提高水利用效率-煤化工发展中不能回避的关键问题-PPT课件.pptx

1、 提高水利用效率提高水利用效率 煤化工发展中不能回避的关键问题杨杨 友友 麒麒 教授教授过程系统工程学会副主任过程系统工程学会副主任目 录一一为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？问题？二二当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？三三节水减排提高水利用效率的过程节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法四四结束语结束语一一.为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？1.1 水资源短缺是全球性的问题，中国尤其严重水资源短缺是全球性的问题，中国尤其严重,加上时空上分加

2、上时空上分布不均更加重了危机布不均更加重了危机;我国人口占世界的22%，而水资源之有世界的8%，我国人均水资源占有量2300立方米，仅相当于世界人均水资源占有量的 1/4，位列世界第121位，是联合国认定的“水资源紧缺国家。水资源在全国范围的分布严重不均，从东南向西北递减，而且年与年、月与月之间差别很大。占全国面积三分之一的长江以南地区拥有全国五分之四的水量，而面积广大的北方地区只拥有不足五分之一的水量，因此，黄淮海及内陆河流域有11个省、区、市的人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会研究确定的1750立方米用水紧张线。全年水资源总量呈递减趋势,例如2009年水资源总量为23763亿立方米

3、，比2019减少了13.4%；人均水资源1785立方米，减少了13.8%；到2030年全国人口达高峰期16亿人时,估计缺水800亿立方米;国家国家人均占有水人均占有水资源资源(m3/(m3/人人)巴西46,80846,808前苏联 19,52119,521加拿大103,607103,607中国2,3502,350印度尼西亚13,82513,825美国9,9129,912印度2,6612,661日本 4,4114,411世界平均8,8408,840020,00040,00060,00080,000100,000120,000巴西巴西前苏联前苏联 加拿大加拿大中国中国印度尼西亚印度尼西亚美国美国印

4、度印度日本日本 世界平均世界平均人均占有水资源人均占有水资源(m3/人人)人均占有水资源人均占有水资源(m3/人人)各国人均占有的水资源比较图各国人均占有的水资源比较图一一.为什么为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？1.1水资源短缺，加上时空上分布不均更加重了危机水资源短缺，加上时空上分布不均更加重了危机;人均水资源分布人均水资源分布（M3/M3/每人）每人）一.一.为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？1.2 煤和水资源的逆向分布使问题更加突出煤和水资源的逆向分布使问题更加突出一一.为什么水资源利用

5、效率是煤化工发展的为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？关键问题？1.2 煤和水资源的逆向分布使问题更加突出煤和水资源的逆向分布使问题更加突出u煤化工产业发展引发区域水资源供需失衡的风险。我国煤炭资源与水资源呈逆向分布，主要蕴藏在水资源短缺地区。u这些地区的人均水资源只有新疆、云贵、黑东地区可以达到世界1/4（全国平均水平），其余主要煤产业区人均水资源只有全国平均的1/21/4,即世界平均水平的1/81/16;u大部分煤化工属高耗水产品，发展规模必须量水而行。一一为什么水资源利用效率是煤化工发为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？展的关键问题？u 据国家发改委据国家发改委煤化工产业

6、中长期发展规划煤化工产业中长期发展规划（征求意见稿）征求意见稿）显示，我国规显示，我国规划煤化工（划煤化工（煤制油）煤制油）产业园区多数分布在煤炭资源相对集中的中西部地区，产业园区多数分布在煤炭资源相对集中的中西部地区，将面临水资源严重短缺的风险。中西部煤炭产地人均水资源占有量和单位国将面临水资源严重短缺的风险。中西部煤炭产地人均水资源占有量和单位国土面积水资源保有量仅为全国水平的土面积水资源保有量仅为全国水平的1/10。u 煤化工（煤化工（煤制油）煤制油）吨产品耗水量通常都在吨产品耗水量通常都在15 t20 t，一个年产，一个年产300 万万t 的煤制的煤制油项目年用水量将达到油项目年用水量

7、将达到6 000 万万t 左右，左右，这相当于十几万人口的水资源占有量这相当于十几万人口的水资源占有量或或100 多多km2 国土面积的水资源保有量。国土面积的水资源保有量。u 因此，因此，在我国中西部地区规划建设大型现代煤化工在我国中西部地区规划建设大型现代煤化工(煤制油煤制油)产业园区，将面产业园区，将面临水资源供给瓶颈制约，对本地区水资源平衡和生态环保造成非常大的影响。临水资源供给瓶颈制约，对本地区水资源平衡和生态环保造成非常大的影响。项目项目开工产能开工产能/万吨万吨投资投资/亿元亿元用水用水/万吨万吨(允许指标允许指标)甲醇甲醇(不含不含MTO)2600260015601560260

