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换热器(氨气)NH3泄漏的危害及防治措施点击：1911 日期：[ 2014-04-26 22:21:38 ] |
| 换热器(氨气)NH3泄漏的危害及防治措施 张焱明 (中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司，辽宁辽阳111003) 摘要：2005年8月，中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司炼油厂第二循环水场水质出现异常情况。经调查分析，发现是脱硫装置E3410A换热器介质NH3泄漏后进入循环冷却水系统所致。介绍了NH3泄漏后的水质变化趋势及危害，并提出了防治措施。 关键词：循环冷却水 泄漏 NH3 微生物 中图分类号：TGI72．6 文献标识码：B 文章编号：1007一o15x{2oo6)05—0055—03 中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司(以下简称辽阳石化分公司)炼油厂第二循环水场(以下简称第二循环水场)是延迟焦化、脱硫和加氢精制装置的配套设施。第二循环水场处理水量2600 rn3／h，保有水量2500 t，旁滤水量200 rn3／h，补充水量40～50 In3，h。虽然工艺介质为NH3的换热器数量不多，但如果NH3泄漏进入循环冷却水系统后，就会引起微生物的迅速滋生，导致水质变差，腐蚀设备。因此，探讨解决NH3泄漏问题很有必要。 1 水质分析 为了了解不同水质质量及微生物的生长情况，取不同水样进行微生物生长试验，再分析对比。 水样1：无泄漏时的正常水样； 水样2：经紫外线消毒的水样； 水样3：NH3泄漏的换热器出口水样。 试验方法：将不同水样分别存于敞口玻璃瓶内，室温(28℃)静态放置。 虽然水样3的试验环境与生产环境有差别，但水质的发展趋势基本一致。试验旨在用发展趋势探讨NH3泄漏后对微生物生长的影响，环境差别暂时忽略。试验结果见表1～3。 由表1—3的分析结果可见，随着时间的推移，水样1的水质无明显变化，无明显的微生物滋生现象，悬浮物的质量浓度也比较稳定，说明微生物因缺少营养物质繁殖缓慢。水样2因为经紫外线消毒，大量微生物已被杀死，水体中虽然含有丰富的营养物质— —NH3，但没有被大量消耗。NH3 一N的质量浓度降低以自然挥发为主。而水样3中NH3，一N的质量浓度和pH值明显减小，微生物大量滋生，悬浮物的质量浓度大幅度上升。表明微生物自身繁殖和死亡速度加快，代谢产物迅速增加。 2 危害 2．1 粘泥下的酸性腐蚀 循环冷却水系统是一个特殊的生态环境，营养物质丰富，温度及pH值都适宜微生物生存。一旦NH3泄漏人水体后，以NH3为营养物质的硝化细菌就 会活跃起来，发生硝化作用。先是由亚硝酸细菌将氨氧化成亚硝酸： 2NH3+302— 2HN02+619．7 kJ 再由硝酸细菌将亚硝酸氧化成硝酸： 2HNO2+02— 2HN03+201 k．1 上述反应是一个产酸过程，也是表3中pH值持续降低的主要原因。但硝化作用产酸只是少量的，不至于使整个冷却水系统的pH值降低到严重腐蚀的程度，因此不能用pH值的变化直观地判断微生物的腐蚀情况。由于循环冷却水环境适合自 养型微生物、异养型微生物、好氧型微生物和厌氧型微生物生存，所以循环冷却水系统中的微生物种类繁多，数量庞大。一旦硝化细菌大量繁殖，就会提高水体的营养水平，微生物间的互生关系就会导致其它菌种的迅速滋生，形成难以去除的粘泥附着在设备上，发生局部腐蚀，甚至穿孔。