотной воды комплексом окисляющих и неокисляющих биоцидов широкого спектра действия позволяет предотвратить биоотложения в теплообменных аппаратах и на элементах градирен. Так же применение реагентного состава "Гидро-Фос" позволяет значительно повысить экономическую эффективность водоснабжения, увеличить бесперебойную работу и срок службы оборудования [1].