8、0026000甲烷甲烷(不含管道不含管道)300300亿亿Nm3210021001470014700柴油柴油8008001200120088008800聚烯烃聚烯烃600600180018001320013200乙二醇乙二醇30030051051030003000半分质利用半分质利用1000(1000(原料煤原料煤)200200150150合计合计80006585065850表表一：一：十二五十二五期间估计能够开工的煤化工项目上限期间估计能够开工的煤化工项目上限l 但是能否实现表但是能否实现表一的预期，不在于资金、煤资源、投资热情，而在于水和环保。以一的预期，不在于资金、煤资源、投资热情，而在

9、于水和环保。以水为例，这些项目大约需要年耗水为例，这些项目大约需要年耗7 7亿吨水，亿吨水，项目集中在西北，能做到这一点吗？项目集中在西北，能做到这一点吗？l 内蒙古自治区去年已明确规定，严禁违规抽采地下水。内蒙古自治区去年已明确规定，严禁违规抽采地下水。在2019年12月的全区经济工作会议上，内蒙古自治区主席巴特尔再次强调，高耗水产业要加快建设替代水源工程，限期转换出所用地下水。一、为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？一、为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？一一为什么水资源利用效率是煤化为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？工发展的关键问题？1.3 煤化工发展的环境保护

10、因素制约煤化工发展的环境保护因素制约u煤化工企业排放的废水中COD 一般在5 000 mg/L 左右，氨氮在200 mg/L500 mg/L，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。若控制不好，排放后将对环境造成严重的危害。u另外，目前我国煤化工（煤制油）产业园区、项目大都规划建在煤炭主产区，这些地方的环境容量非常有限，大部分地区排污总量已经用完。解读解读国务院关于实行国务院关于实行最严格水资源管理制度最严格水资源管理制度的意见的意见国国发发201920193 3号号 文件 第第 11 页页u以水资源配置、节约和保护为重点；（重点有三个）以水资源配置、节约和保护为重点；（重点有三个）u强

11、化用水需求和用水过程管理；强化用水需求和用水过程管理；u严格控制用水总量，全面提高用水效率，严格控制入河湖严格控制用水总量，全面提高用水效率，严格控制入河湖排污总量排污总量;(;(三道红线三道红线)推动经济社会发展与水资源水环境承载能力相协调，保障经推动经济社会发展与水资源水环境承载能力相协调，保障经济社会长期平稳较快发展。济社会长期平稳较快发展。“以水定需、量水而行、因水制宜以水定需、量水而行、因水制宜”一.一.为什么水资源利用效率是煤化工发展的为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？关键问题？1.4 最近国务院最近国务院20193号文件又形成新的压力号文件又形成新的压力u确立水资源开发

12、利用控制的确立水资源开发利用控制的三条红线三条红线:u 到2030年全国用水总量控制在7000亿立方米以内；l 2020 2020年，全国用水总量力争控制在67006700亿立方米亿立方米以内；万元工业增加值用水量降低到6565立方米立方米以下；l 20192019年，全国用水总量力争控制在年，全国用水总量力争控制在63506350亿立方米亿立方米以内；万元工业增以内；万元工业增加值用水量比加值用水量比20192019年下降年下降30%以上以上u 到2030年用水效率达到或接近世界先进水平，万元工业增加值用水量（以2000年不变价计，下同）降低到4040立方米以下立方米以下；l “十一五十一五

13、”期间，中国万元工业增加值用水量由期间，中国万元工业增加值用水量由20192019年的年的169169立立方米下降到方米下降到105105立方米，累计下降立方米，累计下降37.9%，超额完成，超额完成“十一五十一五”规划纲要确定规划纲要确定的目标。的目标。l 20192019年实际万元工业增加值用水量为年实际万元工业增加值用水量为105105立方米。所以立方米。所以 20192019年年 控制值是：控制值是：73.573.5立方米立方米 第第 12 页页一.一.为什么水资源利用效率是煤化工发展为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？的关键问题？1.4 最近国务院最近国务院20193号文件又

