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12,李常青2,劉發(fā)強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Ⅱ為阻垢劑,有機磷酸Ⅱ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1286.5mg/L、濃縮倍數為6.0、pH值為75~8.5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)蝕現象關(guān)鍵詞:循環(huán)冷卻水;濃縮倍數;阻垢劑;緩蝕劑;加酸中圖分類(lèi)號:TE992.2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)一步的認識,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(LsSI),結果見(jiàn)表2。5.0,且多數約為3.0。雖然這些循環(huán)水系統目前所使用的復合藥劑配方(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k值已成為蘭州石化節水工作2.0時(shí),水質(zhì)傾向結垢;當k值達到6.0時(shí),SI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k值2393.4mg/L,結垢嚴重。另外,隨著(zhù)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》2中的“碳酸鈣阻垢法”、“旋轉掛片衰1原水水質(zhì)分析結果mg/失重法”、“循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬試驗法”規定進(jìn)行。數值項目總溶固519.1中國煤化工收152.9CNMHGO9-26高級工程師。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Ⅱ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3“。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)量還不能達到試驗所要求的阻垢效果(阻垢率不低濃度均為30mg/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一定量的酸,以降低水中的總堿度,從3幾種復合分散劑的分散性能而減輕強結垢傾向對阻垢劑的壓力6。分散劑質(zhì)量濃度/(mgL")阻垢率序號AB聚馬來(lái)酸酐聚丙烯酸(CaC03)/%2.2緩蝕試驗結果循環(huán)水加酸后,水的pH值降低,其腐蝕性增36-154-1046-1500000045.3-6.2強。另外隨著(zhù)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,而菌藻的31.0-51.7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7.5~85)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豪5幾種復合藥劑的緩做試驗結果的協(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/%作為復合阻垢分散劑。但是在處理高硬水質(zhì)時(shí),分_sH-301/zn2/有機磷酸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/有機磷酸Ⅱ0.0163添加具有晶格畸變能力的有機磷酸3。LSH-301/Zn2·/銅緩蝕劑ILSH-301/Zn2·/銅緩蝕劑Ⅱ0.03959497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,起到緩蝕作表4幾種復合阻垢劑的阻垢試驗結果用;同時(shí),有機磷酸是陰陽(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構中體積較大的疏水基團,吸附序號A秦丙磷度有機磷有機磷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膜特中國煤化工的保護膜,從而46-154~10556-154-1005.06-150≤53.7達到CNMH(,最終選擇有60000021-55≤50.2機磷酸Ⅱ及鋅鹽作為緩蝕劑,這是因為有機磷182石化技術(shù)與應第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》2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LSHLSH-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)℃,盤(pán).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)℃,藥劑用量為60mg/L,聚物聚丙烯酸磷羧酸鹽和有機磷酸Ⅱ為阻垢系統水循環(huán)量為600L/h,運行時(shí)間為360h,水劑、有機磷酸Ⅱ和鋅鹽為緩蝕劑,復配出LSH系統pH值為7.5~85,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12865mg1L、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75~8.5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)試片的表面光亮,無(wú)明顯的腐蝕、點(diǎn)蝕現象,表明LSH416型復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)水系統中投加一定量的酸,以降低水質(zhì)結垢對水處理藥劑的負擔,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1—水箱;2一冷卻塔;3一補充水槽;4—轉子流量計少排污。5—掛片槽;6—監測換熱器;7一流量調節閥;流量自控系統;9—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,褒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:中國石化出版社,1993:402-429pH值[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/(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(lèi)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)現衰7動(dòng)態(tài)模擬試驗結果狀[冂]工業(yè)水處理,1993,13(4):7-11第一系統第二系統[6]張俊玲,李映川,劉國晶高硬水質(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)文獻鏈接鋁試片0.00090.0010中國煤化工水的低瞬環(huán)保型復不銹鋼試片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)及應用合緩蝕阻垢劑:中國,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)冷卻水系統緩蝕劑的現狀及究進(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狀及展望[刀]性能的試驗研究[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)冷卻水的復合緩安工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2005,25(5):455-459蝕阻垢劑:中國,00100399.2[P]2001-08[6]任志峰秦會(huì )敏成敏等,一種復合緩蝕阻垢劑及其在循環(huán)12] Toshiharu W, Makoto H. Corrosion inhibitors for cooling water冷卻水處理中的應用:中國,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)冷卻水的復合[7]鄭逸云,周柏青,李芹.水處理緩蝕劑應用現狀與發(fā)展[]腐緩蝕阻垢劑:中國,96109726.4[P].1998-03-18蝕科學(xué)與防護技術(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C3加氫石油樹(shù)脂生產(chǎn)中的應用連續酯化法制備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用模糊聚類(lèi)分析方法預測原油加工方案●酰膚華兩毫抽的研及應用·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)CNMHG超聲波對油砂的分離作用生物酶降解聚合物鉆井液