Горячая вода от технологической установки поступает по линии В-13 на трехсекционную вентиляторную градирню с размером секции 12´16(B) и вентилятором ВГ-70. На градирне вода охлаждается с tгор = 40°С до tохл = 30°С. Охлажденная вода по линии В-12 поступает от каждой секции градирни в камеру охлажденной воды 2, которая разделена на три всасывающих камеры по количеству насосов. В насосной станции устанавливается 2 рабочих и 1 резервный насосы марки Д2000-34 с расходом Q=2000 м3/ч и напором H = 34 м. Мощность электродвигателя 250 кВт. Для обеспечения минимальной концентрации взвешенных веществ в оборотной воде 5 % расхода направляется из насосной станции по линии В-12 на 2 напорных однокамерных фильтра ФОВ-3.4-0.6. Фильтрованная вода по линии В-12¢ направляется в камеру охлажденной воды 2. Промывка фильтров производится оборотной водой из линии В-12, а промывная вода отводится в производственную канализацию К7.
Ингибиторная обработка оборотной воды производится реагентами фирмы Колтек.
Ингибитор коррозии и накипеобразования марки В9380НК насосом-дозатором 7 Gamma/L типа GaLa 1602 с Q=2,1кг/ч забирается из расходного бака 5/1 и подается в трубопровод В-17 в КОВ.
Ингибитор биоотложений и биоцид марки В9015Б насосом-дозатором марки Gamma/L типаGaLa 1601 с Q=1,1 кг/ч забирается из расходного бака 5/2 и подается в трубопровод В-17 в КОВ.
Дисперсант В9280Д насосом – дозатором марки mikro – deltaтип 101505ТТ сQ=1,48 кг/ч забирается из расходного бака 5/3 и подается в трубопровод В-17 в КОВ. В трубопровод В-17 подается или фильтрованная вода В-12¢ или от напорной линии насосов В-12 для обеспечения предварительного смешения реагентов. Полное смешение обеспечивается в насосах охлажденной воды (3/1,2,3).
Технологическая схема подготовки оборотной воды приведена на рис 7.1, спецификация оборудования в табл. 7.1 и условия обозначений трубопроводов в табл. 7.2.
Рис. 7.1. Технологическая схема подготовки оборотной воды
Таблица 7.1
Спецификацияоборудования
| Позиция | Обозначение | Наименование | Количество | Масса ед., кг. | Примечание |
| 1/1…1/3 | Типовая | Градирня трехсекционная с вентилятором ВГ-70 и размером секции 16×12 | |||
| Не стандартная | Камера охлажденной воды ж/б W=150 м3 | ||||
| 3/1…3/3 | ОАО Уралгидромаш | Насос охлажденной воды Д 2000-34 Q=2000м3/ч, H=34м, эл./двиг.N=250 кВт | |||
| 4/1…4/2 | Таганрог | Фильтр однокамерный ФОВ-3.4-0.6 | |||
| 5/1…5/3 | ProMinent | Расходная полиэтиленовая емкость W=250л | |||
| 6/1…6/3 | ProMinent | Транспортная полиэтиленовая бочка W=200л | |||
| ProMinent | Насос-дозатор марки Gamma/L тип Ga/La 1602 Q=2,1 кг/ч, H=16 атм.,N=17 Вт | ||||
| ProMinent | Насос-дозатор марки Gamma/L тип Ga/La 1601 Q=1,1 кг/ч,H=16 атм.,N=17 Вт | ||||
| ProMinent | Насос-дозатор марки mikro – delta тип 101500TTQ=1,48 кг/ч,H=10 атм., N=17 Вт |
Таблица 7.2
Условные обозначения трубопроводов
| Обозначение | Наименование транспортируемой жидкости |
| ––В7–– | Фильтрованная речная вода |
| ––12–– | Охлажденная оборотная вода второй системы |
| ––13–– | Горячая оборотная вода второй системы |
| ––12¢–– | Фильтрованная оборотная вода |
| ––К7–– | Производственные стоки |
| ––И–– | Ингибитор коррозии и накипеобразования |
| ––Б–– | Ингибитор биоотложений и биоцид |
| ––Д–– | Дисперсант |
| ––В17–– | Подача смеси реагентов в КОВ |
Библиографический список
1. Атанов, Н.А. Оборотное водоснабжение нефтеперерабатывающего завода: учебное пособие / Н.А. Атанов; Самарск. гос. арх.-строит. акад. – Самара, 2002. – 364 с.
