第26卷第2期石化技術(shù)與應(yīng)用Vol.26 No.22008年3月Petrochemical Technology & ApplicationMar. 2008環(huán)境工程(180 ~ 183)LSH-416型循環(huán)水處理藥劑的開發(fā)及應(yīng)用楊岳',李常青2 ,劉發(fā)強(qiáng)2 ,江巖* ,劉志花”,張偉3(1.天津大學(xué)化工學(xué)院,天津3002;2中國石油蘭州化工研究中心,甘肅蘭州730060)摘要:針對黃河蘭州段水質(zhì)結(jié)垢傾向嚴(yán)重的狀況,以磺酸類共聚物、聚丙烯酸、磷羧酸鹽和有機(jī)磷酸π為阻垢劑,有機(jī)磷酸I和鋅鹽為緩蝕劑,復(fù)配出LSH -416型水處理藥劑。動態(tài)模擬中間試驗結(jié)果表明,用該藥劑處理總硬度為1 286.5 mg/L、旅縮倍數(shù)為6.0、pH值為7.5-8.5的水體時,處理后水質(zhì)的各項指標(biāo)均達(dá)到了循環(huán)水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求.污垢沉積速率為6. 236 1 mg/(cm2●月),極限污垢熱阻為2.44x10-*(m*.h. C)/],且各種材質(zhì)試片的表面光亮,無明顯的腐蝕、點蝕現(xiàn)象。關(guān)鍵詞:循環(huán)冷卻水;濃縮倍數(shù);阻垢劑;綬蝕劑;加酸中圈分類號:TE 992.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號 :1009 0045<2008)02 -0180 -04中國石油蘭州石化分公司(以下簡稱蘭州石為了對原水水質(zhì)有更進(jìn)-步的認(rèn)識,計算了化)所有的煉油和化工裝置共擁有十幾套循環(huán)水其在k 為1.0~6.0時的pH值和朗格利爾穩(wěn)定系統(tǒng),目前各水系的水質(zhì)濃縮倍數(shù)(k)為2.0~指數(shù)(LSI) ,結(jié)果見表2。5.0,且多數(shù)約為3.0。雖然這些循環(huán)水系統(tǒng)目前表2不同k值時的水質(zhì)情況所使用的復(fù)合藥劑配方(LSH -412)在循環(huán)水緩pH值蝕、阻垢等方面具有一定的優(yōu)良性能,但與國外7.-0.264.08.92.58先進(jìn)的水處理技術(shù)1(k-般為6.0~20. 0)相2.08.21.175.09.02.98.02.196.09.13.31比,還有較大差距。蘭州石化地處黃河上游,企業(yè)用水主要取自黃河,因此,開發(fā)適合黃河蘭州段水質(zhì)的水處理技依據(jù)表2所列水質(zhì)的LSI判斷,當(dāng)k值高于術(shù),提高循環(huán)水的h值,已成為蘭州石化節(jié)水工作2.0時,水質(zhì)傾向結(jié)垢;當(dāng)ht 值達(dá)到6.0時,LSI所面臨的一項主要課題。筆者通過大量的試驗探上升至3.31,且水中總硬與總堿含量高達(dá)索,開發(fā)出高k值的水處理技術(shù),將循環(huán)水的h值2393.4 mg/L,結(jié)垢嚴(yán)重。另外,隨著k值的提由原配方(LSH -412)所適用的3.0提高至6.0。高,循環(huán)水中其他有害離子(如CI ,SO2 )的濃采用該技術(shù)進(jìn)行了動態(tài)模擬中間試驗,水質(zhì)運(yùn)行情度也隨之升高,使腐蝕加快"。綜合判斷,該水況良好,為其進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。質(zhì)當(dāng)k值達(dá)到6.0后,具有嚴(yán)重結(jié)垢傾向并有一定的腐蝕性。1試驗部分1.2試驗方法1.1 黃河蘭州段水質(zhì)分析碳酸鈣阻垢試驗、腐蝕試驗、動態(tài)模擬中間原水經(jīng)沉淀、過濾、殺菌后pH值為7.4,其放大試驗分別按照中國石化總公司《冷卻水分析水質(zhì)分析結(jié)果見表1。和試驗方法》?中的“碳酸鈣阻垢法"、“旋轉(zhuǎn)掛片失重法”、“循環(huán)水動態(tài)模擬試驗法”規(guī)定進(jìn)行。表1原水水質(zhì)分析結(jié)果mg/L項目.數(shù)值I項目敷值總硬229.0總?cè)芄?19.1收稿日期:2007 -08 -20;修回日期:2007 -09 -26總堿152.9cl40.8作者簡介:揚(yáng)岳(1970-),男,河南南陽人,高級工程師。從Ca2*136. 2so?-98.5事工業(yè)冷卻水與廢水處理技術(shù)研究工作。