高硬高碱循环冷却水缓蚀阻垢剂的研究与应用康红欣

青海西宁中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集咤而t高硬高碱循环冷却水缓蚀阻垢剂的研究与应用康红欣’胡兴刚’陈哲“刘光华’吕勇(l.中海油天津化工研究设计院,天津30013;12.充矿国泰化工有限责任公司,山东277527)〔摘要〕针对充矿国泰化工的补充水属于高硬高碱水质,开发了新型的缓蚀阻垢剂。并介绍了该水质条件下,所开发的缓蚀阻垢剂可使浓缩倍数达到4倍运行,能有效控制腐蚀和结垢,应用效果良好。〔关键词〕循环水;腐蚀;结垢;缓蚀阻垢剂StUdyofhteeclorrison一seale让hI1biotrusedinihgherhardnessandihgheralak1inewaetrsystem心nsLoHn罗inl,uHxinggang,,ehenhZeZ,Liuguanhgua,,vLyong,(1.(加OOCiTanjinhCemieiaeRseacrh&DseignnIstlotte,叭anjin300131,hCin成2.Yer次uangChatayCoalChemiealsCO.,Ltd.Shandong277527,Cihna)Abstaret:hTewaterqualiytofmake一uPwateratYer水uangCahtayCoalChemiealsCO.,Ldt·15hcaraeteiristeofhihgilardness,bihgalkaline,wedesignedeorrosion一sealeihnibiot.rThe即Pileationof;:。仃。sion一sealeihnibitorusedinhihgerhardnessandihhgera】ka】ienWaletrySstem15deseribed.Wihteoorrsion一sealeihnibitorofiTanjinhZen朗凡hteeoolingwatereoneeln比ation15ashihgas4.hTeeoorrsionandfoulingcanbeeffeetivelyeontr0lled.Ke尹阳rds:c如ulaitngwater;eon’osion:fouling;eorrosionandscaleihnibiotr充矿国泰化工有限公司循环冷却水系统采用当地具有高硬、高碱特点的地下水为补充水。为节约用水.以及降低用药成本,公司循环冷却水系统拟采用浓缩倍数4倍运行。浓缩后的循环水中,钙离子浓度高达400m班,而碳酸氢根离子高达1ooom妙以上,为避免系统发生严重结垢情况,一般采用在常规水处理配方的基础上再进行加酸的处理方法。但从2008年下半年开始,国泰循环水系统出现结垢并伴随腐蚀超标问题。针对这一问题,天津正达科技有限责任公司(国家工业水处理工程技术研究中心)通过实验室研究和现场应用试验对原有机磷系加酸水处理方案进行了改进,并在现场实际应用中取得了良好的应用效果。1现场循环冷却水系统概况分析芍而t中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集2009年7月1.1补充水为高硬、高碱水质。充矿国泰化工循环冷却水系统的补充水来自地下水,补充水水质分析结果见表表1补充水主要水质数据分分析项目目单位位数值值CCC+++azm目毛毛105.6444MMM广广m目ttt30.0888总总硬度度nUno比比3t9333总总碱度度nu力O比比4.3555HHHCO3---m目LLL265.3555CCC仇冬冬m目111000CCC---lm目毛毛37.3222sss仇冬冬m留LLL62.0888PPPHHHHH.76222浊浊度度m留LLL2.555电电导率率林S/a口口68000根据补水水质数据,可以看出在浓缩4倍条件下运行时,循环水中c+az浓度将达到420mg飞,HC伪一浓度将达到1060m目工,属于高硬、高碱水质。同时,通过计算朗格利尔指数及稳定指数对水质倾向进行判断ll]。表2稳定指数计算结果及水质判断浓浓缩倍数数pH实际际水温(℃)))1.555凡.5111水质情况况222228.33332222.31113.6888严重结垢垢44444440002.45553.4000严重结垢垢333338.3333222164443.0222严重结垢垢44444440002.78882.7444严重结垢垢444448.3333222.28222.2““严重结垢垢4444444OOO.2%%%2.3888严重结垢垢由上表可见,利用此补水在较低浓缩倍率运行时,系统就具有较严重的结垢趋势,当提高浓缩倍率至4倍时,系统结垢趋势将非常严重。因此,需要采用加酸处理.1231,在一定程度上降低成垢离子(HCO3’)的浓度,减轻系统结垢倾向,但另一方面,如果处理方案控制不当将又将造成系统腐蚀。1.2循环冷却水中浊度较高。现场运行过程中,由于旁滤系统运转不正常且滤料老化等原因,旁滤系统没有发挥应有作用,导致循环水浊度较高,一般可达30m目毛,有时甚至高达60m叭。这会造成悬浮颗粒吸附部分缓蚀阻垢剂,导致药效降低,同时更容易造成菌藻滋生。1.3循环冷却水系统薪泥含量较高。青海西宁中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集嗬而t菌藻的存在是循环水系统中的常见问题,而高浊度循环水中存在的较多悬浮物等杂质又促进了系统菌藻的滋生。而细菌会滋生繁殖产生大量戮泥,大量猫泥的沉积会造成管道堵塞并引起严重的垢下腐蚀。2实验室配方筛选根据现场循环水系统结垢和腐蚀情况,对缓蚀阻垢剂配方进行调整,经过大量单剂评价筛选实验后,配制了五种复合缓蚀阻垢剂进行评价。