2. Атанов, Н.А. Тепловой и аэродинамический расчет вентиляторной градирни: учебно-методическое пособие / Н.А. Атанов, В.К. Кирван; Самарск. гос. арх.-стр. ун-т. – Самара, 2013.
3. Андоньев, С.М. Испарительное охлаждение металлургических печей / С.М. Андоньев. – М.: Металлургиздат, 1970. – 424 с.
4. ВУТП-97. Ведомственные указания. По проектированию производ-ственного водоснабжения, каанлизации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности. – М.: Министерство топлива и энергетики РФ, 1997.
5. Дятлова, Н.М. Комплексоны и комплексонаты металлов / Н.М. Дятлова, В.Я. Темкина, К.И. Попов. – М.: Химия, 1988. – 193 с.
6. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. – М.: Энергоиздат, 1981. – 415 с.
7. Кучеренко, Д.И. Оборотное водоснабжение (системы водяного охлаждения) / Д.И. Кучеренко, В.А. Гладков. – М.: Стройиздат, 1980. – 168 с.
8. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М., 1985.
9. Тарасова, С.А. Предотвращение солеотложений, коррозии и биообрастаний в системах оборотного водоснабежения: дис. … канд. техн. наук / С.А. Тарасова. – Самара, 2012.
Приложение 1
Ингибиторы коррозии, накипеобразования
И биообрастаний
Реагенты, которые снижают скорость коррозии и накипеобразования, называются ингибиторами.
Реагенты, которые уменьшают интенсивность биологических процессов, называются биоцидами.
Ингибиторы разделяются по химической основе реагента на минеральные и органические.
В соответствии со СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» для оборотных систем рекомендуются следующие минеральные реагенты:
– гексаметафосфат и серная кислота для снижения накипеобразования и коррозии;
– силикат натрия – для снижения скорости коррозии;
– цинк-хромат-фосфатная композиция для комплексной обработки;
– медный купорос – для обработки оросителей градирен от биообрастаний;
– хлор – для обработки трубопроводной системы от бактериальной пленки.
Гексаметафосфат обеспечивает предупреждение накипеобразования при щелочности оборотной воды Щоб£5 мг-экв/л. При большей щелочности оборотной воды необходимо снижение щелочности за счет дозировки серной кислоты. Режим обработки называется кислотно-фосфатным.
Механизм действия гексаметафосфата – это образование метафосфатной пленки на поверхности металла и кристаллов кальция. Образующаяся метафосфатная пленка препятствует поступлению кислорода к поверхности металла, что обеспечивает снижение скорости коррозии. Эффект защиты от коррозии Z£ 70%. Системой фосфатирования и хлорирования были оборудованы все водоблоки нефтехимических предприятий и ТЭЦ.
Обработка фосфатами не применялась в оборотных системах загрязненных органическими продуктами, так как введение биогенной добавки способствовало росту биообрастаний.
Медный купорос был исключен из реагентов обработки из-за значительного увеличения фоновых концентраций меди в водоемах.
Силикат натрия в настоящее время используется как ингибитор коррозии тепловых сетей с непосредственным водоразбором горячей воды.
Трехкомпонентная композиция рекомендуется [8] в следующих дозах реагентов:
– бихромата калия – 2¸4 мг/л по 
;
– сульфата цинка – 1,5¸3 мг/л поZn2+;
– гексаметафосфата – 3¸5 мг/л по 
.
