夏加云
中石油云南石化有限公司 云南安宁 650300
摘要：在实际的石油炼制过程中，产生大量的热是不可避免的，假如未能良好排除这些多余的热量，则会影响石油炼制的进行，基于此，本文研究石油炼制循环冷却水系统的应用，讨论冷却水循环系统工作原理，思考应用循环冷却水系统的常见问题，并深入思考优化石油炼制循环冷却水系统应用的对策。
关键词：冷却水循环；系统压降；pH值
引言：循环冷却水系统的主要功能是实现冷却，并将水循环使用于一个系统。为了提高循环冷却水系统在炼油厂中的作用效果，在深入研究该系统时，需找出实施过程中存在的问题，并以此为依据提出相应的应对策略，使其在炼油企业中发挥更大的作用，这也有利于石油企业的健康持续发展和扩大经营规模。
一、冷却水循环系统工作原理
石油炼制的过程会用到循环冷却水系统，在该系统中，冷却水通过循环泵被送入到各个系统，之后换热器和冷却热介质对水作用，水温逐渐升高，就变成了热水。接着，在水泵的作用下，将热水送至冷却塔顶部，通过配水管道喷向填料塔进行冷却，水的热量在自然环境中被排出，水的温度降低，就变成了冷水，此时冷却水会返回系统循环使用，这能获得一定的经济环保效益。
二、应用循环冷却水系统的常见问题
（一）冷水机组运行
一些冷水机组的循环水出口时温度仍然比较高，这是因为工艺侧温度高，易分解反应物，导致水冷器侧管结垢率升高，阻力系数也会随之加大，夏季物流冷却过程困难大，另外还会造成的问题有循环水系统的管网压降升高、循环水泵能耗升高。水冷器水侧速度不够大，也没有做相应的管理要求，水侧流速低，结垢趋势快，压降增大，不能达到比较好的冷却效果，结垢腐蚀严重，甚至造成冷水机组泄漏的问题，此时就需要更换循环水系统中的水，使用大量的淡水资源，这就造成了水资源的严重浪费。在水冷却器的传热后有一个温度调节空间，并且存在一个过冷条件，导致更多的水循环[1]。入口和出口之间的温差比较小，部分冷水机组循环水出力小，还需要对系统作进一步的调整和优化。
（二）供水系统压降
油田循环水供水压力普遍较高，一般都高于0.5MPa。由于供水压力比较高，所以水泵能耗也大，需采取有效的优化方法，将普通炼油厂循环水场的供水压力降低到0.4MPa。
（三）水循环的温差
就循环水温差问题而言，如果有换热器设计不合理、传热系数不够高、换热面积小、流速慢、易结垢，则会出现循环水温差减小的情况。就工艺介质传热系数而言，如果该系数比较低，会导致循环水出口温度低，而且进出口温差也比较小。如果系统管理不当，也会引发水循环温差问题，由于冷却水水质的下降，使比热容降低，对实际生产情况缺乏研究，未能以此为依据对循环水量进行调节。通过降低循环水出口阀门的速度，达到增大温差的目的，而这又会导致管道污垢沉积。
三、优化石油炼制循环冷却水系统的应用
（一）将pH值控制在合理范围内
运用调节pH值的方法，需要在循环水中加入酸，以达到降低pH值的目的。从化学角度来说水中的水垢属于碱性物质，当浓度降低到一定值时，可通过降低碳酸盐的硬度，实现除垢。在测定pH值上限和下限时，必须通过实验来完成。循环冷却水pH值与总碱度之间的关系曲线，如图1所示，这是处于理想状态下获得的关系曲线，即冷却水不受其他因素的影响。然而在实践中，系统是打开的状态，水会与二氧化碳反应，这将改变碳酸盐之间的平衡关系。一些学者研究了pH值在9.3～8.6之间的阻垢缓蚀复合配方。给出的实验结果说明该复合配方在管内无明显污垢，具有有效性。使用pH值调节法，所得到的pH值范围窄，缺点是会降低安全性，完成操作和管理工作有一定的难度。应做好加酸装置的安装和维护工作，这会在一定程度上增加系统的运行成本。降低循环水的pH值，实际应用过程中采取的方法是废水排放或间歇加酸，其值应控制在上限内。
.png)
图 1 循环冷却水pH值与总碱度之间的关系曲线
（二）电导预测法的应用
循环冷却水系统中的循环水含有大量的离子物质，这一类的物质可以导电，可通过电导率来测量水中的盐分含量。在循环水的运行状态比较稳定时，其电导率会稳定在一个范围内，可以将该标准作为循环水运行的参考，这是非常简单的控制方法。水中离子物质的含量、种类，以及水的温度都会对电导率产生影响，当离子含量和种类改变时，电导率也会发生变化。所以，利用电导率来控制污染物的结垢程度，则很难得到合适的浓度倍数。随着浓度因子的增加，循环水的电导率不会相应增加，因此很难预测电导率。
（三）对浓缩倍数加以调节
进行静态阻垢实验展开研究，可以得到多个浓度限值，从而实现对浓度倍数的控制，当浓度倍数低于限值时，可达到控制阻垢量的目的，这是一种常见的控制方法，循环冷却水系统采用的是低硬度、低碱度的补水，浓度因子为3～4，可判断为腐蚀性水，试验过程中应采用Langelier法和Ryznar指数法。循环水管理最重要的内容是控制藻类的生长和腐蚀，将浓度因子控制在限值以下，从而降低系统结垢风险。学者们对以河水为原料的阻垢缓蚀剂的性能进行了动态测试，实验样品设置在340h内，然后将浓度因子控制为4倍[2]。经试验研究，得到的结果是管道内无明显沉淀物和腐蚀，表明循环冷却水系统的结垢率可以降低。此外，将回收水作为补充水，虽然浓度倍数比浓度限值的倍数小，但并未超过临界点，因此水污染的风险很低。一些学者们对该系统进行了分析，发现污垢沉积率较高，管内出现明显的污垢现象。需要同时监测δa和δb，当其中一个值增加时，需要降低浓度因子，然后使用总碱度加钙硬度作为控制上限。提高系统的使用寿命和效果，同时也提升炼油过程的质量和效率。
结束语：应用循环冷却水系统的常见问题主要表现在三方面，分别是冷水机组运行、供水系统压降、水循环的温差。为有效优化石油炼制循环冷却水系统的应用，可采取有效措施将pH值控制在合理范围内，并对浓缩倍数加以调节。另外还可应用连续大数据对循环冷却水系统进行优化设计，以提高对结垢的控制效果。
参考文献：
[1]马永红.分析石油炼制循环冷却水系统的应用[J].粘接,2020,43(08):148-151.
[2]冯彦.石油炼制循环冷却水系统的优化运行措施研究[J].化工管理,2020(09):151-152.