LSH-416型循環(huán)水處理藥劑的開(kāi)發(fā)及應用

第26卷第2期石化技術(shù)與應用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)及應用楊岳',李常青2 ,劉發(fā)強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)結垢傾向嚴重的狀況,以磺酸類(lèi)共聚物、聚丙烯酸、磷羧酸鹽和有機磷酸π為阻垢劑,有機磷酸I和鋅鹽為緩蝕劑,復配出LSH -416型水處理藥劑。動(dòng)態(tài)模擬中間試驗結果表明,用該藥劑處理總硬度為1 286.5 mg/L、旅縮倍數為6.0、pH值為7.5-8.5的水體時(shí),處理后水質(zhì)的各項指標均達到了循環(huán)水質(zhì)的標準要求.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(wú)明顯的腐蝕、點(diǎn)蝕現象。關(guān)鍵詞:循環(huán)冷卻水;濃縮倍數;阻垢劑;綬蝕劑;加酸中圈分類(lèi)號:TE 992.2文獻標識碼: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(jiǎn)稱(chēng)蘭州石為了對原水水質(zhì)有更進(jìn)-步的認識,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(shí)的pH值和朗格利爾穩定系統,目前各水系的水質(zhì)濃縮倍數(k)為2.0~指數(LSI) ,結果見(jiàn)表2。5.0,且多數約為3.0。雖然這些循環(huán)水系統目前表2不同k值時(shí)的水質(zhì)情況所使用的復合藥劑配方(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(kāi)發(fā)適合黃河蘭州段水質(zhì)的水處理技依據表2所列水質(zhì)的LSI判斷,當k值高于術(shù),提高循環(huán)水的h值,已成為蘭州石化節水工作2.0時(shí),水質(zhì)傾向結垢;當ht 值達到6.0時(shí),LSI所面臨的一項主要課題。筆者通過(guò)大量的試驗探上升至3.31,且水中總硬與總堿含量高達索,開(kāi)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,結垢嚴重。另外,隨著(zhù)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(dòng)態(tài)模擬中間試驗,水質(zhì)運行情度也隨之升高,使腐蝕加快"。綜合判斷,該水況良好,為其進(jìn)一步的工業(yè)應用奠定了基礎。質(zhì)當k值達到6.0后,具有嚴重結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(dòng)態(tài)模擬中間原水經(jīng)沉淀、過(guò)濾、殺菌后pH值為7.4,其放大試驗分別按照中國石化總公司《冷卻水分析水質(zhì)分析結果見(jiàn)表1。和試驗方法》?中的“碳酸鈣阻垢法"、“旋轉掛片失重法”、“循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬試驗法”規定進(jìn)行。表1原水水質(zhì)分析結果mg/L項目.數值I項目敷值總硬229.0總溶固519.1收稿日期:2007 -08 -20;修回日期:2007 -09 -26總堿152.9cl40.8作者簡(jiǎn)介:揚岳(1970-),男,河南南陽(yáng)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(kāi)發(fā)及應用2結果與討論由表4可見(jiàn),磺酸類(lèi)共聚物、聚丙烯酸、磷羧2.1阻垢試驗 結果酸鹽和有機磷酸I這4種藥劑復合(將這種藥根據原水的水質(zhì)特點(diǎn)，要求水處理藥劑應具劑組合命名為ISH -301型藥劑)后,其阻垢效果有很強的阻垢性能。阻垢劑的作用主要可分為螯明顯優(yōu)于其他藥劑復合。LSH -301型復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,前者表現出很強的阻垢劑的選擇上,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(lèi)型的多元共聚物和均聚機理和它們之間復合后所產(chǎn)生的協(xié)同效應的結物作為復合阻垢分散劑,進(jìn)行了阻垢實(shí)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)量還不能達到試驗所要求的阻垢效果(阻垢率不低濃度均為300 mg/L) ,結果見(jiàn)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")阻垢率而減輕強結垢傾向對阻垢劑的壓力。。聚馬來(lái)酸酐聚丙烯酸(CaCO,)/%2.2緩蝕試驗結果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。另外,隨著(zhù)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(yíng)養，而菌藻的10-2531.0-51.7代謝產(chǎn)物和代謝過(guò)程大都會(huì )對金屬材質(zhì)造成腐注:A為磺酸類(lèi)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、有機磷酸或銅緩蝕劑，組成緩蝕、阻垢配方。較強的分散能力，且由于共聚物和均聚物分子結構幾種藥劑的緩蝕試驗(試驗過(guò)程中控制水體pH上的不同,使二者復合后能達到更好的協(xié)同分散效值為7.5~8.5)結果見(jiàn)表5。果,其中以磺酸類(lèi)共聚物和聚丙烯酸復合后表現出表5幾種復合藥劑的緩蝕試驗結暴的協(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/%作為復合阻垢分散劑。