2.1药剂阻垢性能评价现场应用时,当水质属于高硬、高碱严重结垢型水质,水中成垢离子超过一定浓度,药剂的性能明显下降,一般采用加酸控制处理方法,因此在实验中加酸调节州,控制pH在83左右。实验水质:c[扩勺=4oom叭,田cO31=927m叭实验条件:温度50℃,时间sh不同药剂及其不同使用浓度下的阻垢效果见表3。表3缓蚀阻垢剂阻垢性能数据配配方编号号主要成分分药剂浓度/(m叭)))阻垢率率配配方111丙烯酸共聚物物200082.3%%%麟麟麟酸盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐333333300093.8%%%444444400094.1%%%配配方222马来酸共聚物物2000842%%%麟麟麟梭酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸3333333000%.3%%%444444400095.3%%%配配方333磺酸盐盐200080.1%%%麟麟麟酸盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐3333333000,6.5%%%444444400095.0%%%配配方444丙烯酸共聚物物200065.2%%%磺磺磺酸盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐333333300077.1%%%444444400084.3%%%配配方555马来酸共聚物物200070.2%%%磺磺磺酸盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐盐333333300074.6%%%444444400086.8%%%由表3可以看出,对四倍水质,控制pH为.83时,1、2、3配方药剂均具有良好的阻垢性能.在加入量为加一40m睡时,随着药剂浓度的增加,阻垢率也增加;当药剂浓度达到30m目1时,1、2、3配方药剂的阻垢率都在90%以上:药剂浓度由30m叭增加到40m叭时,阻垢率礴而t中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集2009年7月增加不明显,从阻垢效果来看,采用1、2、3配方药剂,浓度在30m叭均可.2.2药剂缓蚀性能评价针对充矿国泰化工有限公司循环水系统出现腐蚀问题,为了满足药剂对工业循环水系统腐蚀率的要求,对1、2、3配方药剂的缓蚀性能进行评价[’],实验结果见表4。实验水质:C[a2+]==369mgL/,[ell巧03mgL/实验条件:强化水质控制pH=7.5,温度50℃,转速50lmrin,时间6d试片材质:A3碳钢片50mnIx25mnIx5mnI,表面积28。扩表4缓蚀阻垢剂缓蚀性能数据药药剂配方方畜剂浓脚(m目1)))腐蚀率/(mn材a)))配配方11120000.1155533333000.006111444440000.05333配配方22220000.1088833333000.009000444440000.07555配配方33320000,17222333330000.11000444440000,08111由表4可以看出,配方3药剂虽然阻垢效果很好,但在使用浓度20m醉下,碳钢的腐蚀率超过0.125浏rn/a;浓度为30m眺下缓蚀效果也不是很好。1、2配方药剂在使用浓度为20~40m叭情况下均能满足腐蚀率不大于0.125浏耐a的要求,且随着使用浓度的增加,碳钢的腐蚀率降低。3现场应用效果根据实验结垢,针对充矿国泰化工有限公司循环水系统加08年7月份出现的腐蚀超标现象,在原有药剂基础上对药剂配方进行了调整,确定采用配方1缓蚀阻垢剂,同时配合使用高效杀菌剂,加强对系统缓蚀的控制,现场运行监测结果见表5。表5现场检测结果监监测日期期#1缓蚀阻垢剂浓度(m目L)))粘附速率/(mcm)))腐蚀速率l(m耐a)))0008.99930m目LLL10.35550.110000008.11111110.1000.0095550009.111119.85550.080000009333339.38880.022220009.55555.87222.0043青海西宁中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集咤而t从现场情况分析,调整药剂配方后,系统的腐蚀情况有所好转,经过碳钢腐蚀率控制在0.110mma/以内,铜材几乎无腐蚀;系统粘附速率也较低,表明药剂的阻垢性能也能满足要求。4结论(l)针对充矿国泰化工循环冷却水系统高硬、高碱水质,开发了新型缓蚀阻垢剂。(2)实验室研究表明,采用丙烯酸共聚物、麟酸盐、缓蚀助剂为主的缓蚀阻垢剂,具有明显的缓蚀阻垢协同效应。C扩十浓度为400m留毛,HCO3一浓度在1000m叭时,控制PH在83:使用该新型缓蚀阻垢剂,药剂浓度为30m留1,阻垢率在90%以上,腐蚀速率为.0061mn“ao(3)充矿国泰化工循环冷却水系统应用表明,在浓缩4倍条件下运行时,采用加酸水处理方案,投加30m目Ll#缓蚀阻垢剂,并配合高效杀菌剂,具有优异的缓蚀性能和阻垢性能,阻垢率能在90%以上,腐蚀率远小于化工行业标准规定的0.125训对a。参考文献l[]周本省;工业水处理技术【M」.北京:化学工业出版社,1997.702[]张国锋,孙德群;加酸循环水系统中的新型水处理药剂应用田.应用技术,2005(4):2小22l3]王征,李本高;高硬度、高碱度循环冷却水加酸处理过程的腐蚀控制闭.水处理技术,2001(4:)18~2。l’]HG门龙巧9一1991水处理剂缓蚀性能的测定一旋转挂片法〔sl