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水是生命之源、生產之要、生態之基。今年3月22日是第33屆“世界水日”，3月22日至28日是第38屆“中國水周”，世界水日由聯合國確立，中國水周由水利部配合世界水日確立，旨在動員全社會一起關心水、愛惜水、保護水。

石化行業是國民經濟的重要支柱，也是工業領域的用水排水大戶，約占我國工業用水量的8.6%。多年來，中國石化全力做好“水文章”、做強“水經濟”、擦亮“水名片”，將科技創新作為平衡產業發展和環境保護的重要手段，促進水資源的有效、清潔、循環利用，打造更加節水、減污、生態、循環的石化企業，探索出“科技強、產業優、生態美”的石化產業發展新路徑。本版專題為您介紹中國石化自主研發的先進水務技術及應用實踐。

本版文圖除署名外由本報記者 陳子佩 潘亞男 通訊員 高 嵩 安一鳴 孟凡麗 李佳珍 王 輝 陳長順 解玉峰 劉慶潔 方 雪 劉文彬 劉鳳洋 郭 巍 劉 娟 謝文周 孫 杰 提供

低/無磷阻垢緩蝕技術及在線監控加藥裝備

滄州煉化第一循環水場。

技術背景????

循環水系統的用水量占企業總用水量的50%~90%，為提升節水效率，石化企業持續提高循環水系統的污水回用比和濃縮倍數，導致循環水系統的腐蝕、結垢問題日益嚴峻。

含磷水處理劑是優異的緩蝕阻垢劑，可以幫助企業有效解決循環冷卻水系統管道的結垢和腐蝕問題。但磷是水資源的“敵人”，水中的磷含量過大時會引起水體富營養化，造成藻類及其他浮游生物迅速繁殖，導致水質惡化，進而引發魚類及其他生物大量死亡。

攻關歷程

面對循環水系統運行安全和水資源保護兩大難題，石科院成功研發出系列高效低/無磷阻垢緩蝕劑及處理技術，不僅克服了常規無磷/低磷阻垢緩蝕劑抗沖擊性差、耐受污水回用比低的缺點，而且可以根據企業不同新鮮水和污水水質進行“量體裁衣”，同時還可結合高效微生物處理技術及運行管理技術對循環水系統進行綜合治理，在保證循環水系統長周期穩定運行的同時實現高比例污水回用。石科院還瞄準企業痛點，研發出藥劑濃度高精度檢測方法及配套的智能化監控設備，可以準確監測循環水中阻垢緩蝕劑的濃度，再根據實時數據對投加劑量進行精準控制和調整，實現“監測-反饋-加藥”一體化智能閉環控制。

目前，低/無磷阻垢緩蝕技術已入選工信部、水利部《國家鼓勵的工業節水工藝、技術和裝備目錄（2023年）》、中國石油和化學工業聯合會《石化綠色低碳工藝名錄（2024年版）》，在20余套循環水系統開展應用及工業試驗。

應用效果

滄州煉化：每年減少排污水中總磷量約1.6噸

滄州煉化在4套循環水系統中應用了低/無磷阻垢緩蝕技術，并在第一循環水場投用首套在線監控加藥裝備。該技術應用后，各套循環水系統的腐蝕速率和黏附速率長期保持在較低水平，處理效果顯著，裝置運行平穩高效。第一循環水場設備測定結果與總磷法相比變化趨勢一致，表明藥劑投放控制準確、效果優異。此外，滄州煉化噸水處理藥劑費用較技術應用前降低約50%，循環水平均總磷質量濃度較技術應用前降低70%以上，每年減少排污水中總磷量約1.6噸，有效減少了污水場的磷負荷。

自穩定硫自養反硝化深度脫氮技術

技術背景

隨著污水排放標準，尤其是總氮排放標準日趨嚴格，石化企業污水處理系統普遍面臨提標增效和深度脫氮的迫切需求。硝態氮濃度較高是污水處理設施總氮超標的原因，傳統異養反硝化工藝流程長、占地大、運行成本高，深度、高效、低成本去除硝態氮是重點攻關方向。

