水是生命之源，水也是工業之本。石化行業作為工業體系中的用水大戶，如何面對各地越來越嚴格的用水政策？如何在水資源日趨緊張的背景下得到發展？目前的市場上又有哪些節水新技術可供石化企業選擇？在本月中旬中國化工節能技術協會組織召開的石油和化工節水實用技術專題研討會上，記者試圖從中尋找出答案。
工業用水日趨緊張
節水政策越來越嚴
“中國正面臨著前所未有的水安全問題，工業用水需求將日趨緊張，節水比節能更緊迫！”中國化工節能技術協會理事長方曉驊的觀點不無理由。有研究預測，2020年我國對水資源的總需求為6962億立方米，在充分考慮節水的情況下，屆時全國缺水量為200億～1200億立方米。而隨著我國工業化的加速，工業需水總量將迅猛提高，預計2020年會從2001年的1141億立方米提高到1974億立方米，為2001年的1.73倍。
圖為山東匯豐石化公司每小時150噸中水回用系統。（李文峰 攝）
“石化行業的用水情況也并不樂觀。”方曉驊表示，在“十一五”末期時，全行業的取水量已達到72.75億立方米，其中石油煉制取水量為15.33億立方米，石油天然氣開采、化學原料及化學品制造等行業取水量約為57.42億立方米。
如此緊迫的缺水形勢，使國家對工業用水的約束變得越來越嚴格。從2005年5個部門聯合出臺的《中國節水技術政策大綱》，到2012年國務院發布的《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》，再到2013年國務院印發的《循環經濟發展戰略及近期行動計劃》，都對工業或石化行業的用水量作出了明確的要求與限制。
截至9月末，吉林石化10萬噸/年苯乙烯裝置凝液回收系統將投入運行整一年，進一步降低了裝置工業用水消耗量。圖為技術人員正在檢修凝液回收裝置工藝管線。（王英剛 攝）
不僅如此，各地方政府對當地的工業用水政策也是只緊不松。記者了解到，像揚子石化、茂名石化、撫順石化等這樣靠江靠海的企業，水資源相對并不緊張，但當地政府對企業的用水量都有嚴格要求，并不能無限制使用。而對處于水資源嚴重匱乏的華北地區的石化企業來說，用水代價更是不低。
“石化企業上新項目，必然會增加企業用水量。但當初我們在上100萬噸/年乙烯煉化一體化項目時，政府提出要求，不允許新增新鮮水用量，新項目的用水問題只能企業自己解決。”天津石化公司生產部高級專家李晨光告訴記者，“而且，我們得到最新消息，天津市正在利用一些指標杠桿和經濟杠桿對新鮮水用量進行控制，可能從今年10月份開始，新鮮水的資源費將從2.8元/立方米提高到4元/立方米，這樣一來天津石化光水資源費一年就得上億元。總體而言，天津的工業用水調價幅度越來越大，調價周期也會越來越短。”
圖為石油和化工節水實用技術專題研討會現場。 （本報記者 高重密 攝）
燕山石化公司生產管理部主管王成在接受記者采訪時也表示：“預計北京的工業用水水資源費很快也會漲到4元/立方米，企業的用水成本將大幅提高。而且北京市出臺的《北京市‘十二五’時期水資源保護及利用規劃》提出，‘十二五’期間，將通過產業結構調整，限制發展高耗水、高耗能產業，提高水利用效率，實現工業用新水零增長。”
強化循環水濃縮
減少新鮮水用量
工業用水形勢緊迫，水資源費越來越高，石化企業應該如何解決用水難題？在采訪中，幾乎所有受訪石化企業的用水負責人都認為，應該從循環水系統入手，因為循環水系統為石化生產中的主要耗水大戶。“石化工藝中的能流主要就靠循環水作為載體。循環水用水量占整個生產工藝的50%左右，是石化生產線上的第一用水大戶。”李晨光說。
《中國節水技術政策大綱》也明確提出要發展高效循環冷卻水處理技術。在敞開式循環間接冷卻水系統中，推廣濃縮倍數大于4的水處理運行技術；逐步淘汰濃縮倍數小于3的水處理運行技術，以此達到節水目的。
揚子石化生產技術和運行調度部高級工程師張維介紹說，揚子石化目前共有15套循環水裝置，總循環水量約24萬噸/時，補水量2000～2500噸/時。公司通過調整循環水濃縮倍數，由原來3倍左右提高到現在的5倍，使循環水裝置補充水和排污水大幅下降。