14、形成新的压力号文件又形成新的压力 第第 13 页页0501001502002503003501995200020052010系列1年代年代2019年 330M32009万元工业增加值取水量（立方米）我国万元工业增加值取水量逐年下我国万元工业增加值取水量逐年下降2019年 下降30%节水型社会建设“十二五”规划一一.为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？2009年 116.4 M3一一.为什么水资源利用效率是煤化工发展的关为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？键问题？1.4 最近国务院最近国务院20193号文件又形成新的压力号文件又形成新的

15、压力u水功能区限制纳污红线水功能区限制纳污红线:2030年主要污染物入河湖总量控制在纳污能力范围年主要污染物入河湖总量控制在纳污能力范围之内之内,水质达标率提高到水质达标率提高到 95%;国家明确的最严格措施是：国家明确的最严格措施是：n对取用水总量已经达到或者超过控制指标的地区，对取用水总量已经达到或者超过控制指标的地区，要暂停审批建设项目的新增取水；要暂停审批建设项目的新增取水；n对于取水总量接近控制指标的地区，就要限制审批对于取水总量接近控制指标的地区，就要限制审批新增取水；新增取水；n对现状的排污量如果超出水功能区限制纳污总量的对现状的排污量如果超出水功能区限制纳污总量的地区，要限制审

16、批新增的取水，限制审批入河排污地区，要限制审批新增的取水，限制审批入河排污口。口。一一.为什么水资源利用效率是煤化工发展的关为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？键问题？1.51.5 从降低生产成本看从降低生产成本看,也要求提高水资源利用率也要求提高水资源利用率u目前我国新鲜水的价格偏低，甚至低于成本价，这是造成浪费的原因之一。在国务院公布20193号文件后，水作为战略资源势必会提高价格；u 通常人们计算用水成本往往只计算新鲜水价格，忘记了循环水用量价格，认为循环水价格很便宜，甚至可以忽略。岂不知：通常化工炼油企业的循环水用量极大，吨产品耗循环水比新鲜水高2个数量级。所以：循环水费用=（

17、3 5）x 新鲜水费用一一.为什么水资源利用效率是煤化工发展的关为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？键问题？1.51.5 从降低生产成本看从降低生产成本看,也要求提高水资源利用率也要求提高水资源利用率u 以甲醇为例：u吨甲醇耗新鲜水：7 12 t/t 按每吨新鲜水价格 2.7 2.7 元元 /t/t 成本为：成本为：2.7 x 10=27 2.7 x 10=27 元元 /t/tu吨甲醇耗循环水：300 400 t/t 按每吨循环水价格 0.28 0.28 元元 /t /t 计计 成本为：成本为：0.28 x 350=98 0.28 x 350=98 元元 /t/t总成本为：总成本为：9

18、8+27=12598+27=125元元 /t/t 当甲醇售价为当甲醇售价为 2000 2000 元元/t/t时，时，仅仅 2 2项水的成本就占其项水的成本就占其中中 125/2000=6.25%125/2000=6.25%当甲醇售价为当甲醇售价为 1000 1000 元元/t/t时，时，仅仅 2 2项水的成本就占其项水的成本就占其中中 125/1000=12.5%125/1000=12.5%目 录一一为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？问题？二二当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？三三节水减排提高水利用效率的过程

19、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法四四结束语结束语二、当前煤化工的水耗有节水减排二、当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？的潜力吗？2.1 2.1 煤化工吨产品耗水比石油化工高得太多煤化工吨产品耗水比石油化工高得太多表一：表一：不同原料吨产品耗新鲜水的不同原料吨产品耗新鲜水的比较比较 (t/t)煤原料制相同化工产品的水耗比石油化工高几倍几十倍是必然的吗？项目项目煤化工煤化工 石油化工石油化工（目前实际水平）（目前实际水平）直接液化制油直接液化制油70.5 0.8间接液化制油间接液化制油512煤制天然气煤制天然气 t/1000m3 6.9煤制烯烃煤制烯烃（吨烯烃耗水）（吨烯烃耗水

20、）2232（吨乙烯耗水）（吨乙烯耗水）47686 7煤制甲醇煤制甲醇6171015(天然气制甲醇）天然气制甲醇）二、当前煤化工的水耗有节水减排二、当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？的潜力吗？2.2 2.2 从煤制甲醇看吨产品耗水下降潜力从煤制甲醇看吨产品耗水下降潜力u 煤裂解生成小分子甲醇需要消耗更多能量，但不会差别如此之大：u 天然气制甲醇 吨产品能耗：29 GJ/tu 煤制甲醇 吨产品能耗：42 GJ/t 所以水耗也不会相差太多，我们可以看到煤制甲醇耗水从开始的25 t/t,逐步下降到17 t/t，到五年前设计已达到12 t/t，到180万吨/年装置投产，可以达到7 t/t左右。u 主要