Концентрации компонентов в смеси подбираются экспериментально по закону синергизма – взаимного повышения эффективности защиты. Так, каждый компонент смеси в указанных дозах при индивидуальном применении, обеспечивает эффект защиты от коррозии Z£ 50%.
При использовании в смеси, данный ингибитор обеспечивает эффект защиты Z=98%.
Трехкомпонентный ингибитор обладает комплексным действием на систему вода в трубе. Присутствие бихромата обеспечивает эффективное подавление бактериального размножения в системе. Присутствие цинка обеспечивает катодную ингибиторную защиту, что с анодной защитой от бихромата обеспечивает снижение скорости коррозии до величин ниже 0,05 мм/год. Фосфатный компонент поддерживает равновесие процесса накипеобразования.
На Нижнекамском нефтехимическом комбинате применение комплексного ингибитора и накипеобразования коррозии позволило повысить коэффициент концентрирования оборотной системы до Kк£6,0, при солесодержании оборотной воды до 3000 мг/л и средней скорости коррозии p<0,1 мм/год.
Основной недостаток цинк-хромат-фосфатного ингибитора является токсичность хрома. Концентрация хрома в оборотной воде составляетCr6+=2,0 мг/л, а ПДКр-х=0,001 мг/л. Значительный рост фоновых концентраций тяжелых металлов в речной воде, является основанием ограничения применения минеральных реагентов.
Ингибиторы на основе органических веществ, стали альтернативой для минеральных реагентов.
БашНИИНП в 50-х годах прошлого столетия предложил для обработки оборотных систем НПЗ ингибитор ИКБ-4В. Ингибитор ИКБ-4В относится к классу высокомолекулярных катионо-активных соединений, обеспечивающий снижение накипеобразования и коррозии. Недостатком ингибитора является высокая концентрация до 200 мг/л по товарному продукту и низкий коэффициент защиты от коррозии Z£ 70%.
В зарубежных странах в 50-х годах прошлого столетия специализированные фирмы, которые разрабатывали и поставляли минеральные реагенты, в том числе и для оборотных систем, перешли на разработку и поставку органических ингибиторов.
В табл. 1 приведен каталог ингибиторов накипеобразования, коррозии и биообрастаний по данным проспектов и технических предложений фирм производителей. Многие из приведенных фирм (Налко, Колтек, Курита и др.) имеют представительства и производство ингибиторов в нашей стране. Органические ингибиторы отличаются большим разнообразием, по сравнению с минеральными реагентами, из-за многокомпонентности их состава. Органический ингибитор коррозии и накипеобразования представляет собой смесь органо-фосфоновых кислот, фосфатов, полифосфатов, полимерных, сополимерных и трех сополимерных соединений и других органических соединений. Кроме органических соединений в ингибиторы вводятся ZnиCuдля комплексной обработки. Подбор состава определяется по синергетическому эффекту. Механизм действия ингибитора накипеобразования заключается в адсорбции основного вещества на микрозародышах кристаллов CaCO3, в результате которого прекращается рост кристаллов и снижается отложение накипи на поверхности металла.
Органические ингибиторы относятся к классу ингибиторов коррозии смешанного действия, обеспечивающих анодную и катодную защиту металла одновременно. Механизм защитного действия ингибитора коррозии – это образование труднорастворимых комплексов органических соединений с железом и цинком на коррозирующей поверхности.
Оптимальная концентрация ингибитора по товарному продукту определяется экспериментально на определенное значение щелочности оборотной воды Щоб. Производителями ингибиторов, например Колтек (табл.1), рекомендуются оптимальные концентрации для различных значений щелочности. Впроспектах фирм производителей ингибиторов указываются значения карбонатной жесткости в молекулярной форме CaCO3, мг/л. Пересчет значений CaCO3в значение 
можно получить из следующего соотношения: 100 мг/лCaCO3соответствует 2,44 мг-экв/л .