“天津石化在循環水節水方面也開展了多項工作，比如采用動靜態試驗、新產品開發、成果轉化、現場改造等多種技術手段，進行高效緩蝕阻垢藥劑研發、補水水質優化、加酸調堿度、自動加藥、水質自動控制、高效節水旁濾設備、運行質量在線檢測等關鍵技術開發，形成了循環水高濃縮倍數運行成套技術集成，實現了天津石化化工、煉油、熱電等多個板塊循環水系統的高濃縮倍數運行，濃縮倍數提升到5倍以上。”李晨光對記者說。
記者了解到，目前國內也有不少節能服務公司在循環水節水技術上不斷推陳出新，力爭進一步減少循環水補給水用量。比如武漢中圣能源環保工程有限公司針對傳統工業循環冷卻水系統水蒸發量大、換熱設備易結垢腐蝕、排污量高等弊端，推出了閉式空冷循環冷卻水系統。公司總經理馮曉強告訴記者，閉式循環水系統已在山西蘭花清潔能源有限公司20萬噸/甲醇項目、大慶石油化工有限公司5萬噸/年戊烷精分裝置、中煤榆林180萬噸/年甲醇制烯烴項目、山西同煤集團60萬噸/年甲醇等項目上得到了廣泛的應用。實際運行結果表明，閉式空冷循環冷卻水系統在我國北方地區可節水40%～70%。
江蘇江華集團打破傳統的循環水加藥劑提高濃縮倍數的思路，推出了用電來處理循環水的ME2系統。“目前的循環水系統都要在循環水里加入藥劑，能夠達到3～5倍濃縮倍數。但藥劑中往往含有磷及其他金屬離子，對水體造成富營養化等二次污染，會影響整個循環水系統的運行效果。”江華集團海外開發部總監王天佐在接受記者采訪時表示，ME2系統能將循環水的濃縮倍數提升到7～8倍。以一個5萬立方米/小時的煉油循環水系統為例，ME2系統能比普通加藥劑的方法一年多節水175萬立方米。
“如果循環水可以不加藥劑提高濃縮倍數，這將是一場革命性的變化。我們也希望能夠找到更多更成熟的技術，進一步提升循環水節水潛力。”王成這樣告訴記者。記者在采訪中了解到，目前燕山石化通過各種技術改造，每年循環水系統節約下來的水已占到企業用水總量的1/4。
優化生產工藝
推廣源頭節水
如果說提高循環水濃縮倍數、減少新鮮水補給量是以開源的思路來節水，深圳市宏事達能源科技有限公司推出的循環水系統優化節能解決方案，則是從節流的角度來減少新鮮水用量。
“根據我們的‘系統節能’理論，現行的工業循環水冷卻系統存在五大問題。” 深圳市宏事達能源科技有限公司總經理李艷兵介紹說，一是水泵配置不合理，大馬拉小車，多處在大流量、小溫差、低效能狀態運行；二是水泵管道特性不匹配，水泵不能時時在最高效率點運行；三是冷卻塔沒有實時監測，不能完全保證冷卻塔布水均勻、熱濕傳質交換充分、蒸發冷卻良好、耗能適當；四是多數循環水冷卻系統未做水力平衡調節，未配動態水力平衡調節控制裝置，做不到被冷卻設備按需供水的要求；五是系統缺少“實時跟蹤負荷變化”的功能，不能充分利用大自然的冷量。
“而我們的解決方案是個系統工程，整合水泵、管道、被冷設備、冷卻塔、強弱電系統等要素，以此達到節水節能的目標。”李艷兵還告訴記者，他們的解決方案已在茂名石化、山東海化、新疆宜化等石化企業得到應用，節水效果顯著。
深圳宏事達的節水思路得到了多家石化企業的認同。“通過優化工藝系統實現源頭節水，比后期污水回用這種補救性措施更好，這才是真正的節水。”撫順石化生產運行處副處長張忠洋在接受記者采訪時表示，希望節水專業公司能夠為石化企業提供全方位的節水診斷和系統優化服務，在“水”平衡和“鹽”平衡的基礎上，從水輸送系統、制水系統、工藝水系統、循環水系統、凝結水系統、污水系統等環節開展綜合的一體化診斷與優化，減少改造的局部性、片面性，實現本質性節水。
李晨光也表示：“不是污水回用量大的企業，節水工作就做得好。如果源頭節水能做好了，污水處理量自然就少了。南方的很多石化企業水資源相對豐富，進行污水回用完全是因為國家對企業減排的要求。但污水回用的成本很高，如果能做好源頭本質性節水，減排工作也容易得多。”
記者了解到，天津石化正以前期積累的節水減排科技創新成果為基礎，準備啟動“優化創新”節水減排新的攻關，計劃通過“開源、節流”并舉，“優化、創新”同步推進的工作思路，實施擴大淡化海水應用、引入市政中水、開展循環水排污水回收利用、進行多水源的整體優化利用、開展水務系統整合和上下游優化、探索雨水綜合利用、研究石化廢水減排技術等工作，力爭用3～5年的時間實現工業用水“近零新鮮水”，最大限度地減少排污量，大大緩解公司使用新鮮水的資源和指標壓力。