第2期楊岳等.LSH-416型循環(huán)水處理藥劑的開發(fā)及應(yīng)用2結(jié)果與討論由表4可見,磺酸類共聚物、聚丙烯酸、磷羧2.1阻垢試驗 結(jié)果酸鹽和有機(jī)磷酸I這4種藥劑復(fù)合(將這種藥根據(jù)原水的水質(zhì)特點，要求水處理藥劑應(yīng)具劑組合命名為ISH -301型藥劑)后,其阻垢效果有很強(qiáng)的阻垢性能。阻垢劑的作用主要可分為螯明顯優(yōu)于其他藥劑復(fù)合。LSH -301型復(fù)合阻垢合分散和晶格畸變3種功能。針對高硬水質(zhì),在劑與LSH-412型藥劑相比,前者表現(xiàn)出很強(qiáng)的阻垢劑的選擇上,首選具有高分散性能的多元共聚阻垢能力,這也正是利用不同性質(zhì)阻垢劑的阻垢.物13-41。為此,采用幾種類型的多元共聚物和均聚機(jī)理和它們之間復(fù)合后所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)的結(jié)物作為復(fù)合阻垢分散劑,進(jìn)行了阻垢實驗(所處理果。但是,LSH-301型藥劑對CaCO,的阻垢率水的pH值為9.0,k值為1.5,Ca*, HCO;的質(zhì)量還不能達(dá)到試驗所要求的阻垢效果(阻垢率不低濃度均為300 mg/L) ,結(jié)果見表3。于80%),對于所要處理的高硬水質(zhì),還需要向水系中加入- -定量的酸，以降低水中的總堿度,從表3幾種復(fù)合分散劑的分散性能藥劑分散劑質(zhì)量濃度/(mg.L")阻垢率而減輕強(qiáng)結(jié)垢傾向?qū)ψ韫竸┑膲毫Α?。聚馬來酸酐聚丙烯酸(CaCO,)/%2.2緩蝕試驗結(jié)果1 10-2536.2-58.1循環(huán)水加酸后,水的pH值降低,其腐蝕性增2 0 10-2525.5-46.0強(qiáng)。另外,隨著循環(huán)水k值的提高,水中NO; ，6-15 4-1045.3-63.26-15 04-1040.1 -60.8NO2 ,Fe2* ,S02等有害離子和工業(yè)泄漏介質(zhì)(如10-2030.2-53.54-10 43.0-58.1氨、油、硫化物等)的濃度也隨之成倍增加，這就6~1538.5-56.2為水中菌藁的繁殖提供了充足的營養(yǎng)，而菌藻的10-2531.0-51.7代謝產(chǎn)物和代謝過程大都會對金屬材質(zhì)造成腐注:A為磺酸類共聚物,B為馬來酸酐/丙烯酸共聚物，下同。蝕。鑒于此,選擇在LSH -301型藥劑中加入鋅由表3可見,所采用的共聚物和均聚物都有鹽、有機(jī)磷酸或銅緩蝕劑，組成緩蝕、阻垢配方。較強(qiáng)的分散能力，且由于共聚物和均聚物分子結(jié)構(gòu)幾種藥劑的緩蝕試驗(試驗過程中控制水體pH上的不同,使二者復(fù)合后能達(dá)到更好的協(xié)同分散效值為7.5~8.5)結(jié)果見表5。果,其中以磺酸類共聚物和聚丙烯酸復(fù)合后表現(xiàn)出表5幾種復(fù)合藥劑的緩蝕試驗結(jié)暴的協(xié)同分散阻垢效果更為突出。所以,選定這二者腐蝕率/(mm.a")緩蝕率/%作為復(fù)合阻垢分散劑。但是在處理高硬水質(zhì)時,分LSH - 301/Zn*/有機(jī)磷酸10.019097.58散劑還不足以完全阻止污垢的析出,因此,還需要LSH - 301/Zn2+/有機(jī)磷酸I0.016397.93LSH - 301/Zn2*/銅緩蝕劑10.012098.47添加具有晶格畸變能力的有機(jī)磷酸51。LSH -301/2n2* /鋼縵蝕劑I0.039594. 97將磺酸類共聚物及聚丙烯酸復(fù)合而成的阻垢空白0.7856分散劑與磷羧酸鹽、有機(jī)磷酸復(fù)合,配制成組分含量不同的高硬水質(zhì)阻垢劑,進(jìn)行阻垢試驗(所處理由表5可見,前3種復(fù)合藥劑的緩蝕效果均水的pH值為9.0,k值為1.5,Ca2* ,HCO;的質(zhì)量較好,這是由于鋅鹽作為緩蝕劑，能在陰極區(qū)表面濃度均為800 mg/L) ,并與原配方ISH -412型藥生成不溶性的沉積膜，成為金屬與外界間的阻隔劑的處理結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果見表4。層,從而抑制了腐蝕過程的陰極反應(yīng),起到緩蝕作用;同時,有機(jī)磷酸是陰陽極混合過程緩蝕劑,其溶表4幾種復(fù)合阻垢劑的阻垢試驗結(jié)果于水后依靠分子結(jié)構(gòu)中體積較大的疏水基團(tuán),吸附質(zhì)量濃度/(mgL心)嗨A秦丙榮發(fā)有機(jī)鼻有機(jī)磷LSH- (ocC3)/在金屬表面形成吸附膜狀物,改變了金屬的表面性12%質(zhì),阻止溶解氧等去極化劑向金屬表面擴(kuò)散,起到6-15 4-10 5 4-10649.2緩蝕作用。