21、差别来源于：石油化工路线相对成熟，而现代新型煤化工路线刚在工业化示范阶段示范阶段，能耗和水耗均尚未优化；，能耗和水耗均尚未优化；二、当前煤化工的水耗有节水减排二、当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？的潜力吗？2.2 2.2 从煤制甲醇看吨产品耗水下降潜力从煤制甲醇看吨产品耗水下降潜力05101520253019941996199820002002200420062008201020122014系列1u以煤制甲醇为例，可以看到相对成熟过程水耗的以煤制甲醇为例，可以看到相对成熟过程水耗的下降：过去十年其吨甲醇耗新鲜水量下降下降：过去十年其吨甲醇耗新鲜水量下降3倍以上。倍以上。甲醇吨产品水耗下降甲醇

22、吨产品水耗下降情况情况 t/tt/t项目项目吨产品新鲜水耗量吨产品新鲜水耗量 （t/t）基本要求基本要求先进指标先进指标间接液化制油（间接液化制油（t 油）油）1110煤制天然气（煤制天然气（Km3）6.95煤制烯烃煤制烯烃（t烯烃）烯烃）2217.5煤制乙二醇煤制乙二醇9.67.0煤制甲醇煤制甲醇7.05.5煤制合成氨煤制合成氨6.04.9表二、表二、“十二五十二五”规划期间现代煤化工示范项目的水资源利用目标规划期间现代煤化工示范项目的水资源利用目标二、当前煤化工的水耗有节水减排二、当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？的潜力吗？2.3 2.3 煤化工吨产品耗水下降的潜力何在？煤化工吨产品耗水

23、下降的潜力何在？“先进指标先进指标”就是耗水的极限了吗就是耗水的极限了吗？二、当前煤化工的水耗有节水减排二、当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？的潜力吗？2.3 2.3 煤化工吨产品耗水下降的潜力何在？煤化工吨产品耗水下降的潜力何在？u 工艺人员首先想到的是：尽量使用空冷器；u 从过程系统工程观点：这是一个水网络系统的优化问题这是一个水网络系统的优化问题。需要全面分析构成整个系统的各个子系统存在潜力和优化程度；u其中首当其冲的是公用工程系统。l 由于现代煤化工均处于大型工业化开发阶段，最核心要求首先是由于现代煤化工均处于大型工业化开发阶段，最核心要求首先是“打通流程，顺利拿到产品打通流程，顺利

24、拿到产品”，而非，而非“节能节水节能节水”，所以在公用工程，所以在公用工程配置上，只是尽量满足工艺要求，谈不上优化。配置上，只是尽量满足工艺要求，谈不上优化。l 例如，某煤制烯烃厂：煤气化用的例如，某煤制烯烃厂：煤气化用的GE水煤气加压气化技术；净化用水煤气加压气化技术；净化用Linde 公司低压甲醇洗技术；甲醇合成用戴维甲醇合成；公司低压甲醇洗技术；甲醇合成用戴维甲醇合成；MTO是中是中科院大连化物所专利技术；聚乙烯科院大连化物所专利技术；聚乙烯/聚丙烯是聚丙烯是DOW 化学公司的化学公司的UNIPOL 技术。在这种技术。在这种“拼盘拼盘”条件下，总体设计公司设计的公用条件下，总体设计公司设

25、计的公用工程系统处于被动满足各方面要求境地，谈不上优化。工程系统处于被动满足各方面要求境地，谈不上优化。煤制乙烯煤制乙烯石油制乙烯石油制乙烯 单位单位XXXX煤化工煤化工XX石化石化(I)XX石化石化(II)X X 石 化石 化(III)XX石化石化(IV)乙烯规模乙烯规模 万万t/a60607046+1418蒸汽蒸汽单单耗耗m3/t C2=62.17.884.964.429.26表表 ：煤制乙烯与石油制乙烯的蒸汽单耗量比较（：煤制乙烯与石油制乙烯的蒸汽单耗量比较（t/t 乙烯）乙烯）n 由上表看出：煤制乙烯所消耗的加热蒸汽由上表看出：煤制乙烯所消耗的加热蒸汽为为62.162.1m3/t 乙烯