攻關歷程

北化院開發的自穩定硫自養反硝化技術，具有pH值穩定、不曝氣脫除COD（化學需氧量）、深度脫氮的特點，不需要添加碳源、酸堿等藥劑，COD去除率在10%~70%，處理后總氮可達IV類水體要求。

該技術具有工藝啟動快、抗沖擊、脫氮深度好、污泥產量少、二氧化碳減排等優勢。與傳統異養反硝化技術相比，該技術污泥產量降低90%，占地與運行成本均節約70%，以10 年全生命周期測算，總費用合計節約50%以上。

應用效果

金陵石化：低成本實現高鹽污水總氮達標

江蘇省地方標準要求外排水總氮低于15毫克/升（特別排放限值10毫克/升），金陵石化在建650立方米/小時高鹽污水系統采用北化院自穩定硫自養反硝化技術深度脫氮，水力停留時間不足1.5小時，出水低于15毫克/升，噸水運行成本不到傳統異養反硝化工藝的1/3，以10年全生命周期測算，合計節約費用千萬元以上。

循環水系統水冷器周期運行管理評價服務

石科院員工現場評價中科煉化水冷器。

技術背景

循環冷卻水系統是保障石化裝置在高溫、高壓、高腐蝕性環境下長周期穩定運行的關鍵之一，水冷器就像石化裝置的“退熱貼”，其運行狀態直接決定了裝置換熱效率、能耗水平與生產安全。

結垢、腐蝕、微生物滋生是水冷器的“三害”：水冷器結垢每增加1毫米，換熱效率下降10%~15%，企業能耗成本每年增加超千萬元。金屬腐蝕若未被及時控制將可能引發穿孔泄漏，由此導致的非計劃停車單次損失高達數百萬元。微生物滋生會加劇垢層沉積和金屬腐蝕，“三害疊加”導致惡性循環。

攻關歷程

石科院積極參與集團公司循環水相關企業標準編制，構建水冷器全生命周期管理技術體系，通過“評估-監控-優化”三步走實現全流程精準管控。開工前評估，基于裝置工藝參數與水質特性評估水處理方案，規避藥劑不適用風險；運行中監控，采集循環水指標、換熱溫差等數據，分析生成月度健康報告，診斷存在問題及潛在風險，反饋運行建議；周期后優化，通過對打開水冷器的狀態識別與垢樣垢型分析形成“一企一策”優化方案，從補充水比例、循環水水質邊界控制、藥劑緩蝕阻垢性能優化等方面入手，保障下一周期安全穩定運行。

同時，石科院首創“腐蝕-結垢-微生物”三維分級評級模型，可以結合pH值、濁度等水質大數據動態量化水冷器健康指數，使管理更加精準及時。

目前，該技術已在中科煉化、茂名石化等企業成功應用。

應用效果

中科煉化：水冷器在長周期運行中得到保護

中科煉化循環水系統年供水量超17億立方米，由于外購自來水受海水倒灌影響電導率和氯化物濃度高，該公司循環水系統存在較高的腐蝕風險。2021年起，中科煉化在石科院技術專家的幫助下對循環水系統進行“調理診斷”，近400臺水冷器在4年長周期運行中得到保護。

目前，中科煉化已連續3年被廣東省工信廳評為“廣東省石化行業能效領跑者”，被湛江市生態環境局評為“湛江市環保信用綠牌企業”。

污水處理微生物增效技術

湖南石化微生物強化池在線監測儀表。

技術背景???

