有机硅单体工业循环水处理与评价

　　针对不同工艺状况的循环水系统进行有效的化学清洗和预膜处理，是有机硅单体循环水系统正常运行的基础和关键，而加强对系统中现场工艺参数、换热器和特征性水质指标的监控，及时有效制订和实施物料泄漏等应急处理预案则是保证有机硅单体生产循环水系统安全稳定长周期运行的重要内容。

 

2010年底由兴发集团控股子公司湖北兴瑞化工有限公司完成了6万吨/年有机硅单体项目建设，并于2011年通过技术改造，项目产能由6万吨/年提高到8万吨/年，与此配套建成了循环水量达9000 m3/h的工业循环冷却水系统。

 

为进一步丰富兴发集团宜昌精细化工园的循环经济产业链，实现经济效益和环保效益最大化，2015年，公司完成了10万吨/年有机硅单体二期扩建项目建设，整个项目配套的工业循环冷却水系统循环量达到12000 m3/h。

 

整个循环水系统涵盖氯甲烷合成、硅粉加工、甲基氯硅烷单体合成、甲基氯硅烷单体分离、二甲基二氯硅烷水解、水解物裂解及环体蒸馏等装置。

 

本文主要介绍了有机硅单体一期旧系统进行了不停车的剥离和预膜处理，并针对系统出现的物料泄漏等建立的应急处理预案，并对对有机硅单体二期新系统进行了清洗剥离和预膜评价。

 

　　1 工业循环水系统处理与评价

 

　　1.1 有机硅单体一期旧系统的维护与应急处理

 

由于该循环冷却水系统长期运行，未经过彻底的停车清洗，特别是由于旧系统中因单体合成及精馏工段的塔冷凝器破裂穿孔导致有机硅单体、盐酸等酸性物料泄漏，系统设备及管道内表面存在不少铁锈、油污、杂物和粘泥[1]等，甚至造成因设备腐蚀造成的恶性循环的严重后果。

 

因此，系统经过一系列的剥离清洗和预膜处理，并加强了酸性物料泄漏的前期预警和应急处理，有力维持了循环水系统的稳定。

 

　　经系统剥离清洗之后，循环水浊度的变化如下图(图1-1)所示，由图可知，高浓度剥离剂的投加使循环水浊度达到峰值，大量菌藻、黏泥被杀灭剥离后悬浮于循环水中。

 

循环水系统经基础投加处理并正常稳定运行几个月，通过对pH值、浊度、电导率、铁、钙、碱度等诸多水质指标的分析和监测，结果如图1-2所示，在此过程中，循环水水质得到根本好转，循环水清澈干净，循环水的pH值、电导率、钙、碱度、氯离子含量长期保持稳定且在控制范围之内。

 

循环水浊度和铁含量也远低于控制上限，在循环水的浓缩倍数长期维持在3-4的同时，循环水中缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂的药剂浓度长期保持基本稳定，药剂的缓释阻垢和杀菌性能明显，循环水并无明显的腐蚀，并且碳酸钙、磷酸钙结垢倾向也不明显，此外，循环水中菌藻等微生物的滋生也得到了有效的控制。

 

循环水处理期间，有机硅3℃冷冻机组的换热效果如图1-3所示，冷凝器小温差为冷凝器饱和温度与循环水出水温度的差值，冷凝小温差的大小可以间接反映循环水换热效果的好坏[2， 3]。

 

上表中，冷凝器小温差较小，冷凝器饱和温度与循环水出水温度相近，表明3℃冷冻机组的单台换热效果良好。

 

　　此外，有机硅单体循环水旧系统发生物料泄漏总是难以预料，但对物料泄漏的及时预警和监控就显得格外重要，相关水质指标的异常变化更是可作为物料泄漏的显著特征。例如有机硅硅烷车间单体分离工段的一甲和二甲冷凝器发生有机硅单体泄漏，单体进入循环水并与之反应，生成了一定量的油和盐酸，由此导致整个循环水系统循环水部分水质指标出现异常(图1-4)，循环水中碱度和氯离子浓度相对于pH值的剧烈变化表明，有机硅单体循环水系统中水中碱度和氯离子浓度的异常变化可作为物料泄漏的显著特征。

 

　　1.2 有机硅单体二期新系统的清洗与防护

 

鉴于有有机硅单体生产二期新系统管道及设备内部的油污及污泥较少，系统内壁的污垢以浮锈为主，综合各运行参数和现场情况，系统在不停车的情况下，分别进行了水清洗、酸性化学清洗、化学预膜等预处理，然后进行基础投加并转入系统正常运行。

 

系统经处理之后，采用挂片实验检验清洗预膜的效果[5， 6]，清洗过程中监测碳钢挂片腐蚀速率<3g/(m2.h)，符合标准要求[7]。预膜后的碳钢挂片，表面有少量色晕，用硫酸铜检验，显色时间≥10s。

 

　　2 结论及建议

 

　　(1)有机硅单体生产一期旧系统经过一系列的剥离清洗和预膜处理，并通并加强了酸性物料泄漏的前期预警和应急处理，有力维持了循环水系统的稳定。

 

　　有机硅单体生产二期新系统经酸性化学清洗、化学预膜等一系列预处理，有效保证了系统后续正常稳定高效的运行和延长系统的使用寿命。

 

(2)有机硅单体生产循环水系统因物料化学活性较高、泄漏的物料酸性腐蚀较强，应着力加强循环水系统的日常监控，在了解现场数据的同时，应加强对循环水中碱度和氯离子浓度等特征性水质指标的监控和关注。

 

循环水的各项控制指标应严格控制在规定范围之内，如果超出规定范围应及时采取相关应急处理机制，切勿长时间或经常性超标。

 

此外，对流速低(小于0.5米/秒)的换热器(如空压机、水走壳程的换热器、板式换热器)和工艺介质温度较高的换热器(循环冷却水出口温度大于50℃)应尽可能地提高供水压力或流量，并且利用小修、中修等一切可利用机会打开换热器观察结垢情况，必要时用高压水枪冲洗，以提高换热效果。

 

　　作者：袁木平 刘超宇 舒巧 来源：中国科技博览 2016年3期

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