В начальном этапе пуска оборотной системы в эксплуатацию, в оборотной воде поддерживается ударная концентрация ингибитора, которая в 2÷3 раза больше оптимальной.
Дисперсанты – это органические реагенты, которые обеспечивают поддержание во взвешенном состоянии минеральных частиц. В качестве дисперсантов используются полиакрилаты, полимеры, фосфонаты и синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ). Является дополнительным реагентом для усиления действия ингибитора накипеобразования. Дисперсант вводится постоянно с концентрацией рекомендуемой производителем.
Биоциды – вещества, нарушающие процесс развития бактерий. Биоциды подразделяются на окисляющие и неокисляющие по отношению к основному веществу ингибитора коррозии и накипеобразования. В качестве биоцидов окисляющего типа используются следующие реагенты: гипохлорит натрия, смесь хрома и брома, перекись водорода, двуокись хлора.
К биоцидам неокисляющего типа относятся следующие реагенты: четвертичные аммониевые соли, смесь изомеров, изомазолина, смесь неионогенных поверхностно активных веществ, полимеры. Как правило, в смеси биоцида вводится дисперсант.
Ежегодно синтезируются сотни новых химических соединений, обладающих бактерицидными свойствами, так как микроорганизмы быстро адаптируются к воздействию используемого биоцида. Дозы биоцида определяются экспериментально. Различают постоянный режим дозирования биоцида и периодический, например 1 раз в неделю,с«шоковыми » дозами на полный объем системы.
Наиболее перспективным является использование двух и трех марок биоцидов, в режиме «шоковой » обработки.
Все вышеописанные ингибиторы и биоциды – это жидкости, которые поставляются в готовом виде для дозировки в оборотную систему.
Торговая марка реагентов не указывает специфики защиты, поэтому для определения специфической защиты в конце торговой марки реагента добавлена индексация:
Н – ингибитор накипеобразования
К – ингибитор коррозии
Б – биоцид
Д – дисперсант.
В 70-х годах прошлого столетия разработка композиций органических ингибиторов выполнялась отраслевыми институтами и лабораториями вузов Минчермета и Минцветмета СССР. В 80-х года прошлого столетия на ХК «Нитон» было организовано промышленного производство органического ингибитора отложений минеральных солей (ИОМС), который использовался для обработки оборотных систем металлургических предприятий.
Основное направление исследователей органических ингибиторов на основе фосфоновых кислот было направлено на создание комплексных ингибиторов коррозии, накипеобразования и биообрастаний [5, 9]. Большинство ингибиторов были разработаны для локальных систем с приготовлением в реагентном хозяйстве водоблока.
В табл. 1 приведены два комплексных органофосфоновых ингибитора – КИСК и КИСК Б, выпускаемых ХК «Нитон», по которым имеются данные по дозам обработки.
Выбор реагентной обработки зависит от качества подпиточной воды, технологии производства и коэффициента концентрирования. По качественному составу ингибитора нельзя определить его эффективность, необходимо проведение тестового испытания на реальном объекте. При ингибиторной обработке обязательно проводятся химические и микробиологические анализы воды и мониторинг скорости коррозии по данным коррозионных пластин (купонов) в проточных ячейках. Указанные анализы обеспечивают контроль эффективности и регулирование режима обработки.
