循環(huán)冷卻水高濃縮倍數(shù)配方的篩選及應(yīng)用

1、    循環(huán)冷卻水高濃縮倍數(shù)配方的篩選及應(yīng)用            作者：任化琴，李愛玲，李昌時(shí)間：2007-11-24 16:28:00                     摘要：針對(duì)中原乙烯循環(huán)水的濃縮倍數(shù)偏低和系統(tǒng)發(fā)生腐蝕的問題，

2、篩選出一種以磺化丙烯酸，有機(jī)解羧酸等為主劑的適合高濃縮倍數(shù)運(yùn)行配方。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用在濃縮倍數(shù)4.0條件下，運(yùn)行指標(biāo)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到并優(yōu)于中石化規(guī)定的要求，碳鋼、銅、不銹鋼換熱器無明顯銹蝕、污垢發(fā)生，無點(diǎn)蝕及銹瘤。 關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水 緩蝕阻垢劑 腐蝕性水質(zhì) 動(dòng)模試驗(yàn)  前言濃縮倍數(shù)是循環(huán)水運(yùn)行管理的一項(xiàng)重要指標(biāo)，提高濃縮倍數(shù)能夠節(jié)省藥劑和水量，但首先必須解決高濃度離子對(duì)換熱設(shè)備造成的腐蝕和結(jié)垢問題。中原乙烯循環(huán)冷卻水裝置的設(shè)計(jì)能力2×104m3/h，而實(shí)際運(yùn)行能力為14000m3/h，系統(tǒng)保有水量6100m3，自1995年開車以來，濃縮倍數(shù)N值平均為2.5，且在水質(zhì)較差時(shí)發(fā)生腐蝕現(xiàn)

3、象，碳鋼掛片腐蝕率達(dá)到0.1128mm/a，銅掛片腐蝕率0.009mm/a，均達(dá)不到碳鋼腐蝕速率0.075mm/a，銅腐蝕速率0.005mm/a，不銹鋼腐蝕速率0.005mm/a的要求1。為提高循環(huán)水裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，并嚴(yán)格控制腐蝕和結(jié)垢，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)、靜態(tài)阻垢試驗(yàn)及動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，篩選出的緩蝕阻垢劑配方，較好地滿足了循環(huán)水的各項(xiàng)要求。1 補(bǔ)水水質(zhì)和設(shè)備情況1.1 補(bǔ)水水質(zhì)1998年以前，中原乙烯循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水全部來自黃河水。為解決黃河水?dāng)嗔鲉栴}，開始使用脫堿后的地下水作補(bǔ)充水。補(bǔ)充水中黃河水占60，脫堿地下水占40，補(bǔ)充水的水質(zhì)見表1。表1補(bǔ)充水水質(zhì)分析結(jié)果項(xiàng)目脫堿地下水黃河水Ca2+/(

4、mg·L-1)40135總堿度/(mmol·L-1)2.13.18pH8.128.34Cl-/(mg·L-1)4890SO42-/(mg·L-1)44.7112.5總固體/(mg·L-1)278560通過計(jì)算在濃縮倍數(shù)N=4.5倍時(shí)，經(jīng)混合后的循環(huán)水pH值為9.13，飽和pH為6.2，Ryzner穩(wěn)定指數(shù)為3.272，水質(zhì)屬嚴(yán)重結(jié)垢型。但是濃縮4.5倍后Cl-已超過300mg/L，SO42-達(dá)387mg/L。這些腐蝕性強(qiáng)的離子又給系統(tǒng)帶來嚴(yán)重腐蝕。因此，要求循環(huán)冷卻水的藥劑配方既要能解決結(jié)垢問題，也要能解決腐蝕問題。1.2 設(shè)備情況全廠共有換熱

5、器約120臺(tái)，銅（T2）換熱器32臺(tái)，不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）換熱器24臺(tái)，其余為碳鋼（20鋼）換熱器。換熱器設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度32，總回水溫度42。2 緩蝕阻垢配方的篩選試驗(yàn)共選了6種緩蝕阻垢劑，其中BC-605系列4種：BC-605H1、BC-605H2、BC-605H3、BC-605H4。該系列緩蝕阻垢劑主要成分是磺化丙烯酸、有機(jī)磷竣酸、BPTA、丙烯酸酯多元共聚物等。配方中各組份配比含量不同；S113；系統(tǒng)原使用藥劑（其主要成分為磷酸鹽、EDP、BPTA等）。試驗(yàn)用水水質(zhì)按表1所示，濃縮倍數(shù)4.5。試驗(yàn)藥劑濃度分別為50mg/L、60mg/L和70mg/L3種。2.1 靜態(tài)阻垢試驗(yàn)用配

6、水的方法使試液的Ca2+及堿度達(dá)到250mg/L，P042-為5mg/L，然后加藥劑，濃縮1.5倍，80下恒溫10h，再分別測(cè)出水中鈣離子的含量、計(jì)算出碳酸鈣、磷酸鈣的阻垢率。結(jié)果如表2、表3所示。表2碳酸鈣阻垢率藥劑濃度/(mg·L-1)阻垢率/BC-605H1BC-605H2BC-605H3BC-605H4原使用藥劑S-1135079.263.888.890.386.887.66080.068.191.096.186.089.37083.475.789.590.373.885.2表3磷酸鈣阻垢率藥劑濃度/(mg·L-1)阻垢率/BC-605H1BC-605H2BC-60