隨著污水排放標準不斷提高，傳統技術大多通過增加構筑物單元、加長流程進行提標改造，帶來占地、投資與運行費用高等問題，部分石化企業面臨再次提標改造無地可用的困境。若遭遇上游水質變化和工藝調整，將給石化企業污水處理帶來更大挑戰。

攻關歷程

北化院依據煉化廢水污染物組成特點，研發出專性培養基和營養劑，確保生化處理系統中優勢菌群濃度高、活性高，并開發相應的加入、循環工藝，實現對廢水中“未被有效去除特征污染物”的高效降解。該技術占地、投資較傳統技術均可大幅節約，用傳統技術10%的成本可去除系統50%左右的原有出水COD；系統受到沖擊時，該技術可低成本、快速實現恢復；設計噸水運行費用僅為傳統技術的20%。

應用效果

湖南石化：裝置出水COD較技術應用前下降50%

湖南石化600立方米/小時廢水處理系統應用此技術后，裝置出水COD較應用前下降50%；優化了系統整體的微生物菌群，有機物去除效率高；實際運行噸水處理成本較傳統提標改造技術降低90%以上，提標改造后廢水處理運行成本不升反降；設備簡便且易操作，投資與占地約為傳統技術的10%。

智慧循環水有機物料泄漏快速溯源技術

循環水漏油溯源分析管理系統示意圖。

技術背景????

物料泄漏是石化企業循環水系統的大敵，加工原料一旦泄漏進入循環水系統，不僅會導致生產損失，而且會出現循環水水質惡化、設備腐蝕、微生物爆發、非計劃停車等一系列連鎖問題，必須早發現、早解決。如何在數百臺水冷器中準確找到泄漏點？石化企業往往不得不依賴“人海戰術”，耗費數十小時甚至數日開展地毯式人工搜索排查。

攻關歷程

石科院團隊自主研發出智慧循環水有機物料泄漏快速溯源技術，為企業培養出可靠的“指紋神探”。通過首創的高靈敏度微量有機物料在線分析方法，“指紋神探”可識別出水中百萬分之一級的有機物料，快速開啟“抓捕”行動。這項技術內置了烴指紋數據庫，幾乎涵蓋了我國所有種類原油及所煉制的油品。通過比對泄漏油品和烴指紋數據庫中的特征烴指紋峰，“神探”可以立刻知道泄漏的油品種類，再配合可以快速精準識別的溯源模型和全廠水冷器的相關性模型，快速鎖定企業內加工這些油品的生產裝置，進而精準定位泄漏的水冷器，實現從“大海撈針”到“精準狙擊”的跨越。

在天津石化、燕山石化、中天合創等企業應用的結果表明，這項技術能夠顯著降低企業排查耗時，降低水質污染、能耗激增及設備損壞風險，大幅減少因物料泄漏導致的大量置換循環水及非計劃停車損失。

應用效果????

天津石化：實現泄漏點及時預警和快速定位

作為京津冀地區的特大型煉化一體化企業，天津石化加工產品種類繁多、追蹤溯源難度大。2022年起，天津石化將80%以上的水冷器接入智慧循環水有機物料泄漏溯源系統，通過溯源分析算法、在線儀表、離線檢測數據相結合的方式實現泄漏點及時預警和快速定位。

在“神探”的幫助下，天津石化已形成“監測-溯源-調控”閉環管理模式，重點節水指標處于行業領先水平，入選國家智能制造試點示范工廠揭榜單位、中國石油和化學工業聯合會水效領跑者標桿企業，為我國石化行業打造沿海城市型煉廠樣板。

煉化污水高效短流程處理技術

技術背景????

煉化企業含鹽污水傳統處理工藝包含12~14個單元，投資大、占地面積大、運行費用高，且不能較好實現污染物處理深度，急需流程短、占地少、投資和運行費用低，同時滿足當前嚴格外排標準的煉化污水處理技術。

攻關歷程

北化院研究團隊突破傳統工藝處理單元功能單一等局限，創新性地開發應用一系列多污染物協同處理反應器技術。對含鹽/高含鹽煉化污水，應用短流程技術僅通過4~5個單元，即可實現處理后外排水水質達地表水類IV類水平，較現有技術，占地、投資、運行費用可分別節約60%、30%、50%以上，惡臭氣體和剩余活性污泥產生量分別可降低30%和50%以上。

