提高二氧化氯在循环水系统杀菌效果的方法_蒋晓峰

-46-减排技术石油石化节能与减排2015年第5卷第6期摘要：阐述了二氧化氯在炼油装置循环冷却水系统中的杀菌机理及特点。分析了影响二氧化氯杀菌效果的因素，提出了将加氯机出口管线进行分支、采用程序控制、在加氯机后路添加活化剂等改进措施。这些措施实施后，循环水中有效氯含量增加，较好地控制了微生物繁殖，循环水水质得到改善。加药系统改进后，二氧化氯杀菌效果得到明显改善。关键词：二氧化氯循环冷却水系统杀菌提高二氧化氯在循环水系统杀菌效果的方法蒋晓峰（中国石化巴陵石化公司，湖南岳阳414014）收稿日期：2015-8-6作者简介：蒋晓峰，工程师，本科，1992年毕业于上海石油化工高等专科学校有机化工专业，现主要从事石油化工技术管理工作。杀菌、灭藻工序是工业循环水处理工艺的重要环节。用于循环水的杀菌灭藻剂通常分为：氧化性杀菌灭藻剂和非氧化性杀菌灭藻剂。氧化性杀菌灭藻剂主要有液氯、二氧化氯ClO2、次氯酸钠、三氯异氰尿酸、过氧化氢和2,2二溴氰乙酰胺等。非氧化性杀菌灭藻剂主要有双氯酚、异噻唑啉酮、十二烷基二甲基苄基氯化铵、咪唑啉乙酸盐及水杨醛等。非氧化性杀菌灭藻剂一般采用冲击式投加，杀菌能力较强，但投加条件苛刻，用量大，易使菌藻类产生耐药性，也可能只对某一类微生物有特效性，有些非氧化性杀菌灭藻剂还对环境造成危害，一般2~3个月投加一次，并交替使用。目前在循环水处理中广泛应用的液氯杀菌剂不仅存在使用不方便和不安全等问题，而且容易与水中有机物发生卤代反应，生成的副产物具有毒副作用，易对环境产生危害。许多石化企业尝试用强氯精、优氯净、次氯酸钠、溴氯海因等非氯气杀菌剂，这些产品也是利用其在水中生成的次氯酸或次溴酸来进行杀菌灭藻，并且绝大多数杀菌剂价格较高。二氧化氯具有在水中稳定性好，适应pH范围较宽，用量少，杀菌效果好，菌藻不易产生抗药性等特性[1]，其作为工业循环冷却水氧化性杀菌剂已越来越受到用户重视。1二氧化氯的杀菌机理二氧化氯首先渗透到微生物细胞壁，然后再破坏其内部结构，进而达到灭活微生物的目的。二氧化氯主要通过两种机理灭活微生物，一是二氧化氯氧化分解微生物体内蛋白质中的氨基酸，导致氨基酸链断裂，蛋白质变性；二是二氧化氯影响微生物的生理功能[2]。2循环水处理装置存在的问题巴陵石化炼油事业部的二联合循环水处理装置由3台逆流式凉水塔及配套设施组成，设计总处理水量为11000m3/h，系统容量为4200m3，正常供水压力为0.35MPa，供水温度不高于32℃。系统配套设有3台纤维素过滤器、二氧化氯发生器、1套自动加药系统等辅助设施。循环水杀菌采用连续投加二氧化氯并辅以异噻唑啉酮和季铵盐类冲击式方式。近年来，随着炼油装置运行周期不断延长，加工的劣质原油越来越多，硫含量逐渐升高，水冷器泄漏现象日益严重，水质富营养化，微生物繁殖十分迅速，生物粘泥在换热器内沉积，降低了换热效果，堵塞管道。尽管2009年水稳剂采用无磷配方，在一定程度上对微生物生长与繁殖起到抑制作用，但由于循环水池有效氯浓度经常低于0.2mg/L，-47-石油石化节能与减排微生物繁殖仍然较快，而投加一次非氧化性杀菌剂，只能维持3~5天左右。3循环水二氧化氯杀菌效果差原因分析3.1反应条件反应条件未调整到最佳，导致ClO2转化率低，水中ClO2浓度低，将直接影响杀菌灭藻的效果。氯酸钠和盐酸在二氧化氯发生器中发生如下反应：主反应式为：NaClO3＋2HCl＝C1O2＋0.5Cl2＋NaCl＋H2O副反应式：NaClO3＋6HCl＝3Cl2＋NaCl＋3H2O实际操作中，加氯机内主反应与副反应是同时进行的，影响反应的主要因素有以下几方面：1）反应物的浓度。反应物的浓度是最主要的影响因素。研究表明，当盐酸浓度为27％时最为合适，ClO2转化率最优，大于70％[3]。循环水使用浓度31％的盐酸，酸浓度偏高，副反应增多，生成的Cl2也较多，导致ClO2的转化率下降。2）反应时间。反应时要保证必要且合适的停留时间，使氯酸钠能够有充分的反应时间转换为二氧化氯。但时间过长，ClO2因分解导致浓度降低。一般加氯机内反应停留时间设定在2~5s，而加氯机最初设计时无法设定反应停留时间，则无法保证ClO2最佳转化率。3）反应温度。因为氯酸钠和盐酸的反应为吸热反应，所以对反应器内的温度要求较高，且反应温度越高，反应速度越快。但当反应温度达到80℃时，由于反应速度过快，开始以副反应为主，反应产物中Cl2量大于ClO2量。因此，反应的最佳温度应该控制在70℃左右[4]。加氯机所显示的温度为水浴温度，其实际反应温度低于设定温度，且由于加氯机采用间歇式加氯，加氯机启动相当一段时间内温度均低于70℃，造成ClO2转化率未达到最大值。4）反应压力。从化学平衡角度分析，反应压力增加会抑制主反应的进行。加氯机由于反应器气相与液相出口均