26、，而石油制乙烯乙烯，而石油制乙烯仅仅4.49 9 m3/t 乙烯。乙烯。煤制乙烯所消耗的加热蒸汽为后者煤制乙烯所消耗的加热蒸汽为后者的的7 147 14倍倍。n 这说明：这种差距已超出原料不同、工艺路线不同所引起的加热量不同的差别，这说明：这种差距已超出原料不同、工艺路线不同所引起的加热量不同的差别，而是反映了工程设计、特别是而是反映了工程设计、特别是公用工程设计成熟程度和运行管理所带来的公用工程设计成熟程度和运行管理所带来的差距差距。二、当前煤化工的水耗有节水减排二、当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？的潜力吗？2.3 2.3 煤化工吨产品耗水下降的潜力何在？煤化工吨产品耗水下降的潜力何在？

27、目 录一一为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？为什么水资源利用效率是煤化工发展的关键问题？二二当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？当前煤化工的水耗有节水减排的潜力吗？三三节水减排提高水利用效率的过程系统工程节水减排提高水利用效率的过程系统工程 方法方法四四.结束语结束语三、节水减排提高水利用效率的过程三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法u 将煤化工企业的全部用水部门当成一个整体水网络系统来优化；u 各种节水措施要按过程系统工程原理,有合理的科学顺序来安排，不可想起一个措施就上一个。应按照“水平衡测试水网络集成外排污水处理回用”的“三步法”次序，合理安排工作流程，减少

28、投资浪费，实现效益与指标的同步提升。u对于炼油行业，只有当吨油新水耗量降到0.60.7吨/吨以后，投用外排污水深度回用装置才是科学合理的做法。三、节水减排提高水利用效率的过程三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法“三步策略”：第一步：全面做好水平衡和基础计量工 作，提高操作管理水平 第二步：深入进行水网络的系统工程分 析与集成，大大提高水的回用率。第三步：污水再生利用 三、节水减排提高水利用效率的过程三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法节水减排的三步骤法面向的水量全面做好基础计量全面做好基础计量提高管理水平提高管理水平系统分析系统分析水的回用水的回用污水再

29、生污水再生利用利用图图2 2 节水减排三步实施策略节水减排三步实施策略大小第一步：全面做好基础计量和水平衡工作，摸清家底第一步：全面做好基础计量和水平衡工作，摸清家底,提高操作管理水平提高操作管理水平 为了在摸清底细的基础上进行水系统总体优化分析，将最容易挖掘的节水潜力挖到手，实现投资少、见效快、收益高的节水减排，应当首先进行以下几个方面工作：将企业水系统的计量仪表配置进行整顿，强化计 量，严格考核、加强管理、开展群众性节水减排达 标活动。确认水系统的基础数据，做好各个装置的水汽平衡 图表；采用先进的循环水处理技术；做好凝结水回收，力争达到锅炉给水标准（因为省 一吨新鲜水只有1.3-2.5元/

30、吨，而省一吨锅炉给水为10元/吨）；三、节水减排提高水利用效率的过程三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法第二步：水的回用第二步：水的回用水网络系统的优化水网络系统的优化 指利用“水夹点”方法，将工艺系统排出的各种废水不经处理或者经简单处理即可直接应用于循环水系统或工艺装置。也可以将这些相对污染不大的水集合起来，形成“中水道”，变成相对清静的水源以供全厂利用。这一步特点是投资费往往用于管道建设及过滤设备，费用不太高，可望短期或中期回收第三步：污水再生利用第三步：污水再生利用 经过前两步处理后，排出污水量已大为减少。对不得不末端排出的污水，通过一定设备，如反渗透离子交换，软化等

31、进行处理，使其达到回用标准，再返回系统中使用。这一步特点是设备投资大，投资回报周期长。三、节水减排提高水利用效率的过程三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法程系统工程方法u为什么这三个步骤不能颠倒?因为不少企业为了急于利用污水深度处理回用水,降低新鲜水耗,没有充分将已用水多次回用,来降低水耗,在大水耗的基础上设计了污水深度处理回用装置。但经过水网络优化后，新鲜水量大幅度下降，结果污水排放总量也大幅度下降。发现没有那么多的污水可以回用，已经建成的“中水装置”成了浪费的展览品。十分被动。所以，一定要将水网络