這3種復(fù)合藥劑利用緩蝕劑不同的成≤51.9662.3膜特點,在金屬表面形成優(yōu)勢互補(bǔ)的保護(hù)膜,從而6-15 4-10 56-1≤66.9.0 6~15≤53.7達(dá)到良好的緩蝕效果”。綜合考慮,最終選擇有0 21 -55≤S0.2機(jī)磷酸I及鋅鹽作為緩蝕劑,這是因為有機(jī)磷●182.石化技術(shù)與應(yīng)用第26卷酸I加入后不僅藥劑的緩蝕效果好，同時由于由表7可見,LSH-416復(fù)合藥劑在控制工它也是復(fù)合阻垢劑中的有效成分,可使復(fù)合藥劑業(yè)循環(huán)水冷卻器中常用金屬材質(zhì)的腐蝕率方面.的阻垢性能得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。將阻垢、緩蝕配與復(fù)合藥劑LSH-412比較接近,但系統(tǒng)的污垢方復(fù)合后的藥劑命名為LSH -416。沉積速率和極限污垢熱阻明顯優(yōu)于后者,各項指2.3動態(tài)模擬 中間試驗結(jié)果標(biāo)均達(dá)到了中國石化總公司《冷卻水分析和試驗采用雙系統(tǒng)動態(tài)模擬中試裝置(流程見圖1,方法》21中有關(guān)循環(huán)水的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),且各種材質(zhì)2套并行)進(jìn)行LSH-412和LSH -416藥劑配試片的表面光亮,無明顯的腐蝕、點蝕現(xiàn)象,表明方的運(yùn)行考察和對比,其中第一系統(tǒng)采用LSH-LSH-416復(fù)合藥劑的阻垢緩蝕性能優(yōu)異。416,第二系統(tǒng)采用LSH -412。試驗用水采用自來水,控制k值為6.0,處理后水質(zhì)分析結(jié)果見3結(jié)論表6。試驗時控制入口水溫為(32.0+0.5) C,a.針對黃河蘭州段水質(zhì)的特點,以磺酸類共蒸汽溫度為(100+1) C,藥劑用量為60 mg/L,聚物、聚丙烯酸、磷羧酸鹽和有機(jī)磷酸I為阻垢系統(tǒng)水循環(huán)量為600 L/h,運(yùn)行時間為360 h,水劑、有機(jī)磷酸I和鋅鹽為緩蝕劑,復(fù)配出LSH-系統(tǒng)pH值為7.5~8.5,監(jiān)測試管的材質(zhì)為碳鋼416型水處理藥劑。其動態(tài)模擬中間試驗結(jié)果表(外表面鍍鉻) ,監(jiān)測試片材質(zhì)分別采用碳鋼、銅、明,用該藥劑處理總硬度為1 286.5 mg/L、k值為鋁、不銹鋼等。動態(tài)模擬試驗結(jié)果見表7。6.0,pH值為7.5~8.5的水體時,各項指標(biāo)均達(dá)到了循環(huán)水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)要求,且各種材質(zhì)試片的表-----3.面光亮,無明顯的腐蝕、點蝕現(xiàn)象,表明LSH-416型復(fù)合藥劑的阻垢緩蝕性能優(yōu)異。sDb.利用LSH-416型水處理藥劑,并向循環(huán)I0TD”蒸汽T水系統(tǒng)中投加一定量的酸,以降低水質(zhì)結(jié)垢對水空氣處理藥劑的負(fù)擔(dān),可使循環(huán)水水系的k值由原配方的3.0提高到6.0運(yùn)行,實現(xiàn)了節(jié)約用水和減少排污。1-水箱;2-冷卻塔;3-補(bǔ)充水槽;4-轉(zhuǎn)子流量計;5- -掛片槽:6-監(jiān)測換熱器;7一流量調(diào)節(jié)閥;8- -流量自控系統(tǒng);9一引風(fēng)機(jī);10-溫度控制系統(tǒng)參考文獻(xiàn):圖1循環(huán)水動態(tài)模擬中試裝置流程[1]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:42 -46.表6動態(tài)模擬試驗水質(zhì)分析結(jié)果[2]中國石化總公司.冷卻水分析和試驗方法[M].北京:中國石項目化出版社1993:42 -429.pH值8.2785.0[3]王風(fēng)云,雷武，夏明珠。阻垢劑性能評定方法中的問題與討電導(dǎo)率/(uS.cm-')2561.0so;-579.3論[J].工業(yè)水處理2004,24(2):1 -4.p/(mg.L")C1-260. 8[4]李凡修,辛焰.共聚物類阻垢劑的研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，總硬1286. s總賊2000,20(3);7-10.