7、5H3BC-605H4原使用藥劑S-1135023.921.426.830.415.218.66026.625.730.433.617.824.57029.825.433.935.119.625.22.2 旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)根據(jù)阻垢試驗(yàn)結(jié)果，選取BC605系列中阻垢效果最好的BC-605H3，BC-605H4兩種與原使用藥劑以及S113作對(duì)比。采用3種材質(zhì)掛片（20碳鋼、不銹鋼和銅）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)。結(jié)果如表4所示。由表4可知以BC-605H4的腐蝕率最低。表4不同藥劑濃度的腐蝕速率藥劑濃度/(mg·L-1)試片材質(zhì)腐蝕率/(mm·a-1)BC-605H3BC-605H4原使

8、用藥劑S-11350碳鋼掛片0.02190.01460.01650.0157不銹鋼掛片0.000100.00020.0002銅掛片0.000200.00010.000260碳鋼掛片0.01700.01230.01700.0148不銹鋼掛片0.000100.00010銅掛片0.000100.00010.000170碳鋼掛片0.01420.01160.01360.0150不銹鋼掛片000.00010.0001銅掛片0.00010.00010.00010.00012.3 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)性，選S113和BC605H。兩種藥劑進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)。藥劑濃度60mg/L，試片為2

9、0碳鋼、不銹鋼和銅3種材質(zhì)洞時(shí)用10×1的碳鋼試管2支。動(dòng)模12d后投加有機(jī)溴殺菌劑30mg/L。結(jié)果如表5所示，從表中看出，BC-605H4的腐蝕率均低于S113，同時(shí)前者的成膜厚度較后者厚，試管粘附速率前者也較后者低（S113粘附速率已超標(biāo)）。表5動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果藥劑名稱項(xiàng)目碳鋼掛片不銹鋼掛片銅掛片碳鋼管BC-605H4外觀有色暈干凈有色暈無腐蝕少色暈無點(diǎn)蝕 膜厚/m481614 腐蝕率/(mm·a-1)0.0250.00310.00040.015粘附速率/m.c.m   9.8S-113外觀有色暈少腐蝕有色暈無點(diǎn)蝕少色

10、暈無點(diǎn)蝕 膜厚/m321512 腐蝕率/(mm·a-1)0.0370.00450.00070.023粘附速率/m.c.m   17.6以上試驗(yàn)結(jié)果表明，BC-605H4更適合于中原乙烯的特殊水質(zhì)，可以作進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用3.1 濃縮倍數(shù)及藥劑濃度系統(tǒng)濃縮倍數(shù)初步控制在3.54.0之間，后來又逐步提高到4.0以上。表6給出了試用期間的月均濃縮倍數(shù)。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果并考慮用藥的經(jīng)濟(jì)性，試驗(yàn)藥劑濃度控制在60mg/L左右。3.2 細(xì)菌和濁度控制為控制細(xì)菌數(shù)量，減少因生物粘泥帶來的腐蝕，日常殺菌是每天沖擊性投加液氯l2次。加氯

11、機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)用氯錠（主要成分是次氯酸鈉）代替。另外，每20d左右交叉投加非氧化性殺菌劑1次，以剝離管壁上沉積的生物粘泥。異氧菌量嚴(yán)格控制在小于1×105個(gè)/mL（正常運(yùn)行時(shí)為103104左右）。濁度的控制主要通過旁濾地進(jìn)行，旁濾量為56，正常運(yùn)行情況下濁度小于5.0mg/L。3.3 監(jiān)測(cè)掛片和監(jiān)測(cè)換熱器表6給出了試用8個(gè)月來監(jiān)測(cè)掛片和監(jiān)測(cè)換熱器的腐蝕和結(jié)垢情況。其中3月份因運(yùn)行水溫過低（平均為20）和循環(huán)水系統(tǒng)有物料泄漏，造成碳鋼監(jiān)測(cè)掛片腐蝕率偏高，經(jīng)采取措施后恢復(fù)正常。氯離子在320350mg/L情況下運(yùn)行，不銹鋼掛片腐蝕率為0。表6現(xiàn)場(chǎng)試用結(jié)果mm·a-1項(xiàng)目月月月月月

12、月月平均濃縮倍數(shù)4.013.883.954.053.974.204.08碳鋼掛片腐蝕率0.00270.1330.0270.00140.00130.00120.0013不銹鋼掛片腐蝕率0000000銅掛片腐蝕率0.00040.00250.00230.000510.0003碳鋼試管腐蝕率 0.0873  0.001 0.01164不銹鋼使館腐蝕率 0.0010  0.0009485 0.00093其中4月份小修期間，為檢驗(yàn)藥劑配方的實(shí)際運(yùn)行效果，打開部分換熱器進(jìn)行了檢查。經(jīng)過將近4個(gè)月的運(yùn)行，設(shè)備狀況良好，換熱器內(nèi)部無粘泥，無點(diǎn)蝕，無銹瘤和結(jié)垢，換熱器不需任何清洗。其中檢查兩臺(tái)不銹鋼換熱器無點(diǎn)蝕，無應(yīng)力腐蝕。4 結(jié)論4.1 BC-605H4緩蝕阻垢劑比較適合中原乙烯的水質(zhì)特點(diǎn)，平均N值由2.5提高到4.0。而且因黃河水質(zhì)惡化導(dǎo)致的腐蝕和結(jié)垢傾向得到了控制，水質(zhì)狀況良好。4.2 腐蝕速度的降低使設(shè)備的大修周期由1a