該技術在湖南石化、茂名石化等單位實現多套技術成功轉化落地。與傳統工藝流程相比，該技術合計節約占地面積萬余平方米、投資近4億元、運行費用近5000萬元。

應用效果

湖南石化：污水處理提標改造節約投資顯著

湖南石化采用北化院煉化污水高效短流程處理技術完成長嶺片區煉油含鹽污水處理系統提標改造，成功打造中國石化首套短流程、首套IV類深度提標工藝。自系統改造運行以來，該公司出水水質始終遠優于設計值，COD濃度低于15毫克/升、氨氮濃度低于0.02毫克/升、總磷濃度低于0.1毫克/升、懸浮物濃度低于20毫克/升。相比在原系統基礎上新建深度達標系統的方案，節約投資超5000萬元。

石化廢水全流程智慧污水系統

技術背景

石化污水成分復雜、處理系統流程長、進水水質水量受生產波動影響顯著，污水處理系統必須隨時進行參數調整優化，以應對水量、水質的不斷變化，實現平穩運行。但污水處理系統運營及參數調整優化主要依賴人工經驗，進而導致調整周期較長、應急響應滯后、藥劑與能源利用效率低下。

攻關歷程

2000年起，石科院深耕污水處理技術領域，成功開發出多項關鍵污水處理技術，并與石化盈科合作推動污水處理從“經驗驅動”向“數據驅動”轉型，開發出石化廢水全流程智慧污水系統。

研發團隊針對一級處理（氣浮）、二級處理（如厭氧/好氧生化、曝氣生物濾池）和深度處理（如臭氧氧化）等廢水處理全流程的各級單元構建對應的水質預測機理模型，能夠實時監測、測算進水水質和運行參數，全流程模擬各單元出水水質，還可以進一步預測未來水質的變化趨勢，向生產企業預警潛在的超標風險，并在超標后快速生成應急處置方案，確保水質穩定達標。同時，該系統還可以通過模型計算，結合水務運行歷史數據輔助生產企業確定最佳工藝參數，降低污水處理的能耗、物耗，實現全流程智能優化、精準預測預警、低碳高效運行。目前，該系統已在揚子石化、天津石化等多家企業上線運行。

應用效果

揚子石化:實現“智慧治水”的產業升級

坐落于長江經濟帶核心區域的揚子石化，其污水處理系統在滿足自身需求的情況下服務周邊17家企業。

揚子石化率先投用智慧污水系統，通過實時采集和分析工藝參數，精準預測出水水質，確保水務設施的高效運行，實現從“經驗治水”到“智慧治水”的產業升級。依托該系統的未來水質超標預警和應急方案生成功能，揚子石化實現了從“被動響應”向“主動防控”的轉變，解決了沿江化工企業“達標排放易、穩定控污難”的問題。

煤化工廢水除硬增效技術

中天合創高密池裝置。

技術背景

我國煤化工企業主要集中分布在陜西、內蒙古、寧夏等煤炭資源豐富的地區，受地質條件影響，水中往往鈣、鎂離子含量較高，水質硬度大，疊加煤化工生產過程中導致的高鹽度、高懸浮物，廢水除硬難度大，煤化工企業因此普遍面臨污水處理能耗高、藥劑用量大的難題。

攻關歷程

石科院通過水質解析及除硬機理探究，有針對性地開發出氧化破絡預處理增效除硬工藝、氧化破絡劑/耦合破絡工藝、基于碰撞反應機制的除硬增效技術等一系列先進技術，消除了煤化工企業化學除硬效率低的瓶頸，形成了適用于煤化工高鹽水回用的提質降本工藝。

2022年6月，在中國煤炭工業協會科技成果鑒定會上，專家組一致認定，石科院煤化工廢水除硬增效技術解決了典型煤化工企業高鹽水零排放處理系統化學法除硬效率偏低的關鍵問題，實現了低藥耗、低成本、高效運行。

應用效果

中天合創：年節約藥劑費用逾千萬元

內蒙古鄂爾多斯市地處毛烏素沙地邊緣，水資源匱乏，生態環境脆弱。針對企業高鹽廢水堿硬度高、處理難度大的難題，中天合創與石科院聯合研發煤化工廢水除硬增效技術，成功實現廢水硬度和堿度高效去除。通過工藝流程優化和藥劑研制創新，中天合創在增強除硬效果的同時大幅降低了藥劑使用量和處理成本，噸水處理成本降低1.5元，年節約藥劑費用超1600萬元。

