作者：石巍 ( 兰州三叶实业有限公司，甘肃 兰州 730060)

摘 要: 本文简述了兰州石化三叶公司铝溶胶装置冷却循环水目前的运行模式，具体分析了依赖催化剂厂循环水运行存在的 问题，利用车间现有设备，构建铝溶胶装置冷却循环水内循环系统，实现反应釜夹套冷却水的自循环功能。 关键词: 铝溶胶; 循环水; 凉水塔; 沉降池

铝溶胶装置以反应釜为反应器，铝片、盐酸、化学水 为原料，间歇式工艺生产铝溶胶产品。在工艺中，生成 合格的铝溶胶产品要经历四个阶段，即酸溶、水解、架桥 聚合、聚合物水解，其中酸溶过程尤为重要，其实质是金 属与酸的置换反应。反应过程中，铝与酸度为 31% 的浓 盐酸之间会发生剧烈作用，同时放出大量的热。这些热 量一旦过度聚集，就会引发反应釜超温、超压、喷料，甚 至爆釜的严重后果［1］。

1 冷却循环水改造原因 为确保设备的安全和生产的受控，车间需要采取相 应措施对反应过程进行取热。装置自建成投产以来，一 直使用催化剂厂动力线冷却循环水作为反应釜的取热 介质，在近几年的运行过程中，铝溶胶装置引入的管网 循环水存在以下问题: ①由于装置处于管网末端，进入装置的循环水温 度、流量基本不受控，往往是温度过高，流量过小，特别 是在 8 具反应釜都用水的高峰时段，管网循环水对反应 釜的降温效果有限，无法及时带走每具反应釜的热量， 反应釜喷料现象频繁，在一定程度上影响了装置的正常 生产; ②铝溶胶装置的循环水处于分子筛及微球车间下 游，上游装置偶尔会有物料串入循环水的现象发生，进 入铝溶胶装置的冷却循环水水质较差，会腐蚀反应釜夹 套，影响设备的使用寿命。 2 冷却循环水具体改造措施

2． 1 改造思路 彻底摆脱对催化剂厂循环水管网的依赖，依据装置 实际生产状况，充分利用车间现有设备实施，构建铝溶 胶装置冷却循环水内循环系统，实现反应釜夹套冷却水 的自循环功能。

2． 2 改造方案 将硫酸铝装置原闲置沉降池重新启用，在上方架设 1 具凉水塔，出口处配置 2 台新机泵，制作安装 300m 管 线接入装置原循环水系统，盲板隔离催化剂厂管网循环 水进出口管线，构建铝溶胶装置冷却循环水内循环系 统。循环水流程变更如图 1、图 2 所示。

2． 3 具体措施 2． 3． 1 冷却循环水水体沉降池 修废利旧，将硫酸铝装置原 55m3 沉降池重新启用。 由于沉降池一直处于闲置状态，内部防腐及防水层保护完好，出口管线也为一次性浇筑固定，并未有任何破坏， 密封良好。清污后可直接作为铝溶胶装置冷却水自循 环系统水体沉降池。沉降池配置静压式液位计，信号远 传至操作室。以硫酸铝装置 DN80 新鲜水线作为补水水 源，DN25 生活水线作为备用水源。

2． 3． 2 凉水塔 在沉降池地面基础上方 2． 5m 处搭建凉水塔钢架结 构安装平台，架设 DBNL3 －100 型玻璃钢凉水塔。凉水塔 电机功率 3kw，处理能力为 100m3 /h。

2． 3． 3 清水泵 配置2 台 KSW100－200 型卧式离心泵( 流量100m3 /h， 扬程 50m，电机功率 22kW) ，命名新设备位号 P－23 /24，作 为反应釜夹套循环水自循环系统的动力，对配电柜进行相 应配电改造。

2． 3． 4 管线铺设 开挖管沟，铺置管线，将管线引入装置原冷却循环 水系统，管线布置如图 3 所示; 对沉降池原泵房进行适应 性改造，满足安置 2 台卧式离心泵的需要，如图 4 所示。 3 效果分析