Таблица 1
Ингибиторы обработки оборотной воды
| Фирма марка ингибитора состав | Дозировка ингибитора |
| 1. Колтек | |
| В9305НК Ингибитор накипеобразования и коррозии. Состав: сложный многокомпонентный органический продукт, включающий полифосфонаты, органический дисперсант и полимер. | Ударная концентрация – 150 г/м3на полный объем системы. Постоянная концентрация в оборотной системе при: Щоб=1¸5 мг-экв/л – 10¸50 г/м3; Щоб=5¸10 мг-экв/л – 50÷100 г/м3; Щоб=10¸20 мг-экв/л – 100¸150 г/м3. |
| В9007Б Органический, неокисляющего типа биоцид. Состав: смесь изомеров и неионогенные ПАВ. | Ударная концентрация на полный объем системы – 50¸500 г/м3. Постоянная концентрация в оборотной системе – 25г/м3. |
| В9280Д Дисперсант, альгицид, ПАВ. | Ударная концентрация на полный объем системы – 80 г/м3. Постоянная концентрация в оборотной системе – 10 г/м3. |
| 2. Курита | |
| Т7800НК Ингибитор накипеобразования и коррозии. Состав: смесь органических соединений на основе полифосфатов, тройного сополимера, ПАВ. | Ударная концентрация на полный объем системы – 60¸200 г/м3. Постоянная концентрация в оборотной системе при Щоб=3¸10 мг-экв/л – 6¸30 г/м3. |
| F5100Б Биоциднеокисляющего типа, предотвращающий образование биопленки. Состав: смесь органических азот – и серосодержащих соединений. | Периодическая обработка два раза в месяц с концентрацией – 100 г/м3. |
| F7050Б Биоцид неокисляющего типа для предотвращения обрастаний на оросителе градирен. Состав: органическая смесь четвертичных аммонийных солей. | Периодическая обработка один раз в неделю с концентрацией 100 г/м3 на полный объем системы. |
| 3. Налко | |
| Налко 7321НК Ингибитор накипеобразования и коррозии. Состав: органо-фосфорные соединения, полимеры. | Ударная концентрация – 50 г/м3на полный объем системы. Постоянная концентрация в оборотной системе при Щоб£10 мг-экв/л – 20 г/м3. |
| Старбекс 70 Б Биоцид окисляющего типа. Состав: смесь броминови специального стабилизатора. | Ударная концентрация – 40 г/м3на полный объем системы. Постоянная концентрация 10÷20 г/м3. |
Окончание табл. 1
| 4. GeneralElectric | |
| Depositrol – BL5400HK Ингибитор накипеобразования и коррозии. Состав: органическая смесь органофосфатов и ПАВ. | Ударная концентрация – 10 г/м3на полный объем системы. Постоянная концентрация в оборотной системе при Щоб£ 10 мг-экв/л – 4г/м3. |
| SpectrusCT1300EБ Биоцид неокисляющего типа. Состав: смесь изомеров, изомазолина, дисперсантов. | Периодическая обработка один раз в неделю с концентрацией 10 г/м3на полный объем системы. |
| 5. JurbySoft | |
| JS 88-5-HK Ингибитор накипеобразования и коррозии. Состав: смесь солей фосфонокарбоксильных кислот, сополимеров с низким содержанием фосфатов. | Ударная концентрация – 100 г/м3на полный объем системы. Постоянная концентрация в оборотной системе при Щоб£10 мг-экв/л – 60¸80 г/м3. |
| JS 63-Б Биоцид неокисляющего типа. Состав: органический продукт на базе четвертичных аммонийных соединений. | Периодическая обработка один раз в неделю с концентрацией 30 г/м3на полный объем системы. |
| JS 95-Д Дисперсант. Состав: органический продукт на основе поверхностно активных веществ. | Постоянная концентрация в оборотной системе – 3 г/м3. |
| 6. ОАО ХК «Нитрон» РФ | |
| КИСК Комплексный ингибитор коррозии и накипеобразования. Состав: смесь двух органофосфоновых кислот с включением ионаZn2+. | Ударная концентрация – 100 г/м3на полный объем системы. Постоянная концентрация в оборотной системе при Щоб£10 мг-экв/л – 10¸40 г/м3. |
| КИСК Б Комплексный ингибитор коррозии, накипеобразования и биообрастаний. Состав: смесь двух органофосфоновых кислот с включением ионовZn2+ и Cu2+. | Ударная концентрация – 100 г/м3на полный объем системы. Постоянная концентрация в оборотной системе при Щоб£10мг-экв/л – 10¸40 г/м3. |
Приложение 2