NH3因设备腐蚀穿孔而泄漏，NH3 泄漏又加剧了设备腐蚀，形成恶性循环。发生泄漏时异养菌数量明显高于正常运行时的数量，腐蚀率也超标，见表4。 由表4可以看出，8月份各项指标均高于无泄漏的10月份，腐蚀率超标(标准：0．100 mm／a)。 2．2 干扰日常控制 NH3泄漏的一个突出特点是氨和氯很容易反应，随着注氯量的增加，反应产物从一氯胺逐步转化为二氯胺、三氯胺和氮气，甚至氧化氮。余氯中不仅有HOC1，CI一，Cl，，还有氯胺。虽然氯胺持久性较好，但杀菌能力远小于氯。因此，在含氨的水中要达到相同的杀生效果，注氯量要大大提高。NH3的泄漏，导致了亚硝酸细菌的滋生。而亚硝酸细菌的活动会产生NO 一，要消耗大量的杀菌剂一氯气。 Cl2+H20 + NO2一一NO3一+ 2HC1 NO，一浓度越高，耗氯量就越大，要达到正常的余氯指标就越难。如果不及时注入足量的氯，微生物就会迅速繁殖，粘泥大幅度上升，水质急剧恶化，造成严重后果。NO2-对磷的分析也 干扰。NO 一可使磷钼兰退色，尽管在磷的分析中，采用氨基磺酸来消除亚硝酸盐的干扰，但当N0 一的质量浓度过高时，仍会使结果偏低，不利于指标的正常控制。 2．3 经济损失 发生NH3泄漏时，为了保证循环冷却水的质量，生产中采取的措施都是加大排污量，大量补充新鲜水，增加药剂的投入量。第二循环水场在水质运行正常的情况下，补水量为40～50 ／h，发生NH3泄漏时补水量为70—80 ／h，甚至更高。而且，水质的再度稳定需要14天才能达到正常指标(见表5)。14天时间．大量的排污、补水和药剂流失，既造成了经济损失，又污染了环境。 3 防治措施 3．1 改善设备结构和材质 循环水换热器由于存在NH3，等腐蚀性介质，会对设备产生腐蚀，尤其是换热管或管口焊接处甚至被腐蚀穿孔。辽阳石化分公司大多数循环水换热器都是浮头式换热器，在装置开停车过程中，因温差变化较大，小浮头处容易发生泄漏。如果换热介质存在腐蚀性，小浮头的螺栓很容易发生腐蚀断裂。可将浮头式换热器改勾u形管式换热器，防腐蚀效果较好。也可以采用对换热器管束进行渗铝的措施。通过加热使铝原子渗透扩散到碳钢或合金钢表面基体内，从而形成一层具有特殊性能的铁铝合金层，使其在120 cc以下低温湿环境中具有优良的耐腐蚀性。辽阳石化分公司曾在2003年检修期间，将脱硫装置部分换热器管束更换为碳钢渗铝管，经过两年的使用，没有发现泄露现象，效果很好。 3．2 加强生产管理 做好换热器的加工、检修和防腐蚀的质量管理工作；严格控制循环水的质量指标；每天对换热器进行检查，力争做到及时发现，及时处理，尽量减少介质参与循环和反应的时问，将损失减至最小。 3．3 有效处理 当设备发生泄漏时，排污速率高，药剂停留时问短，加之NH 泄漏时显著的微生物效应，要求杀生剂不仅杀生反应要快，而且要有广谱性。由于NH3有还原性，建议在设备发生泄漏时，采取冲击方式投加杀生剂，使微生物在短时问内降到较低水平，从而控制微生物的繁殖。 4 结论 换热器NH3泄漏后，使得微生物迅速滋生，加剧了设备的结垢和腐蚀，严重影响了循环冷却水系统的正常运行。必须做好换热器的防腐蚀和水质管理工作，一旦发现换热器发生腐蚀泄漏，要有针对性地采取有效措施及时处理，保证循环冷却水系统平稳运行，实现各装置的安全稳定生产。 参考文献 l 胡家骏．周群英．环境工程微生物学[M]．北京：高等教育出版社．1988．183 |
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