石化行業(yè)水資源利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究.pdf

1、我國石化行業(yè)的水資源循環(huán)利用和污水減排的整體水平與國際先進水平相比存在著相當(dāng)大的差距，煉油行業(yè)的原油加工耗水量平均為1.08t/t，比國際先進水平的0.5t/t高1倍。石油化工行業(yè)節(jié)水的潛力巨大。本文將水系統(tǒng)優(yōu)化理念運用于石化行業(yè)，進行節(jié)水減排分析，開展旨在提高工業(yè)廢水回用和新鮮水用量最小化的用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計，研究開發(fā)適用于石化行業(yè)乃至各行各業(yè)的配合法用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。 (1)對我國某大型石化企業(yè)煉油事業(yè)部的給水-用水-排水系

2、統(tǒng)現(xiàn)狀進行了調(diào)查研究。給水系統(tǒng)主要有新鮮水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。用水方式主要為冷卻水、工藝過程用水和發(fā)生蒸汽用水。排水系統(tǒng)分為含硫和含油兩個污水系統(tǒng)。為了用水網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計，建立了含油和含硫兩個用水網(wǎng)絡(luò)。 (2)分析了水回用項目的目的與實施步驟。提出水系統(tǒng)回用的多種方法與原則。確定在進行含硫含油廢水直接回用的用水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時須考慮硫、油、氨氮和COD四種污染物的限制。 (3)進行了水回用的可行性分析，進行工

3、藝水系統(tǒng)回用水的等級劃分與水質(zhì)標準確定。討論了通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進行水回用會造成排放污水濃縮的主要影響。同時通過建立環(huán)境管理數(shù)據(jù)庫和分析水回用工程順利實施的條件，從軟件和硬件兩方面對用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計作出支持。 (4)在用水操作污染物傳質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，進行配合法用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方法的建立。1)討論了配合法對用水網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化設(shè)計的基本思路——使各股水流承擔(dān)其極限能力的污染物傳質(zhì)負荷。確定了考慮單污染因子網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法：摒棄濃度大于該操作出

4、口極限濃度的水源。首先計算出口極限濃度低的用水操作。水源配比方式為盡量使入口水濃度等于入口極限濃度，水源采用順序依次為濃度與用水操作入口極限濃度相等的回用水—其它回用水—新鮮水。2)在考慮多個污染因子的水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，首先要找出多污染因子中的關(guān)鍵污染因子并以其為依據(jù)進行計算，同時針對一些特定情況下可能出現(xiàn)的不符合邏輯的計算結(jié)果進行甄別、篩選，并以各污染因子出口極限濃度之積為排序依據(jù)。3) 在用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計中兼容流量改變，濃度改變

5、、再生回用和再生循環(huán)等實際情況。流量增加和減少時分別將變化轉(zhuǎn)移至操作的出口和入口。出水濃度改變則直接在可回用水源的列表中修改。考慮再生回用時修改出水濃度并針對再生流程的再生能力確定該流程的位置。帶有再生循環(huán)的用水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計則采用循環(huán)水直接滿足大多數(shù)用水操作的需求。同時，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測儀器反饋回的數(shù)據(jù)，在線實時地調(diào)整用水網(wǎng)絡(luò)中各操作采用的回用水。若用水網(wǎng)絡(luò)已固定，則應(yīng)對回用水和新鮮水的水量進行實時運算以保證網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)正常。4)實際用水網(wǎng)絡(luò)多為

6、分布式水系統(tǒng)。對其進行優(yōu)化需首先將用水操作的入水和出水分割，再選取關(guān)鍵污染因子后對各水源進行配合計算，其中關(guān)鍵污染因子種類相同的水源需優(yōu)先考慮。用水網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化成本需考慮管道鋪設(shè)費用、人工費用、運行費用等，可將其與新鮮水處理成本相比較以節(jié)省成本。 (5)利用配合法用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計算模型，對某石化企業(yè)煉油事業(yè)部整個用水網(wǎng)絡(luò)進行了優(yōu)化。1)將煉油事業(yè)部含硫、含油兩個水系統(tǒng)簡化。對參數(shù)固定的含硫水系統(tǒng)分別按照考慮單一污染因子和多污染因子

7、的計算方法進行優(yōu)化設(shè)計，其節(jié)水減排效率在考慮污染因子硫時可達38.31％，考慮污染因子COD時可達19.98％，同時考慮兩種污染因子時節(jié)水減排效率17.81％。對有流量變化的含油水系統(tǒng)按照條件改變的計算方法進行優(yōu)化，可達到節(jié)水減排率33.67％。若加入再生流程進行回用，可分別提高節(jié)水和減排效率1.1％和1.4％。若加入再生流程進行整體水循環(huán)，可將節(jié)水和減排效率分別提高為63.11％和76.05％。2)將整個用水系統(tǒng)構(gòu)建為分布式用水網(wǎng)絡(luò)。

8、考慮水回用成本進行優(yōu)化時，噸費用大于0.7元的回用水不予采用。事業(yè)部原有用水系統(tǒng)工藝水中電脫鹽注水、水封用水和冷卻用水共199.62t/h，考慮成本因素優(yōu)化后，三種工藝用水可回用含硫廢水和含油廢水188.03t/h，新鮮水使用量降至11.59t/h。3)典型石化企業(yè)實際水系統(tǒng)的整體優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建。通過煉油事業(yè)部生產(chǎn)裝置、供水與廢水處理系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)的整體集成優(yōu)化，形成企業(yè)水系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈。水系統(tǒng)整體優(yōu)化后，加工噸原油耗水量可由