合成氨项目漏氨对循环水系统的危害及应对措施

覃汝高 唐蓉

摘 要 针对合成氨装置换热器泄漏，分析氨进入循环水系统的危害，调整氨泄漏情况下的循环水优化运行方案，采取不同的杀菌方案，确保合成氨生产安全、稳定运行。

关键词 循环水 漏氨 危害 办法

中图分类号：TQ113.25 文献标识码：A

1 概述

贵州开阳化工有限公司是兖矿投资的年产量50万吨的合成氨项目，该项目循环水系统循环水Ⅱ为采用敞开式循环冷却水工艺，主要是满足气化、变换、氨合成压缩、氨回收等工段的循环冷却，循环水水质处理采用中性方案，浓缩倍数为4.0～6.0，PH值控制在8.0～8.4，杀菌灭藻剂以投加次氯酸钠、杀菌增效剂Ferrocid 8581、生物分散剂Turbidispin D87C为主，以非氧化性杀菌剂Ferrocid 8583和氧化性杀菌剂Ferrocid 4601交替配合每月定期投加为辅，经过1年半的运行，打开换热器发现腐蚀很严重。

2 原因分析

自2013年8月起，循环水pH不断下降，最初判断是加酸过量造成的，系统开始停止加酸，但经过几天的观察，循环水pH仍在继续下降，并且下降幅度也在不断增加，最低下降至6.7，同时循环水中微生物会大量繁殖，藻类快速滋生，这直接导致循环水散发出腥臭的味道，颜色也会变深成黄褐色或深褐色。经取样分析，循环水中氨氮的含量逐渐上升，从7月份的0.2mg/l左右上升到9月份30mg/l以上（具体数据见表1～表3）。岗位记录部分数据对比表分析。

3 漏氨危害

当氨泄漏到循环水系统中，其危害主要表现在以下几个方面：

（1）PH值发生变化。氨刚漏入循环水系统时，会造成系统PH值上升， 总碱度增加，接着硝化菌群会大量繁殖，导致氨态氮被不断地转化成亚硝酸根和硝酸根等酸性物质，亚硝酸根还能将部分杀菌剂氯转化成氯根， 水中NH3-N、NO2和NO3离子浓度增高，最终导致循环水系统PH值、碱度显著下降。（2）细菌总数与粘泥量。正常情况下，循环水系统细菌总数一般在1？05Col/mL以内，生物膜含量在15g/cm2。但氨泄漏到循环水系统时， 由于氨氮是微生物生长的营养物质，充足的氨氮会使细菌大量滋生，如分析值远远大于该指标，说明细菌获得了充足的营养，细菌繁殖活跃，存在氨泄漏的可能。（3）循环水中微生物的大量繁殖，势必造成粘泥量增加，粘泥粘附在金属表面，降低换热效率，甚至堵塞设备，同时，粘泥量的增加势必阻碍循环水缓蚀阻垢剂达到金属表面，降低药剂效果。①（4）总铁与浊度。微生物的滋生不仅带来粘泥的沉积，最重要的是它会带来金属的腐蚀。粘泥的沉积会破坏金属的保护膜，构成局部腐蚀。金属腐蚀加重，循环水中的总铁就会大幅上升，浊度也会上升。

4 应对措施

4.1 应消除氨泄漏来源

循环水发生氨泄漏后，必须尽快查找出泄漏点，并将泄漏设备立即从系统中切出进行维修，如确实无法切出，应将循环回水就地排放，以尽可能降低其整个循环水系统的氨氮浓度，减少对设备的影响。

4.2 调整水处理缓蚀阻垢方案

由原来的中性方案调整到碱性方案，提高了系统的缓蚀能力，增加了分散剂的投加浓度，减少了由于泄漏造成的沉积现象，通过投加碱及时调整系统的pH值，使系统维持较好的pH和碱度，进一步提升了系统的耐冲击能力，从而保证系统稳定的缓蚀效果。

4.3 优化杀菌方案

采用次氯酸钠和有机溴同时投加的复合杀菌方案，发生氨泄漏时，氨和次氯酸钠反应而降低其杀菌效果，而投加的有机溴和次氯酸钠反应，生成次溴酸能够增强系统的杀菌能力 ；同时一定要加大杀菌剂的投加频率和投加数量，可采取冲击性大量加入氧化性杀菌剂，直至残余氯到0.5ppm达3小时以上；再者，为了达到更好的杀菌效果，投加粘泥剥离剂和非氧化杀菌剂，由于非氧化性杀菌剂不受氨氮浓度的影响，可以在和粘泥剥离剂的配合作用下达到更好的剥离和杀菌作用，如果氨氮浓度较高的情况下，可以提高两者的投加频率将达到更好的杀菌效果。

4.4 加强现场的运行管理

增加水质分析项目，便于快捷地了解系统状况，为下一步决策提供科学的判断依据；系统发生泄漏严重时，为了尽量降低微生物粘泥在循环水中的浓度，减轻水质恶化对换热器的腐蚀，应及时增大排污水量，加大补水水量。加强现场的跟踪手段，在线监测仪表对现场工作具有重要的指导作用，在条件许可的情况下，可定期跟踪在线pH计、在线电导率仪和在线余氯监测等仪表，以提高在线结果的准确性，更好地指导现场的工作。

5 效果

通过采取以上应对办法，循环水水质未出现大的波动，水质没有出现恶化的现象，对循环水的效果监测挂片腐蚀率数据看，碳钢挂片腐蚀率维持在较好的控制范围内，循环水水质得到保证，满足了主装置高负荷、安全稳定运行的需要，减少了非计划的停车，也为本厂减少了由于氨泄漏造成的损失。

6 结语

合成氨项目氨泄漏是难以避免的，但要最大限度地降低漏氨对循环冷却水系统的影响，必须采取以下综合应对办法来加以控制：①尽快查找泄漏源，从源头入手，以减少对系统的影响。②调整水处理方案，根据系统的特点以及以往的经验，寻求适合系统的切实可行的水处理方案，来增强其抗冲击能力，降低漏氨对系统造成的腐蚀和沉积危害。③优化杀菌方案，采用次氯酸钠和有机溴复合的氧化性杀菌方案，同时配合针对性强的粘泥剥离和非氧化性杀菌方案，加大杀菌剂的投加量和投加频率。④加强现场的运行管理，增强现场分析频率和监测手段，了解泄漏趋势，以及时采取措施，这是确保循环水安全运行的重要保证。总之，只要严格现场管理，调整水处理方案，优化杀菌，就一定能使循环冷却水系统在漏氨情况下的处理取得良好效果。

注释

① 周本省.工业水处理技术（第二版）.北京：化学工业出版社，2002：131.