河南丰利石化10万t丙烯及联产芳烃工程用水合理性分析

□高瑞臣 □刘晓娜 □饶元根(河南省濮阳水文水资源勘测局)

0 前言

河南丰利石化有限公司为增强企业市场竞争力，把企业做大做强，依托国内外的燃料油资源和便利的原料产品运输条件，以国内外先进技术为突破口，以构建资源节约型和环保友好型企业为目标，投资7.72亿元在范县濮州专业园区以高起点、高标准建设10万t丙烯及联产芳烃工程项目。项目建成投产后，可实现产值64亿元，年均利税3.50亿元以上。

1 用水基本情况

1.1 水源情况

根据《河南丰利石化10万t丙烯及联产芳烃工程可行性研究报告》成果，工程最大补充水量为271.73m3/h，其中生产补充水量为265.48m3/h，优先利用富余燃料气产生蒸汽的非常规水源105.01m3/h，不足部分由自备井供给159.47m3/h；利用浅层地下水作为厂区生活及消防用水水源6.25m3/h。工程利用浅层地下水总量为166.72m3/h(0.04万m3/d)。

1.2 设计用水结构与用水量

工程设计总用水量271.73m3/h。其中生产用水265.48m3/h，占总用水量的97.70%；生活及消防用水6.25m3/h，占总用水量的2.30%。生产用水包括：①循环冷却水补水85.24m3/h，占生产用水31.96%；②除盐水站补水63.84m3/h，占生产用水23.93%；③凝结水站补水61.05m3/h，占生产用水22.89%；④锅炉补水64.57m3/h，占生产用水24.21%；⑤丙烯原料生产装置补水49.27m3/h，占生产用水18.47%；⑥丙烯提纯装置补水2.60m3/h，占生产用水0.97%；⑦MTBE装置补水2.04m3/h，占生产用水0.76%；⑧硫磺装置补水3.16m3/h，占生产用水1.18%；⑨轻芳烃选择性加氢装置补水1.00m3/h，占生产用水0.37%；⑩酸性水汽提装置补水26.67m3/h，占生产用水10.00%；11○溶剂再生装置补水2.00m3/h，占生产用水0.75%；12○污水处理站补水2.00m3/h，占生产用水的0.75%，13○未预见用水补水1.25m3/h，占生产用水0.47%。

循环冷却系统循环用水量5073.90m3/h，其中：各生产装置循环水量4873.90m3/h，空压站水量200.00m3/h。冷却水循环系统耗水量85.24m3/h，其中耗于蒸发损失量69.66m3/h，风吹损失量2.39m3/h，排污水量13.19m3/h。

工程生产用水设计利用富余燃料气生产蒸汽非常规水源水量105.01m3/h，利用自备井水源水量161.72m3/h；生活用水利用自备井水源水量5.00m3/h。

2 用水合理性分析

2.1 分析依据与评价标准

2.1.1 分析依据

①《石油化工企业给水排水系统设计规范》(SH3015-2003)；②《污水综合排放标准》(GB8978-1996)；③《中国城市节水2010年技术进步发展规划》(1998)。

2.1.2 评价标准

主要采用《石油化工企业给水排水系统设计规范》中的机组(全厂)复用水率、机组循环水复利用率、机组新水利用率、机组新水损失率、机组冷却塔蒸发损失率、机组冷却塔风吹损失率、机组循环水浓缩倍率等7项指标进行评价。

2.2 用水指标合理性分析

2.2.1 机组设计复用水率

机组设计冷却系统循环水量5073.90m3/h，系统内部回收利用水量为244.24m3/h(回收量扣除各系统排污量82.13m3/h)，实际耗水量为271.73m3/h，总用水量为冷却循环系统循环水量、回收利用水量与实际耗水量之和5589.87m3/h。机组设计复用水率为：φ=Qf,s/Qz,s×100%=（Qz,s-Qx,s）/Qz.s×100%=(5589.87-271.73)/5589.87×100%=95.10%。机组设计用水系统的复用水率达95.10%，达到新建或扩建凝汽式机组复用水率不宜低于95%的指标要求。

2.2.2 机组设计循环水利用率

机组设计冷却系统循环水量为5073.90m3/h，冷却系统实际耗水量为85.24m3/h，冷却循环系统总用水量为5159.14m3/h，循环水重复利用率为：Pr=Q1/Q×100%=Q1/（Q1＋Q2）=5073.90/5159.14×100%=98.30%。机组设计冷却系统的循环水利用率高达98.30%，优于我国一类城市冷却水循环利用率2010年达到95%～97%的指标要求。