32、优化后，减排后的污水量搞清楚后，再考虑拿出多少来深度处理（不能100%）回用。不能一步到位不能一步到位从最便宜和最有效的方法开始从最便宜和最有效的方法开始行动阶梯行动阶梯:t提高控制提高控制t水的回用水的回用t水的再生水的再生t管理管理t改进设计改进设计20-30%20-30%10-20%10-20%10-20%节省节省节水节水100%80%60%40%20%0%再设计再设计再生再生再利用再利用提高控制提高控制管理管理投资成本投资成本 三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法节水节水减排的几种途径减排的几种途径原料水原料水废 水处理厂原 料 水原

33、 料 水处理处理过程1过程2锅 炉 给水处理蒸汽系统新鲜水蒸汽废水排放离子交换再生水过程3含杂质雨水冷凝水损失锅炉吹出水三、节水减排提高水利用效率的过程三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法一个典型的化工厂水网络系统三、节水减排提高水利用效率的过程系统三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法工程方法XXXX煤化工分公司新鲜水用水分布情况图 第第 33 页页单 位：t/h 测试期间，XXXX煤化工分公司的新鲜水取水量为，各用水过程所占新鲜水比例见下图所示。24.4 t/t煤制甲醇煤制甲醇MTO/PE/PP 6.99 t/t6.99 t/t甲醇甲醇 6.99 t/t甲醇甲醇6

34、.99 t/t甲醇甲醇3.43 t/t3 吨 甲醇制1吨乙烯煤制乙烯的耗水结构煤制乙烯的耗水结构从而看到：从而看到：甲醇过程节水减排应当是整体中的主导地位！甲醇过程节水减排应当是整体中的主导地位！三、节水减排提高水利用效率的三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法过程系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法程系统工程方法水网络系统的“七大子系统七大子系统”的优化1、制水系统2、送水管网及排水管网3、生产工艺装置用水系统4、生活用水系统5、循环水系统6、冷凝水系统7、污水深度处理及回用制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。等)低

35、温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处理回用理回用厂厂生活用水生活用水 水水 源源污水深度处理回用：由于两大公司的水价污水深度处理回用：由于两大公司的水价均偏低，所以污水回用的水费均比新鲜水均偏低，所以污水回用的水费均比新鲜水价高。所以从社会效益考虑，不能不回价高。所以从社会效益考虑，不能不回用，但也不是回用越多越好。所以，回用用，但也不是回用越多越好。所以，回用多少以追求炼油吨油耗水达到多少以追求炼油吨油耗水达到0.5 T/T，乙，乙烯吨耗水达到烯吨耗水达

36、到2.5 T/T需要用多少回用污水需要用多少回用污水提高制水效率，特别是提高制水效率，特别是脱盐水制水出水率；脱盐水制水出水率；减小送水管网的漏损率减小送水管网的漏损率 尽可能提高工艺加工过程的尽可能提高工艺加工过程的用水回用率用水回用率-水夹点；包括含水夹点；包括含硫污水汽提净化后回用；硫污水汽提净化后回用；尽量提高循环水的浓缩倍尽量提高循环水的浓缩倍数（数（5-6以下），减少飞溅蒸以下），减少飞溅蒸发损失，从而使补水下降；发损失，从而使补水下降；蒸发飞溅损失提高冷凝水回收率，提高冷凝水回收率，特别是高温回收率；特别是高温回收率；生活用水的节约，至少保持生活用水的节约，至少保持所占总量的比率

37、不大所占总量的比率不大3-5%；三、节水减排提高水利用效率的三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法过程系统工程方法u 以中石化、中石油为代表的石化企业，从2019年开始，已使用这套过程系统工程方法进行节水减排的技术改造，十年来已经使炼十年来已经使炼油厂的吨原油炼制耗水下降一倍以上油厂的吨原油炼制耗水下降一倍以上。u 煤化工企业还刚刚开始利用这种技术，有理由相信，如果煤化工行业也象中石化、中石油一样全面推广采用过程系统工程方法来开展节水减排，大幅度降低煤化工企业的水耗是完全可以期望的。炼油吨油取新鲜水从炼油吨油取新鲜水从2019年开始降到年开始降到2019年的年的0.55吨吨/吨原油吨原油