但是在處理高硬水質(zhì)時(shí),分LSH - 301/Zn*/有機磷酸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磷酸51。LSH -301/2n2* /鋼縵蝕劑I0.039594. 97將磺酸類(lèi)共聚物及聚丙烯酸復合而成的阻垢空白0.7856分散劑與磷羧酸鹽、有機磷酸復合,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(jiàn),前3種復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果進(jìn)行對比,結果見(jiàn)表4。層,從而抑制了腐蝕過(guò)程的陰極反應,起到緩蝕作用;同時(shí),有機磷酸是陰陽(yáng)極混合過(guò)程緩蝕劑,其溶表4幾種復合阻垢劑的阻垢試驗結果于水后依靠分子結構中體積較大的疏水基團,吸附質(zhì)量濃度/(mgL心)嗨A秦丙榮發(fā)有機鼻有機磷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散,起到6-15 4-10 5 4-10649.2緩蝕作用。這3種復合藥劑利用緩蝕劑不同的成≤51.9662.3膜特點(diǎn),在金屬表面形成優(yōu)勢互補的保護膜,從而6-15 4-10 56-1≤66.9.0 6~15≤53.7達到良好的緩蝕效果”。綜合考慮,最終選擇有0 21 -55≤S0.2機磷酸I及鋅鹽作為緩蝕劑,這是因為有機磷●182.石化技術(shù)與應用第26卷酸I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復合藥劑在控制工它也是復合阻垢劑中的有效成分,可使復合藥劑業(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。將阻垢、緩蝕配與復合藥劑LSH-412比較接近,但系統的污垢方復合后的藥劑命名為L(cháng)SH -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(dòng)態(tài)模擬 中間試驗結果標均達到了中國石化總公司《冷卻水分析和試驗采用雙系統動(dòng)態(tài)模擬中試裝置(流程見(jiàn)圖1,方法》21中有關(guān)循環(huán)水的規定標準,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)蝕現象,表明方的運行考察和對比,其中第一系統采用LSH-LSH-416復合藥劑的阻垢緩蝕性能優(yōu)異。416,第二系統采用LSH -412。試驗用水采用自來(lái)水,控制k值為6.0,處理后水質(zhì)分析結果見(jiàn)3結論表6。試驗時(shí)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(diǎn),以磺酸類(lèi)共蒸汽溫度為(100+1) C,藥劑用量為60 mg/L,聚物、聚丙烯酸、磷羧酸鹽和有機磷酸I為阻垢系統水循環(huán)量為600 L/h,運行時(shí)間為360 h,水劑、有機磷酸I和鋅鹽為緩蝕劑,復配出LSH-系統pH值為7.5~8.5,監測試管的材質(zhì)為碳鋼416型水處理藥劑。其動(dòng)態(tài)模擬中間試驗結果表(外表面鍍鉻) ,監測試片材質(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(dòng)態(tài)模擬試驗結果見(jiàn)表7。6.0,pH值為7.5~8.5的水體時(shí),各項指標均達到了循環(huán)水質(zhì)的標準要求,且各種材質(zhì)試片的表-----3.面光亮,無(wú)明顯的腐蝕、點(diǎn)蝕現象,表明LSH-416型復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水系統中投加一定量的酸,以降低水質(zhì)結垢對水空氣處理藥劑的負擔,可使循環(huán)水水系的k值由原配方的3.0提高到6.0運行,實(shí)現了節約用水和減少排污。1-水箱;2-冷卻塔;3-補充水槽;4-轉子流量計;5- -掛片槽:6-監測換熱器;7一流量調節閥;8- -流量自控系統;9一引風(fēng)機;10-溫度控制系統參考文獻: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，2002:42 -46.表6動(dòng)態(tài)模擬試驗水質(zhì)分析結果[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(wèn)題與討電導率/(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(lèi)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)現表7動(dòng)態(tài)模撳試驗結果狀[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)水第一系統第二系統腐蝕率/(mm7處理,2004 ,24(5):72 -73.碳鋼試管0.0217 0.0221[7]楊岳,王樹(shù)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●高壓聚乙烯反應器黏壁的原因及處理方法●碳酸乙烯酯的分解反應●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●復合型阻聚劑在C,加氫石油樹(shù)脂生產(chǎn)中的應用●連續酯化法制備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●應用模糊聚類(lèi)分析方法預測原油加工方案●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(lèi)污染物的自然降解●煉油廠(chǎng)副產(chǎn)低碳烴及低辛烷值油品的裂解性能評價(jià)●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