有機硅單體工業循環水處理與評價

袁木平++劉超宇++舒巧

[摘 要]針對不同工藝狀況的循環水系統進行有效的化學清洗和預膜處理，是有機硅單體循環水系統正常運行的基礎和關鍵，而加強對系統中現場工藝參數、換熱器和特征性水質指標的監控，及時有效制訂和實施物料泄漏等應急處理預案則是保證有機硅單體生產循環水系統安全穩定長周期運行的重要內容。

[關鍵詞]有機硅產業 工業循環冷卻水 水處理

中圖分類號：F426.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0262-01

2010年底由興發集團控股子公司湖北興瑞化工有限公司完成了6萬噸/年有機硅單體項目建設，并于2011年通過技術改造，項目產能由6萬噸/年提高到8萬噸/年，與此配套建成了循環水量達9000 m3/h的工業循環冷卻水系統。為進一步豐富興發集團宜昌精細化工園的循環經濟產業鏈，實現經濟效益和環保效益最大化，2015年，公司完成了10萬噸/年有機硅單體二期擴建項目建設，整個項目配套的工業循環冷卻水系統循環量達到12000 m3/h。整個循環水系統涵蓋氯甲烷合成、硅粉加工、甲基氯硅烷單體合成、甲基氯硅烷單體分離、二甲基二氯硅烷水解、水解物裂解及環體蒸餾等裝置。本文主要介紹了有機硅單體一期舊系統進行了不停車的剝離和預膜處理，并針對系統出現的物料泄漏等建立的應急處理預案，并對對有機硅單體二期新系統進行了清洗剝離和預膜評價。

1 工業循環水系統處理與評價

1.1 有機硅單體一期舊系統的維護與應急處理

由于該循環冷卻水系統長期運行，未經過徹底的停車清洗，特別是由于舊系統中因單體合成及精餾工段的塔冷凝器破裂穿孔導致有機硅單體、鹽酸等酸性物料泄漏，系統設備及管道內表面存在不少鐵銹、油污、雜物和粘泥[1]等，甚至造成因設備腐蝕造成的惡性循環的嚴重后果。因此，系統經過一系列的剝離清洗和預膜處理，并加強了酸性物料泄漏的前期預警和應急處理，有力維持了循環水系統的穩定。

經系統剝離清洗之后，循環水濁度的變化如下圖（圖1-1）所示，由圖可知，高濃度剝離劑的投加使循環水濁度達到峰值，大量菌藻、黏泥被殺滅剝離后懸浮于循環水中。

循環水系統經基礎投加處理并正常穩定運行幾個月，通過對pH值、濁度、電導率、鐵、鈣、堿度等諸多水質指標的分析和監測，結果如圖1-2所示，在此過程中，循環水水質得到根本好轉，循環水清澈干凈，循環水的pH值、電導率、鈣、堿度、氯離子含量長期保持穩定且在控制范圍之內，循環水濁度和鐵含量也遠低于控制上限，在循環水的濃縮倍數長期維持在3-4的同時，循環水中緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑的藥劑濃度長期保持基本穩定，藥劑的緩釋阻垢和殺菌性能明顯，循環水并無明顯的腐蝕，并且碳酸鈣、磷酸鈣結垢傾向也不明顯，此外，循環水中菌藻等微生物的滋生也得到了有效的控制。

循環水處理期間，有機硅3℃冷凍機組的換熱效果如圖1-3所示，冷凝器小溫差為冷凝器飽和溫度與循環水出水溫度的差值，冷凝小溫差的大小可以間接反映循環水換熱效果的好壞[2， 3]。上表中，冷凝器小溫差較小，冷凝器飽和溫度與循環水出水溫度相近，表明3℃冷凍機組的單臺換熱效果良好。

此外，有機硅單體循環水舊系統發生物料泄漏總是難以預料，但對物料泄漏的及時預警和監控就顯得格外重要，相關水質指標的異常變化更是可作為物料泄漏的顯著特征。例如有機硅硅烷車間單體分離工段的一甲和二甲冷凝器發生有機硅單體泄漏，單體進入循環水并與之反應，生成了一定量的油和鹽酸，由此導致整個循環水系統循環水部分水質指標出現異常（圖1-4），循環水中堿度和氯離子濃度相對于pH值的劇烈變化表明，有機硅單體循環水系統中水中堿度和氯離子濃度的異常變化可作為物料泄漏的顯著特征。

1.2 有機硅單體二期新系統的清洗與防護

鑒于有有機硅單體生產二期新系統管道及設備內部的油污及污泥較少，系統內壁的污垢以浮銹為主，綜合各運行參數和現場情況，系統在不停車的情況下，分別進行了水清洗、酸性化學清洗、化學預膜等預處理，然后進行基礎投加并轉入系統正常運行。系統經處理之后，采用掛片實驗檢驗清洗預膜的效果[5， 6]，清洗過程中監測碳鋼掛片腐蝕速率<3g/（m2.h），符合標準要求[7]。預膜后的碳鋼掛片，表面有少量色暈，用硫酸銅檢驗，顯色時間≥10s。

2 結論及建議

（1）有機硅單體生產一期舊系統經過一系列的剝離清洗和預膜處理，并通并加強了酸性物料泄漏的前期預警和應急處理，有力維持了循環水系統的穩定。

有機硅單體生產二期新系統經酸性化學清洗、化學預膜等一系列預處理，有效保證了系統后續正常穩定高效的運行和延長系統的使用壽命。

（2）有機硅單體生產循環水系統因物料化學活性較高、泄漏的物料酸性腐蝕較強，應著力加強循環水系統的日常監控，在了解現場數據的同時，應加強對循環水中堿度和氯離子濃度等特征性水質指標的監控和關注。循環水的各項控制指標應嚴格控制在規定范圍之內，如果超出規定范圍應及時采取相關應急處理機制，切勿長時間或經常性超標。此外，對流速低（小于0.5米/秒）的換熱器（如空壓機、水走殼程的換熱器、板式換熱器）和工藝介質溫度較高的換熱器（循環冷卻水出口溫度大于50℃）應盡可能地提高供水壓力或流量，并且利用小修、中修等一切可利用機會打開換熱器觀察結垢情況，必要時用高壓水槍沖洗，以提高換熱效果。

參考文獻

[1] 于海水，劉光華，徐美江，等.循環水系統夏季殺菌滅藻黏泥剝離處理實踐總結[J].工業水處理.2005，25（8）：65-66.

[2] 馬駁.大慶煉化公司循環水場運行方案優化[D].大慶石油學院，2008.

[3] 杜巍.武漢石化循環水場工藝設計優化及運行[D].華東理工大學， 2013.

[4] 吳立濤，黃維紅.循環水系統的不停車清洗、預膜[J].科技視界.2013（25）：25-26.

[5] 郭亞麗，朱玲.高濃縮倍數運行下的循環水控制[J].全面腐蝕控制.2011（06）：14-17.

[6] 馮瓊，張秋紅，馮平平.工業循環水運行評價和處理方案[J].橡塑技術與裝備.2009，35（8）：46-50.

[7] GB 50050-2007工業循環冷卻水處理設計規范[S].