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(kāi)發(fā)及應(yīng)用楊岳12,李常青2,劉發(fā)強(qiáng)2,江巖2,劉志花2,張偉(1.天津大學(xué)化工學(xué)院,天津3000:2.中國(guó)石油蘭州化工研究中心,甘肅蘭州730060)摘要:針對(duì)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Ⅱ?yàn)樽韫竸?有機(jī)磷酸Ⅱ和鋅鹽為緩蝕劑,復(fù)配出LSH-416型水處理藥劑。動(dòng)態(tài)模擬中間試驗(yàn)結(jié)果表明,用該藥劑處理總硬度為1286.5mg/L、濃縮倍數(shù)為6.0、pH值為75~8.5的水體時(shí),處理后水質(zhì)的各項(xiàng)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62361mg/(cm2·月),極限污垢熱阻為244×102(m2·h·℃)/J,且各種材質(zhì)試片的表面光亮,無(wú)明顯的腐蝕、點(diǎn)蝕現(xiàn)象關(guān)鍵詞:循環(huán)冷卻水;濃縮倍數(shù);阻垢劑;緩蝕劑;加酸中圖分類號(hào):TE992.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-0045(2008)02-0180-04中國(guó)石油蘭州石化分公司(以下簡(jiǎn)稱蘭州石為了對(duì)原水水質(zhì)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),計(jì)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(shí)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)(LsSI),結(jié)果見(jiàn)表2。5.0,且多數(shù)約為3.0。雖然這些循環(huán)水系統(tǒng)目前所使用的復(fù)合藥劑配方(LSH-412)在循環(huán)水緩表2不同k值時(shí)的水質(zhì)情況pH值蝕、阻垢等方面具有一定的優(yōu)良性能,但與國(guó)外8.92.58先進(jìn)的水處理技術(shù)(k一般為6.0~20.0)相2.08.29.0比,還有較大差距862.19‖6.09.13.31蘭州石化地處黃河上游,企業(yè)用水主要取自黃河,因此,開(kāi)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k值已成為蘭州石化節(jié)水工作2.0時(shí),水質(zhì)傾向結(jié)垢;當(dāng)k值達(dá)到6.0時(shí),SI所面臨的一項(xiàng)主要課題。筆者通過(guò)大量的試驗(yàn)探上升至3.31,且水中總硬與總堿含量高達(dá)索開(kāi)發(fā)出高k值的水處理技術(shù),將循環(huán)水的k值2393.4mg/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30提高至60。高循環(huán)水中其他有害離子(如C,S02)的濃采用該技術(shù)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬中間試驗(yàn)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)垢傾向并有定的腐蝕性。1試驗(yàn)部分1.2試驗(yàn)方法1.1黃河蘭州段水質(zhì)分析碳酸鈣阻垢試驗(yàn)、腐蝕試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模擬中間原水經(jīng)沉淀、過(guò)濾殺菌后pH值為7.4,其放大試驗(yàn)分別按照中國(guó)石化總公司《冷卻水分析水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。和試驗(yàn)方法》2中的“碳酸鈣阻垢法”、“旋轉(zhuǎn)掛片衰1原水水質(zhì)分析結(jié)果mg/失重法”、“循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)法”規(guī)定進(jìn)行。數(shù)值項(xiàng)目總?cè)芄?19.1中國(guó)煤化工收152.9CNMHGO9-26高級(jí)工程師。從Ca2事工業(yè)冷卻水與廢水處理技術(shù)研究工作楊岳等.LSH-416型循環(huán)水處理藥劑的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用2結(jié)果與討論由表4可見(jiàn),磺酸類共聚物、聚丙烯酸、磷羧2.1阻垢試驗(yàn)結(jié)果酸鹽和有機(jī)磷酸Ⅱ這4種藥劑復(fù)合(將這種藥根據(jù)原水的水質(zhì)特點(diǎn),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(duì)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3“。