目前，中天合創年工業水重復利用率保持在98%以上，4次獲評中國石油和化學工業聯合會煤制烯烴生產企業能效、水效領跑者標桿企業。

高含氟含磷廢水深度脫氟除磷技術

催化劑長嶺分公司云溪生產基地脫氟除磷裝置。

技術背景

催化裂化催化劑是石油煉制過程中的核心催化劑之一，生產過程中會產生一定量的高濃度含氟含磷廢水。鈣鹽沉淀法是含氟廢水的傳統處理辦法，但是對催化裂化催化劑生產廢水束手無策，因為這種廢水中含有高濃度硫酸鹽，會與處理藥劑中鈣離子反應生成硫酸鈣沉淀，嚴重影響脫氟除磷效果。

攻關歷程

石科院突破傳統鈣鹽同步脫氟除磷方法的局限，成功研制出新型脫氟除磷劑，創新性開發“一級同步脫氟除磷+二級深度脫氟”成套技術，利用廢水中其他污染物作為反應原料“以廢治廢”，有效解決了催化劑生產廢水中氟和磷的處理難題，獲得7件授權專利。2024年5月，在中國石化科技部組織召開的技術鑒定會上，專家組一致認定該技術達到國際先進水平。

目前，石科院已依托該技術建成了數套廢水脫氟除磷工業裝置，企業外排水中氟和磷含量均穩定達到國家排放標準，自投入使用以來，累計創造經濟效益超千萬元。

應用效果

催化劑長嶺分公司:廢水治理破解“化工圍江”難題

近年來，催化劑長嶺分公司針對催化劑生產廢水中氟離子、磷酸根離子和硫酸根離子含量高的特點，應用石科院高含氟含磷廢水深度脫氟除磷技術開展專項治理，每套裝置處理能力達16萬噸/年，處理后廢水氟含量穩定低于10毫克/升、磷含量低于0.5毫克/升，達到或優于國家排放限值。

循環水 綠色清洗預膜技術

技術背景????

循環水系統是煉化裝置的“血液系統”，但水冷器存放腐蝕、清洗預膜效果差、環保風險高等問題長期困擾著企業。傳統清洗預膜技術操作耗時長且步驟煩瑣。

攻關歷程

北化院科研團隊遵循“問題導向-機理突破-工藝創新-標準引領”的閉環研發邏輯，從三個維度突破技術壁壘。

在材料創新方面，科研團隊開發快速預膜劑解決水冷器存放腐蝕難題，填補國內檢修后快速預膜技術空白。在工藝升級方面，科研團隊優化不停車清洗技術，編制覆蓋設備全生命周期的防腐蝕技術規范，實現從“被動維修”到“主動防護”的轉變。在標準引領方面，科研團隊將綠色清洗預膜技術寫入中國石化企業標準，推動行業技術升級。

2023年，循環水綠色清洗預膜技術通過中國石化科技部鑒定，達到國際先進水平。2024年，該技術獲中國石化科技進步三等獎。目前，該技術已納入《中國石化循環水處理效果監控方法》標準體系，下一步將推動快速預膜技術全面標準化。其推廣預計每年可為石化行業節約運維成本超億元、減少磷排放數噸。

應用效果

燕山石化：在大檢修中綜合節省開支逾千萬元

針對大檢修中循環水系統水冷器易腐蝕、易產生高含磷廢水的問題，燕山石化采用北化院自主研發的循環水綠色清洗預膜技術，有效減緩了循環水系統初期腐蝕，延長了設備壽命，滿足了生產及環保要求。2005年至今，該技術累計在大檢修中應用4次，減少含磷污水48萬立方米，節約新鮮水48萬立方米，綜合節省開支1056萬元。

2024年，燕山石化先后獲得北京市重點用水企業節水標桿、北京市重點用水企業水效領跑者稱號，水資源重復利用率在行業內處于領先水平。

來源：中國石化報