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

1、我國(guó)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(guó)際先進(jìn)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(guó)際先進(jìn)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(yùn)用于石化行業(yè)，進(jìn)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(jì)，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(duì)我國(guó)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(jìn)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(gè)污水系統(tǒng)。為了用水網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立了含油和含硫兩個(gè)用水網(wǎng)絡(luò)。 (2)分析了水回用項(xiàng)目的目的與實(shí)施步驟。提出水系統(tǒng)回用的多種方法與原則。確定在進(jìn)行含硫含油廢水直接回用的用水網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)須考慮硫、油、氨氮和COD四種污染物的限制。 (3)進(jìn)行了水回用的可行性分析，進(jìn)行工

3、藝水系統(tǒng)回用水的等級(jí)劃分與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定。討論了通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行水回用會(huì)造成排放污水濃縮的主要影響。同時(shí)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(shí)施的條件，從軟件和硬件兩方面對(duì)用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)作出支持。 (4)在用水操作污染物傳質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行配合法用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的建立。1)討論了配合法對(duì)用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)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(fù)荷。確定了考慮單污染因子網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法：摒棄濃度大于該操作出

4、口極限濃度的水源。首先計(jì)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(gè)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(jìn)行計(jì)算，同時(shí)針對(duì)一些特定情況下可能出現(xiàn)的不符合邏輯的計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(jì)中兼容流量改變，濃度改變

5、、再生回用和再生循環(huán)等實(shí)際情況。流量增加和減少時(shí)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(shí)修改出水濃度并針對(duì)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(jì)則采用循環(huán)水直接滿足大多數(shù)用水操作的需求。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)儀器反饋回的數(shù)據(jù)，在線實(shí)時(shí)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(duì)回用水和新鮮水的水量進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算以保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)正常。4)實(shí)際用水網(wǎng)絡(luò)多為

6、分布式水系統(tǒng)。對(duì)其進(jìn)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(duì)各水源進(jìn)行配合計(jì)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(fèi)用、人工費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)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(jì)算模型，對(duì)某石化企業(yè)煉油事業(yè)部整個(gè)用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化。1)將煉油事業(yè)部含硫、含油兩個(gè)水系統(tǒng)簡(jiǎn)化。對(duì)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(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其節(jié)水減排效率在考慮污染因子硫時(shí)可達(dá)38.31％，考慮污染因子COD時(shí)可達(dá)19.98％，同時(shí)考慮兩種污染因子時(shí)節(jié)水減排效率17.81％。對(duì)有流量變化的含油水系統(tǒng)按照條件改變的計(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化，可達(dá)到節(jié)水減排率33.67％。若加入再生流程進(jìn)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(jìn)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(gè)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(jìn)行優(yōu)化時(shí)，噸費(fèi)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(shí)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