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(shí)驗(yàn)(所處理果。但是,LSH-301型藥劑對(duì)CaCO3的阻垢率水的pH值為90,k值為15,Ca2',HCO3的質(zhì)量還不能達(dá)到試驗(yàn)所要求的阻垢效果(阻垢率不低濃度均為30mg/L),結(jié)果見(jiàn)表3于80%),對(duì)于所要處理的高硬水質(zhì),還需要向水系中加入一定量的酸,以降低水中的總堿度,從3幾種復(fù)合分散劑的分散性能而減輕強(qiáng)結(jié)垢傾向?qū)ψ韫竸┑膲毫?。分散劑質(zhì)量濃度/(mgL")阻垢率序號(hào)AB聚馬來(lái)酸酐聚丙烯酸(CaC03)/%2.2緩蝕試驗(yàn)結(jié)果循環(huán)水加酸后,水的pH值降低,其腐蝕性增36-154-1046-1500000045.3-6.2強(qiáng)。另外隨著循環(huán)水k值的提高水中NO,4-1040.1-60.8NO2,Fe2,O2等有害離子和工業(yè)泄漏介質(zhì)(如0-2030.2-53.556780006-1543.0-58.1氨、油、硫化物等)的濃度也隨之成倍增加,這就04~106~1538.5-56,2為水中菌藻的繁殖提供了充足的營(yíng)養(yǎng),而菌藻的31.0-51.7代謝產(chǎn)物和代謝過(guò)程大都會(huì)對(duì)金屬材質(zhì)造成腐注:A為磺酸類共聚物,B為馬來(lái)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(jiàn),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(yàn)(試驗(yàn)過(guò)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7.5~85)結(jié)果見(jiàn)表5果,其中以磺酸類共聚物和聚丙烯酸復(fù)合后表現(xiàn)出豪5幾種復(fù)合藥劑的緩做試驗(yàn)結(jié)果的協(xié)同分散阻垢效果更為突出。所以,選定這二者藥劑腐蝕率/(mm·a-1)緩蝕率/%作為復(fù)合阻垢分散劑。但是在處理高硬水質(zhì)時(shí),分_sH-301/zn2/有機(jī)磷酸I0.019097,58散劑還不足以完全阻止污垢的析出,因此,還需要1SH-301/za/有機(jī)磷酸Ⅱ0.0163添加具有晶格畸變能力的有機(jī)磷酸3。LSH-301/Zn2·/銅緩蝕劑ILSH-301/Zn2·/銅緩蝕劑Ⅱ0.03959497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(yàn)(所處理由表5可見(jiàn),前3種復(fù)合藥劑的緩蝕效果均水的p值為90,k值為1.5,ca’, 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800mg/L),并與原配方LSH-412型藥成不溶性的沉積膜,成為金屬與外界間的阻隔劑的處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表4層,從而抑制了腐蝕過(guò)程的陰極反應(yīng),起到緩蝕作表4幾種復(fù)合阻垢劑的阻垢試驗(yàn)結(jié)果用;同時(shí),有機(jī)磷酸是陰陽(yáng)極混合過(guò)程緩蝕劑,其溶質(zhì)量濃度/(mg:L)阻垢率于水后依靠分子結(jié)構(gòu)中體積較大的疏水基團(tuán),吸附序號(hào)A秦丙磷度有機(jī)磷有機(jī)磷LSH-(CaC4)在金屬表面形成吸附膜狀物改變了金屬的表面性烯酸酸鹽酸I酸Ⅱ41216-154-1054-1000≤49.2質(zhì)阻止溶解氧等去極化劑向金屬表面擴(kuò)散,起到0≤51.9緩蝕作仝知田媛蝕劑不同的成36-154-10504-10膜特中國(guó)煤化工的保護(hù)膜,從而46-154~10556-154-1005.06-150≤53.7達(dá)到CNMH(,最終選擇有60000021-55≤50.2機(jī)磷酸Ⅱ及鋅鹽作為緩蝕劑,這是因?yàn)橛袡C(jī)磷182石化技術(shù)與應(yīng)第26卷酸Ⅱ加入后不僅藥劑的緩蝕效果好,同時(shí)由于由表7可見(jiàn),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L(zhǎng)SH-416。沉積速率和極限污垢熱阻明顯優(yōu)于后者,各項(xiàng)指2.3動(dòng)態(tài)模擬中間試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)均達(dá)到了中國(guó)石化總公司《冷卻水分析和試驗(yàn)采用雙系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬中試裝置(流程見(jiàn)圖1,方法》2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(wú)明顯的腐蝕、點(diǎn)蝕現(xiàn)象,表明方的運(yùn)行考察和對(duì)比,其中第一系統(tǒng)采用LSHLSH-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(yàn)用水采用自來(lái)水控制k值為6.0,處理后水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)3結(jié)論表6試驗(yàn)時(shí)控制入口水溫為(32.0±0.5)℃,盤(pán).