[5]閆巖,楊樣領(lǐng).含磺酸共聚物作為阻垢分散劑的技術(shù)現(xiàn)表7動態(tài)模撳試驗結(jié)果狀[J]. 工業(yè)水處理,1993,13(4):7 -11.[6]張俊玲,李映川,劉國晶高硬水質(zhì)的水處理技術(shù)[J小]工業(yè)水第一系統(tǒng)第二系統(tǒng)腐蝕率/(mm7處理,2004 ,24(5):72 -73.碳鋼試管0.0217 0.0221[7]楊岳,王樹勖,陳玉榮.高硬高堿循環(huán)冷卻水的處理[J].工業(yè)用水與廢水,004 ,35(2) :26 -28.碳鋼試片0.0182 0. 0190黃銅試片0.0006 0.0004紫鑭試片0.0005 0. 0005相關(guān)文獻(xiàn)鏈接:鋁試片0.0009 0.001 0[1]張冰如,李風(fēng)亭，一種用于處理循環(huán)冷卻水的低磷環(huán)保型復(fù)不銹鋼試片0.0012 0.001 0合緩蝕阻垢劑及使用方法:中國，200610117070 0[P].污垢沉積速率/(mg.cm-2●月十)6.2361 9. 301 22007 -03 -21. .極限污垢熱阻x10*/(m2 .h.它2.444.68[2]張冰如,李風(fēng)亭.一種用于循環(huán)冷卻水處理的綠色環(huán)保型復(fù)第2期楊岳等. 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Lanzhou Petrochemical Research Center ,PetroChina ,Lanzhou 730060 , China)Abstract:Aiming at the serious scaling situation ofted water could meet the need of circulating waterYellow River water in Lanzhou area, the LSH - 416quality standard, the fouling sedimental rate waswater treatment agent was compounded by using sul-6.236 1 mg/(cm2 ●month) , the critical fouling re-foacid polymer, polyacrylic acid, carboxylate phossistance was 2.44x 10-*(m2.h. C)/J, while thephate and organophosphate I as scale inhibitor, or-surface of the specimens of various metal materialsganophosphate I and zinc salts as corrosion inhibitor.were bright, and had no significant corrosion ,pittingThe results of dynamic simulation pilot tests showedphenomenon.that a8 LSH -416 agent was used to treat the waterKey words: cireulating cooling water; concentra-with total hardness 1 286. 5 mg/L ,concentrating rateting rate; scale inhibitor; corrosion inhibitor ; adding.6.0,pH value 7.5 -8.5, all the indexes of the trea-acid●讀者.作者.編者●:下期要目●聚乙烯醇/氯化聚乙烯相變材料的制備及性能●高壓聚乙烯反應(yīng)器黏壁的原因及處理方法●碳酸乙烯酯的分解反應(yīng)●基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青的老化性能●催化氧化偏三甲苯合成三甲基苯醌●復(fù)合型阻聚劑在C,加氫石油樹脂生產(chǎn)中的應(yīng)用●連續(xù)酯化法制備1,6-已二酸二甲酯●水處理劑高鐵酸鈉的制備及其除錳效果●應(yīng)用模糊聚類分析方法預(yù)測原油加工方案●酰胺化聚丙烯酸高碳醇降凝劑的研制及應(yīng)用●石腦油組分抽提重組提高裂解烯烴與重整芳烴收率●土壤中石油類污染物的自然降解●煉油廠副產(chǎn)低碳烴及低辛烷值油品的裂解性能評價●乙烯裝置工藝水水質(zhì)優(yōu)化●超聲波對油砂的分離作用●生物酶降解聚合物鉆井液