中石化石油化工科学研究院12月6日讯：2023年11月9日，国家工业和信息化部、水利部联合发布《国家鼓励的工业节水工艺、技术和装备目录（2023年）》，旨在加快先进节水工艺、技术和装备研发和应用推广，提升工业用水效率，石科院自主研发的“基于高污水回用比的循环水处理技术”名列其中。
35年深厚技术积淀
循环水系统的用水量占企业总用水量的50%~90%，其稳定运行是保证工艺侧长周期运行的重要条件。早在1988年，石科院就开始研发RP系列循环水处理剂，成为支撑炼化装置超长运行周期的关键水处理技术。2005年，石科院在国内外率先研发成功了炼油、化工达标污水适度处理回用循环水成套技术，使炼油和化工污水实现低成本回用。三十余年内，石科院完成循环水处理技术相关项目40余项，其中包括2项中国石化“十条龙”攻关项目子项，先后获得省部级科技进步奖6项。
研发基于高污水回用比的循环水处理，保护水资源
随着《长江保护法》、《黄河保护法》的颁布，国家对沿长江、黄河流域取水量、排污量的限制日趋严格。中国石化历来重视绿色发展，“十四五”期间推动长江、黄河大保护，要求流域企业污水回用率需达60%，工业取水量下降10%。为实现回用目标，石化企业必须提高循环水系统的污水回用比。而回用污水一般较新鲜水水质更差，高污水回用比会加剧循环水运行中存在的三大问题——腐蚀、结垢和微生物。
腐蚀和结垢问题须由高效阻垢缓蚀剂及处理技术解决，含磷化合物是优异的缓蚀阻垢剂，但磷也是水资源的“敌人”，水中的磷含量过大时会引起水体富营养化。国家对磷的排放标准日益严格。为此研发和应用性能优越的无磷/低磷绿色缓蚀阻垢技术迫在眉睫。微生物及其引起的生物黏泥，会造成换热管与填料塔堵塞，换热效率下降，加大电耗、水耗和药剂消耗，加剧腐蚀甚至引起非计划停车等，须由高效生物黏泥剥离降解技术解决。
石科院以满足行业重大需求为己任，以科技创新力量守护绿水青山。在无磷/低磷绿色缓蚀阻垢研制方面，通过官能团构效关系分析等手段设计合成了多种类新结构的聚合物，并通过试验优选出兼具缓蚀、阻垢的多功能无磷聚合物，解决了药剂生产过程中反应剧烈、易暴聚的技术难题，实现了温和条件下合成，且水处理剂生产过程中不产生三废，满足绿色安全环保要求。团队基于自主研发的多功能无磷聚合物，针对不同水质，又开展了上百次动态模拟试验筛选、验证，成功开发出了系列高效无磷/低磷阻垢缓蚀剂及处理技术。该技术可以根据不同新鲜水和污水水质，量体裁衣，在保证循环水系统长周期稳定运行的同时实现高比例污水回用；克服常规无磷/低磷阻垢缓蚀剂抗冲击性差、耐受污水回用比低的缺点。
同时，团队通过分析生物黏泥化学组成，明晰了生物黏泥二次沉积原因，开发了高效黏泥剥离降解技术，既可高效将生物黏泥从设备表面剥离下来，还可将生物黏泥降解为水溶性小分子，随水排出系统，有效避免了剥离下来的黏泥碎片聚集、二次吸附沉积到设备表面，从而大幅度提高了生物黏泥的剥离清洗效果。剥离率、降解率和杀菌率分别达到80%、80%和99.9%。
目前，围绕性能优异的多功能无磷聚合物、无磷/低磷缓蚀阻垢剂和黏泥剥离降解，团队已获得授权专利29件，发表论文15篇，出版专著1本，形成了完整知识产权网络，技术自主可控。
工业应用如火如荼
目前石科院的基于高污水回用比的循环水处理技术已在10余家企业逾20套循环冷却水装置开展工业试验和应用。实现了补水水质从低钙硬碱度到超高钙硬碱度全覆盖，污水回用比从0到100%全覆盖，甚至包括超标劣质回用水。循环水系统的腐蚀、粘附速率均优于0.075mm/a、15 mg/(cm2·月)的管理标准，处理效果优异。合计创效超过5500万元，回用污水超过830万m3。
2022年5月至今，石科院无磷缓蚀阻垢技术产品在长江中游某石化企业炼油循环水工业应用。应用期间，平均污水回用比62.73%（最高月份超过90%），平均浓缩倍数5.41，碳钢试管的平均腐蚀速率0.045 mm/a，平均粘附速率5.31 mg/(cm2·月)，处理效果优异，减少磷排放量10.89 t/年。在保障生产装置长周期安全稳定运行的同时，大幅降低了循环水场补新水量及磷排放量。
2022年11月至2023年2月，石科院无磷阻垢缓蚀剂及处理工艺在长江中下游某石化企业二循工业试验，平均污水回用比80.5%，总磷降幅85.7%（回用水含磷），碳钢试管的平均腐蚀速率0.012 mm/a，粘附速率4.85 mg/(cm2·月)，效果良好。节新水约54.3万m3/年，减少磷排放8.64 t/年。2014年，高效黏泥剥离降解技术在该炼厂应用，在不停车的条件下，水冷器和凉水塔填料上附着的生物黏泥得到彻底清洗。水冷器物料及循环水的进出口温差均提高2~3℃，凉水塔供、回水温度分别降低2~3℃和1~2℃，降低了企业的能耗，提高了冷却塔和换热器的能效，保证循环水系统正常运行。
未来，石科院团队将推进技术在已开展工业试验或部分工业应用的石化企业内部的进一步推广应用，同时将与更多企业合作，推动循环水源头降磷、污水资源化利用，助力中国石化循环水系统的污水回用比提升至60%，使回用污水达1.8亿 m3/年，相当于近13个西湖的水量。