針對(duì)黃河蘭州段水質(zhì)的特點(diǎn),以磺酸類共蒸汽溫度為(100±1)℃,藥劑用量為60mg/L,聚物聚丙烯酸磷羧酸鹽和有機(jī)磷酸Ⅱ?yàn)樽韫赶到y(tǒng)水循環(huán)量為600L/h,運(yùn)行時(shí)間為360h,水劑、有機(jī)磷酸Ⅱ和鋅鹽為緩蝕劑,復(fù)配出LSH系統(tǒng)pH值為7.5~85,監(jiān)測(cè)試管的材質(zhì)為碳鋼416型水處理藥劑。其動(dòng)態(tài)模擬中間試驗(yàn)結(jié)果表外表面鍍鉻),監(jiān)測(cè)試片材質(zhì)分別采用碳鋼、銅、明用該藥劑處理總硬度為12865mg1L、k值為鋁、不銹鋼等。動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。6.0,pH值為75~8.5的水體時(shí),各項(xiàng)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)試片的表面光亮,無(wú)明顯的腐蝕、點(diǎn)蝕現(xiàn)象,表明LSH416型復(fù)合藥劑的阻垢緩蝕性能優(yōu)異。b.利用ISH-416型水處理藥劑,并向循環(huán)水系統(tǒng)中投加一定量的酸,以降低水質(zhì)結(jié)垢對(duì)水處理藥劑的負(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(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水和減1—水箱;2一冷卻塔;3一補(bǔ)充水槽;4—轉(zhuǎn)子流量計(jì)少排污。5—掛片槽;6—監(jiān)測(cè)換熱器;7一流量調(diào)節(jié)閥;流量自控系統(tǒng);9—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(dòng)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,褒6動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)水質(zhì)分析結(jié)果[2]中國(guó)石化總公司冷卻水分析和試驗(yàn)方法[M].北京:中國(guó)石化出版社,1993:402-429pH值[3]王風(fēng)云,雷武,夏明珠.阻垢劑性能評(píng)定方法中的問(wèn)題與討電導(dǎo)率/(s:cm)251.0so579,3論[門(mén)]工業(yè)水處理,2004,24(2):1-4p/(mg·L)[4]李凡修,辛焰共聚物類阻垢劑的研究進(jìn)展[門(mén)]工業(yè)水處理1286.5[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)衰7動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果狀[冂]工業(yè)水處理,1993,13(4):7-11第一系統(tǒng)第二系統(tǒng)[6]張俊玲,李映川,劉國(guó)晶高硬水質(zhì)的水處理技術(shù)[刀工業(yè)水腐蝕率/(處理,2004,24(5):72-73碳鋼試管0.02170.0221[冂]櫪岳,王樹(shù)勖陳玉榮高硬高堿循環(huán)冷卻水的處理[刀]工業(yè)碳鋼試片0.01820,0190用水與廢水,2004,35(2):26-28黃銅試片0.00060.0004紫鋼試片0.00050.0005相關(guān)文獻(xiàn)鏈接鋁試片0.00090.0010中國(guó)煤化工水的低瞬環(huán)保型復(fù)不銹鋼試片0.00120.0010污垢沉積速率(m·cm2·月)6.23619.3012CNMHGO7070.0[PJ極限污垢熱阻x102/(m2·h·℃,】1)2.44[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.LSH-416型循環(huán)水處理藥劑的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用合緩蝕阻垢劑:中國(guó),200610026452.2[P]2006-10-25004,18(12):22-24[3]劉永昌,張冰如循環(huán)冷卻水處理緩蝕阻垢劑的綠色化學(xué)研[9]唐俊徐章法徐伯興,等循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩蝕劑的現(xiàn)狀及究進(jìn)程[]凈水技術(shù),2006,25(6):16綠色化進(jìn)展[J工業(yè)水處理2004,24(6):1-5[4]李建璽,王蓉蓉,劉偉杰,等新型阻垢劑 BHMTPMPA阻垢[10]周曉慧,孫詠紅循環(huán)冷卻水阻垢劑的研充現(xiàn)狀及展望[刀]性能的試驗(yàn)研究[門(mén)熱力發(fā)電,2006,35(7):56-59遼寧化工,2003,32(12):521-524.