循環(huán)冷卻水高濃縮倍數配方的篩選及應用

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

2、篩選出一種以磺化丙烯酸，有機解羧酸等為主劑的適合高濃縮倍數運行配方?，F場應用在濃縮倍數4.0條件下，運行指標和監(jiān)測數據達到并優(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，無點蝕及銹瘤。 關鍵詞：循環(huán)冷卻水 緩蝕阻垢劑 腐蝕性水質 動模試驗  前言濃縮倍數是循環(huán)水運行管理的一項重要指標，提高濃縮倍數能夠節(jié)省藥劑和水量，但首先必須解決高濃度離子對換熱設備造成的腐蝕和結垢問題。中原乙烯循環(huán)冷卻水裝置的設計能力2×104m3/h，而實際運行能力為14000m3/h，系統(tǒng)保有水量6100m3，自1995年開車以來，濃縮倍數N值平均為2.5，且在水質較差時發(fā)生腐蝕現

3、象，碳鋼掛片腐蝕率達到0.1128mm/a，銅掛片腐蝕率0.009mm/a，均達不到碳鋼腐蝕速率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)水裝置運行的經濟性，并嚴格控制腐蝕和結垢，經過旋轉掛片試驗、靜態(tài)阻垢試驗及動態(tài)模擬試驗，篩選出的緩蝕阻垢劑配方，較好地滿足了循環(huán)水的各項要求。1 補水水質和設備情況1.1 補水水質1998年以前，中原乙烯循環(huán)水系統(tǒng)補水全部來自黃河水。為解決黃河水斷流問題，開始使用脫堿后的地下水作補充水。補充水中黃河水占60，脫堿地下水占40，補充水的水質見表1。表1補充水水質分析結果項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通過計算在濃縮倍數N=4.5倍時，經混合后的循環(huán)水pH值為9.13，飽和pH為6.2，Ryzner穩(wěn)定指數為3.272，水質屬嚴重結垢型。但是濃縮4.5倍后Cl-已超過300mg/L，SO42-達387mg/L。這些腐蝕性強的離子又給系統(tǒng)帶來嚴重腐蝕。因此，要求循環(huán)冷卻水的藥劑配方既要能解決結垢問題，也要能解決腐蝕問題。1.2 設備情況全廠共有換熱

5、器約120臺，銅（T2）換熱器32臺，不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）換熱器24臺，其余為碳鋼（20鋼）換熱器。換熱器設計進水溫度32，總回水溫度42。2 緩蝕阻垢配方的篩選試驗共選了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）。試驗用水水質按表1所示，濃縮倍數4.5。試驗藥劑濃度分別為50mg/L、60mg/L和70mg/L3種。2.1 靜態(tài)阻垢試驗用配

6、水的方法使試液的Ca2+及堿度達到250mg/L，P042-為5mg/L，然后加藥劑，濃縮1.5倍，80下恒溫10h，再分別測出水中鈣離子的含量、計算出碳酸鈣、磷酸鈣的阻垢率。結果如表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 旋轉掛片腐蝕試驗根據阻垢試驗結果，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作對比。采用3種材質掛片（20碳鋼、不銹鋼和銅）進行旋轉掛片試驗。結果如表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 動態(tài)模擬試驗根據上述試驗結果，同時考慮到經濟性，選S113和BC605H。兩種藥劑進行動態(tài)模擬試驗。藥劑濃度60mg/L，試片為2

9、0碳鋼、不銹鋼和銅3種材質洞時用10×1的碳鋼試管2支。動模12d后投加有機溴殺菌劑30mg/L。結果如表5所示，從表中看出，BC-605H4的腐蝕率均低于S113，同時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）。表5動態(tài)模擬試驗結果藥劑名稱項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蝕少色

10、暈無點蝕 膜厚/m321512 腐蝕率/(mm·a-1)0.0370.00450.00070.023粘附速率/m.c.m   17.6以上試驗結果表明，BC-605H4更適合于中原乙烯的特殊水質，可以作進一步的工業(yè)應用試驗。3 現場應用3.1 濃縮倍數及藥劑濃度系統(tǒng)濃縮倍數初步控制在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。根據上述試驗結果并考慮用藥的經濟性，試驗藥劑濃度控制在60mg/L左右。3.2 細菌和濁度控制為控制細菌數量，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、機出現故障時用氯錠（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。異氧菌量嚴格控制在小于1×105個/mL（正常運行時為103104左右）。濁度的控制主要通過旁濾地進行，旁濾量為56，正常運行情況下濁度小于5.0mg/L。3.3 監(jiān)測掛片和監(jiān)測換熱器表6給出了試用8個月來監(jiān)測掛片和監(jiān)測換熱器的腐蝕和結垢情況。其中3月份因運行水溫過低（平均為20）和循環(huán)水系統(tǒng)有物料泄漏，造成碳鋼監(jiān)測掛片腐蝕率偏高，經采取措施后恢復正常。氯離子在320350mg/L情況下運行，不銹鋼掛片腐蝕率為0。表6現場試用結果mm·a-1項目月月月月月

12、月月平均濃縮倍數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，為檢驗藥劑配方的實際運行效果，打開部分換熱器進行了檢查。經過將近4個月的運行，設備狀況良好，換熱器內部無粘泥，無點蝕，無銹瘤和結垢，換熱器不需任何清洗。其中檢查兩臺不銹鋼換熱器無點蝕，無應力腐蝕。4 結論4.1 BC-605H4緩蝕阻垢劑比較適合中原乙烯的水質特點，平均N值由2.5提高到4.0。而且因黃河水質惡化導致的腐蝕和結垢傾向得到了控制，水質狀況良好。4.2 腐蝕速度的降低使設備的大修周期由1a