2.2.3 机组设计新水利用率

机组设计取用新水量为271.73m3/h，整个用水过程中废水均经过处理后排放44.01m3/h，新水利用率为：kf=Qh/Q1×100%=(271.73-44.01)/271.73×100%=83.80%。机组设计新水利用率为83.8%。

2.2.4 机组设计新水损失率

机组设计取用新水量为271.73m3/h，冷却循环系统总用水量为5589.87m3/h，系统废污水排放量为44.01，新水损失率为：kc=（Q1-Q2）/Qz,s×100%=(271.73-44.01)/5589.87×100%=4.07%。机组设计新水损失率为4.07%。

2.2.5 机组冷却塔蒸发损失率

机组冷却塔蒸发损失量为69.66m3/h，冷却塔口进水量为5073.90m3/h，机组冷却塔蒸发损失率为：k=Qe/Qin×100%=69.66/5073.90×100%=1.37%。机组冷却塔蒸发损失率为1.37%，达到二次循环冷却塔一般为1.20%～1.60%的要求。

2.2.6 机组冷却塔风吹损失率

机组冷却塔风吹损失量为2.39m3/h，冷却塔口进水量为5073.90m3/h，机组冷却塔风吹损失率为：k=Qw/Qin×100%=2.39/5073.90×100%=0.05%。机组冷却塔风吹损失率为0.05%，不仅低于有收水器的风吹损失率0.20%的规定要求，而且低于好的收水器风吹损失率0.10%的标准。

2.2.7 机组循环水浓缩倍率

机组冷却塔蒸发损失量为69.66m3/h，风吹损失量为2.39m3/h，循环系统排污水量为13.19m3/h，机组循环水浓缩倍率为：k=Qe/(Qb+Qw)+1=69.66/(2.39+13.19)+1=5.47。机组循环水浓缩倍率为5.47，高于《工业循环水冷却设计规范》所规定的循环水浓缩倍率3～5的指标要求。

3 节水分析

3.1 节水措施分析

工程设计中考虑以下节水原则：加强水务管理设计，降低用水指标；加强废水梯级利用，重复利用等。节水措施如下：

①利用富余燃料所生产蒸汽非常规水源和自备井水源作为本工程生产用水补充水，生活用水采用自备井水源，合理利用水资源，符合国家相关产业政策。

②采用优质高效的水质稳定剂提高循环水的浓缩倍数，减少循环水的补充水和排污量，提高循环水系统的浓缩倍率。经优化后循环水的浓缩倍率为5.47，符合有关规范和标准要求。

③对装置及系统物流的冷却，按照其温位不同，能发生蒸汽则发生蒸汽，能采用空冷则使用空冷，严格控制高温位直接用水冷，以降低冷却水消耗。

④分类收集厂区废、污水：各类废、污水采用分流制，分别排放，分别处理和利用。对装置及系统产生的凝结水、含硫污水进行回收，处理后返回各装置及公用工程循环使用；进行一水多用的设备及工艺尽量做到一水多用，从而节省水耗量。

⑤减少新鲜水用量。污水处理场内预留回用水处理设施，深度处理后作为循环水场补充用水及道路喷洒等使用；生活污水经处理后，用于厂区道路喷洒和环境绿化等用水。

3.2 节水潜力分析

根据工程水量平衡图可知，本期工程设计排污量44.01m3/h，经处理后经由集污管网进入园区污水处理厂。建议配套中水深度处理设施，对高浓度污水进行处理后的中水可回用于循环冷却系统用水，进一步减少新鲜水使用量。

4 结语

河南丰利石化10万t丙烯及联产芳烃工程生产用水优先利用富余燃料产生蒸汽非常规水源，不足部分由自备井水源补充。丙烯原料生产与轻芳烃选择性加氢装置排放水大部经酸性水汽提装置和凝结水站处理后回用，说明工程设计用水工艺是合理的。经分析，工程设计用水工艺合理，机组设计复用水率、循环水利用率、新水利用率、新水损失率等主要节水考核指标均符合相关规范要求，均达到国内同行业先进水平。因此，工程生产用水利用富余燃料气生产蒸汽非常规水源水量105.01m3/h(0.25万m3/d)，由自备井供给水量161.72m3/h(0.39万m3/d)；生活用水利用自备水源5.00m3/h(0.12×10-1万m3/d)。工程利用浅层地下水量166.72m3/h(0.40万m3/d)，按设计年运行时间8000 h，生活用水按365 d计算，工程利用浅层地下水量134万m3/a是合理的。