38、，减少了一倍，接近国际先进水平。，减少了一倍，接近国际先进水平。00.20.40.60.811.21.41.61.82200120022003200420121.81.641.271.150.55吨油取新鲜水国际先进国际先进水平水平.0.5节水技术中心（北京圣金桥信息技术公司）节水技术中心（北京圣金桥信息技术公司）10年节水项目业绩年节水项目业绩节水节水减排项目案例减排项目案例客户公司名称客户公司名称 项目实施项目实施 时间时间 预计节水量预计节水量（万吨（万吨/年）年）预计投资预计投资(万元万元)预计效益预计效益（万吨（万吨/年）年）神华包头煤化工分公司神华包头煤化工分公司2019正在进行中

39、正在进行中中国海油中捷石化中国海油中捷石化 2019 125.24 5291.04 1186.75 中国石油锦州石化中国石油锦州石化 2019 228.42 4810.66 1931.80 中国石油抚顺石化中国石油抚顺石化 2019 835.7 12361.0 9603.1 中国兵器工业总公司聚银公司中国兵器工业总公司聚银公司(II)2019 379.8 1490 381.4 中国石油大庆石化分公司中国石油大庆石化分公司(II)2019 535.0 4705 2452 中国石油大连石化中国石油大连石化 2019 298.3 3749.2 12105.4 中国石油辽阳石化公司中国石油辽阳石化公司

40、 2009-2019 1234.5 9998.9 9219.8 中国兵器工业总公司聚银公司中国兵器工业总公司聚银公司(I)2009 120.0 1561 1727 中国石油大港石化分公司（中国石油大港石化分公司（II）2019 13.7 2571 3243 中国化工华星炼油厂中国化工华星炼油厂 2019 14.6 777 739 中国石油兰州石化分公司中国石油兰州石化分公司 2019 1786.8 23590 6664 中国石油吉林石化分公司中国石油吉林石化分公司 2019 4116.3 37120 13294 玉门油田炼油厂玉门油田炼油厂 2019 24.2 4356 1121 中国石油辽河

41、石化分公司中国石油辽河石化分公司 2019 8.5 817 1298 中国石油大庆石化炼油厂中国石油大庆石化炼油厂(I)2019 26.5 1782 2562 中国石油大港石化分公司（中国石油大港石化分公司（I）2019 2.9 未详细测算未详细测算 153 中国石油大庆石化分公司中国石油大庆石化分公司 化工板块化工板块 2019 41.8 未详细测算未详细测算 1097 三、节水减排提高水利用效率的三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法过程系统工程方法3.1 制水子系统制水子系统u提高制水效率，特别是脱盐水制水出水率；制水出水率是最重要的源头节水，因为源头水量很大，效率提高10%就会得

42、到很大的节水量。l 离子交换法 脱盐水制水率 1.10 优良 脱盐水制水率=1.101.2 可以接受 脱盐水制水率 1.2 需要改进l 双膜法 除盐水制水比 1.33某煤制烯烃厂实际制水比=1.543 三、节水减排提高水利用效率的三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法过程系统工程方法3.1 制水子系统制水子系统u以一个60万吨煤制烯烃厂为例制水比达1.53 制水率之低,制水流程之长,国内罕见。应当有较大节水潜力！l 优化思路：若将目前的化学水制水比1.543优化至行业达标水平1.33，每小时可节省新鲜水取水量145.09吨，同时可减少浓盐水排放量145.09吨/小时。相当于：每吨乙烯耗水

43、下降 147.4/73.65=2.0 t/t2.0 t/t 若将目前的化学水制水率由1.53优化至行业先进水平1.10，每小时可节省新鲜水取水量306.6吨，同时可减少浓盐水排放量306.6吨/小时。相当于：每吨乙烯耗水下降 306.6/73.65=4.164.16 t/t三、节水减排提高水利用效率的三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法过程系统工程方法3.2输送水管网及排水管网输送水管网及排水管网 减小用水管网的漏损率 区分仪表误差和地下管网泄漏 漏损率 2%优 =2%4%好 8%应当查漏 8%问题严重三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程

44、方法3.3生产工艺装置用水系统生产工艺装置用水系统优化的原则:l 高水高用l 低水低用l 清污分流l 污水回用 要利用“水夹点”系统集成理论，将复杂的各种水流按高、低原则进行匹配。就要借助于ASPEN WATER水夹点的软件，进行最合理地匹配。l 此项技术石化行业已用了十年，通常可以找到此项技术石化行业已用了十年，通常可以找到10-20%的节水潜力，而煤化工还很少应用；的节水潜力，而煤化工还很少应用；水网络系统中的“水源”与“水阱”概念水水 源源水水 阱阱 水源可以是进入系统的供应 水（外供水），例如，地表水、市政供水，河水、深井水等；系统内部水源 从另一个工艺操作过程过来的水；水阱是工艺/公