[5]張治宏,王彩花,王曉昌阻垢劑的合成與性能研究[刀]西[11]馬欣李本高吳曉東.一種用于處理循環(huán)冷卻水的復(fù)合緩安工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,25(5):455-459蝕阻垢劑:中國(guó),00100399.2[P]2001-08[6]任志峰秦會(huì)敏成敏等,一種復(fù)合緩蝕阻垢劑及其在循環(huán)12] Toshiharu W, Makoto H. Corrosion inhibitors for cooling water冷卻水處理中的應(yīng)用:中國(guó),200310115027.7[P].200ystems[刀].材料與環(huán)境,2001,50(1):3-7[13]李本高葉飛寧,張青,等.一種用于處理循環(huán)冷卻水的復(fù)合[7]鄭逸云,周柏青,李芹.水處理緩蝕劑應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[]腐緩蝕阻垢劑:中國(guó),96109726.4[P].1998-03-18蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2004,16(2):101-104[14]張春梅,王沛滋循環(huán)冷卻水緩蝕阻垢劑的新發(fā)展[門(mén)]廣州[8]雷玲,俞斌.低磷高效水處理劑研究進(jìn)展[J].化工時(shí)刊,化工,1998,26(3):35-38Development and application of circulating watertreatment agent LSH -416Yang Yue", Li Changqing, Liu Faqiang, Jiang Yan, Liu Zhihua, Zhang Wei(1. Chemical College of Tianjin University, Tianjin 300072, china2. Lanzhou Petrochemical Research Center, Petro China, Lanzhou 730060, China)Abstract: Aiming at the serious scaling situation of ted water could meet the need of circulating waterYellow River water in Lanzhou area, the LSH-416 quality standard, the fouling sedimental rate waswater treatment agent was compounded by using sul- 6. 236 1 mg/(cm.month ), the critical fouling re-foacid polymer, polyacrylic acid, carboxylate phsistance was2.44×10-2(m2h·℃)/J, while thephate and organophosphate I as scale inhibitor, or- surface of the specimens of various metal materialsganophosphate l and zinc salts as corrosion inhibitor. were bright, and had no significant corrosion, pittingThe results of dynamic simulation pilot tests showed phenomenonthat as LSH-416 agent was used to treat the waterKey words: circulating cooling water; concentra-with total hardness 1 286. 5 mg/L concentrating rate ting rate; scale inhibitor; corrosion inhibitor; adding6.0, pH value 7. 5-8.5, all the indexes of the trea- acid讀者·作者·編者·下期要·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C3加氫石油樹(shù)脂生產(chǎn)中的應(yīng)用連續(xù)酯化法制備1,6-己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(cè)原油加工方案●酰膚華兩毫抽的研及應(yīng)用·石腦油組分抽提重組提高裂解烯烴與重整芳烴收率煉油廠副產(chǎn)低碳烴及低辛烷值油品的裂解性能評(píng)價(jià)CNMHG超聲波對(duì)油砂的分離作用生物酶降解聚合物鉆井液