从表 1 的数据对比中可以看出，项目实施后，冷却循 环水从水质、流量、压力、进出口温度等方面均优于改造 前。特别是流量一项，改造后是改造前的 10 倍，彻底解 决了 8 具反应釜降温效果差的问题。以用水高峰期循环 管线末端反－8 的降温数据为例进行说明，从 93℃ 引入 循环水开始控温，后续数据如表 2 所示( 注: 数据调取自 装置温显无纸记录仪) 。 从表 1 的数据对比中可以看出，项目实施后，冷却循 环水从水质、流量、压力、进出口温度等方面均优于改造 前。特别是流量一项，改造后是改造前的 10 倍，彻底解 决了 8 具反应釜降温效果差的问题。以用水高峰期循环 管线末端反－8 的降温数据为例进行说明，从 93℃ 引入 循环水开始控温，后续数据如表 2 所示( 注: 数据调取自 装置温显无纸记录仪) 。

从 表 2 的 数 据 对 比 中 可 以 看 出，改 造 前，员 工 从 93℃开始控温，反应釜温度在采取降温措施后的 20min 内还在逐步上升，直到第 21 分钟，才出现下降迹象。在 新系统投用后，同样工况下，反应釜温度在采取降温措 施后的第 2 分钟出现明显下降，9min 即达到了控温的 效果。 从以上两表的数据中可以看出，新投用的铝溶胶装 置冷却循环水内循环系统优势主要体现在以下几个 方面: ①彻底摆脱了装置 8 具反应釜取热对于催化剂厂冷 却循环水管网的依赖，循环水水体温度、压力、流量完全 受控，三项参数数值及波动较改造前改善明显，大幅度 提高了循环水换热能力，有效确保了反应釜良好的取热 效果，提升了装置运行的平稳率; ②从 10 月下旬系统投用以来，班组基本杜绝了因反 应釜降温效果不好造成的喷料现象，在降低物料损耗的 同时也减轻了车间生产过程中的安全环保压力; ③由于改用新鲜水作为反应釜换热介质，同时采用 了沉降池的作用，进入装置的循环水水质有了明显的改 善，一定程度上延长了设备的使用寿命。

4 取得的效益

4． 1 水资源效益 循环水使用价格为0． 35 元/t，新鲜水价格为1． 6 元/t。 进装置的循环水流量为 10m3 /h，车间每天 24h 不间 断用水，按照每年生产 300d 计算，循环水资源开销累 计为: 10m3 /h×1． 0t /m3 ×24h×300 天×0． 35 元/t = 2． 52 万元 改造后使用新鲜水，每天蓄水 10m3 ，照此计算，每年 新鲜水资源开销: 10m3 /天×300 天×1． 6 元/t = 0． 48 万元 水资源效益: 2． 52－0． 48 = 2． 04 万元

4． 2 节约物料损耗效益 在改造前，由于循环水降温效果不好，在 8 具反应釜 都需要用水的高峰时段，处于装置末端的反应釜存在控 温不好的情况，存在频繁喷料现象，平均每天造成物料 损耗约 300kg。以装置每年开工 300d 计算，即每年造成 物料损耗: 300kg×300 = 90t 铝溶胶成品目前价格为 2700 元/t，即每年损失: 2700 元/t×90t = 24． 3 万元 新系统投用后，冷却水流量为改造前管网流量的 10 倍，反应釜降温效果大大改善，即使在 8 具反应釜都需要 用水的高峰时段，每一具反应釜也都能达到良好的控温 效果。在已运行的一个月中，反应釜未发生过由于循环 水取热不好造成喷料现象。 按照这一数据，即: 在建立铝溶胶装置冷却循环水 内循环系统后，每年可实现创收 24． 3 万元。

4． 3 效益合计 2． 04+24． 3 = 26． 34 万元/年 虽然改造费用为 70 万元，一次性投入较大，但一劳 永逸，以后每年都可以产生 26． 34 万元的创收效益。

5 遗留问题及下一步打算

5． 1 防冻防凝问题 新建的凉水塔通风格栅设计角度较小，冷却下来的 水体在风的作用下容易被吹出，喷溅在凉水塔四周的钢 架平台上。目前气温逐步走低，四溅的冷却水很容易冰 冻，为员工冬季的巡检埋下安全隐患。下一步，车间将 采取以往冷凝器循环水系统凉水塔的使用经验，在格栅 外围用一圈胶皮封堵，杜绝冷却水飞溅，消除这一冬季 生产的安全隐患。

5． 2 夹套循环水资源的回收 改造后的冷却循环水系统，在反应釜换热方面取得 了不错的效果，但仍没有彻底解决部分循环水无法回收 的问题。下一步，车间将结合装置现有条件，进一步探 索循环水 100% 循环利用新办法，努力实现装置夹套循 环水零排放的目标。