45、用工程要求使用的水三、节水减排提高水利用效率的过程三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法系统工程方法3.3生产工艺装置用水系统生产工艺装置用水系统新鲜水含杂质的水含杂质的水(水源水源)洗涤器洗涤器(水阱水阱)Losses循环水补水凉水塔凉水塔(水阱水阱)排污水排污水(水源水源)eg.Process Operationeg.Utility Operation可以将一个水源或水阱表示在一个水杂质含量（纯度）对水流量的坐标上水质量高水质量高0纯度纯度(ppm)50杂质含量增加杂质含量增加10010m3/h一个流量为一个流量为10m3/h 纯度为纯度为 50ppm的水阱（需求）的水阱（需求）PU

46、RITY由种不同纯度需求水阱组成的组合曲线10m3/h10m0 10 20 25WATER FLOWRATE纯度纯度TotalInternal Source新鲜水新鲜水PureWater水夹点水夹点TotalInternal Sink废水废水水流量水流量内部水阱内部水阱内部水源内部水源回用机会水夹点的基本图示方法水夹点的基本图示方法三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法3.3生产工艺装置用水系统生产工艺装置用水系统纯度纯度TotalInternal Source新鲜水新鲜水PureWater水夹点水夹点TotalInternal Sink废水废

47、水水流量水流量只能在夹点之上只能在夹点之上使用水源。否则使用水源。否则既会增加新鲜水既会增加新鲜水用量，又会增加用量，又会增加废水量。废水量。内部水源内部水源不要再夹点之下使用新鲜水。（会增加总新鲜水用量）三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法3.3生产工艺装置用水系统生产工艺装置用水系统 Linnhoff March公司对各行业节水潜力的估计公司对各行业节水潜力的估计 三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法3.3生产工艺装置用水系统生产工艺装置用水系统三、节水减排提高水利用效率的过程系三、节水

48、减排提高水利用效率的过程系统工程方法统工程方法3.4 循环水系统循环水系统u判别循环水场运行优劣的四大指标：l浓缩倍数的高低；l补水率的大小；l进出口温差大小；l1吨加工产品的平均循环水用量；煤制乙烯煤制乙烯石油制乙烯石油制乙烯 单位单位神华包头神华包头煤化工煤化工大庆石化大庆石化吉林石化吉林石化兰州石化兰州石化抚顺石化抚顺石化乙烯规模乙烯规模 万万t/a60607046+1418循环水单耗循环水单耗m3/t C2=2823.1467.8366.4320.0553表表 ：煤制乙烯与石油制乙烯的循环水单耗量比较（：煤制乙烯与石油制乙烯的循环水单耗量比较（m3/t 乙烯）乙烯）n 由上表可以看到：

49、石油制乙烯吨产品耗循环水大约为 300400 m3/t300400 m3/t，而煤制乙烯的吨产品耗循环水为2823 2823 m3/tm3/t，是前者的7979 倍。n 这种差别大大超出工艺路线不同需要的冷却水量，而是煤化工工程设计和运营不如石油化工成熟的反映。三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法3.4 循环水系统循环水系统三、节水减排提高水利用效率的过程系统工三、节水减排提高水利用效率的过程系统工程方法程方法3.4 循环水系统循环水系统 正常的温差应该达到 810 如果差距较大，说明冷却水的利用效率低下；这就存在串级使用的空间，应该使用“循

50、环水夹点”技术进行计算，降低循环水的用量。通常可能使降低循环水的用量下降30%以上；由于凉水塔用蒸发潜热带走冷却水中的热量，大量水从空气中散失。由于凉水塔用蒸发潜热带走冷却水中的热量，大量水从空气中散失。一个大型煤化工厂从这一环节耗水量可以达到一个大型煤化工厂从这一环节耗水量可以达到1000 吨吨/小时。小时。u循环水场节水减排的先进技术循环水场节水减排的先进技术:n应用新型水处理药剂来提高浓缩倍数实现节水n循环水场优化集成节约补水和循环水量n减少蒸发飞溅损失的技术n循环水场外包运行管理n采用循环水换热器泄漏监测的技术提高浓缩倍数n采用先进的旁滤设施实现节水n循环水场排污水处理回用作为循环水补