全有機高效緩蝕阻垢劑在煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)的應用

1、全有機高效緩蝕阻垢劑在煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)的應用    摘要：通過對全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ720的性能評定，以及在煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)實際應用情況，闡述了ZJ720緩蝕阻垢劑具有優(yōu)異的阻垢和緩蝕性能。同時，作者在總結試驗和應用的基礎上，對其緩蝕阻垢機理進行了初步的分析。 關鍵詞：循環(huán)冷卻水 阻垢劑 高效緩蝕  工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是煉油企業(yè)生產(chǎn)的重要公用工程，良好的循環(huán)冷卻系統(tǒng)是企業(yè)生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷運轉的必要條件之一。提高水處理技術水平，實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能，延長設備使用壽命和裝置運行周期是提高企業(yè)整體經(jīng)濟效益的一條重要途徑。然而我國煉油行

2、業(yè)的一些水系統(tǒng)目前使用的是較為傳統(tǒng)的配方和低效藥劑，我廠也屬此類煉油系統(tǒng)。為了擺脫這一現(xiàn)狀，煉油廠供排水車間根據(jù)現(xiàn)場實際情況選用了全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ720，從目前現(xiàn)場使用情況來看，該藥劑緩蝕、阻垢效果顯著。1 循環(huán)水冷卻系統(tǒng)概況及補充水水質狀況煉油廠二循系統(tǒng)負責向催化、鉑重整、加氫、芳烴抽提、石蠟成型及二火炬生產(chǎn)裝置供水，換熱器主要材質為碳鋼，其系統(tǒng)的運行參數(shù)見表1，補充水水質分析數(shù)據(jù)見表2。煉油廠根據(jù)二循實際情況選用了全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ720，并對此進行了性能試驗。表1  二循系統(tǒng)運行參數(shù)項目單位二循循環(huán)水量m3/h5200保有水量Vm32500溫差7.0蒸發(fā)損失量Em

3、3/h45.5風吹損失Dm3/h5.0排污量Bm3/h17.86.4補水量Mm3/h68.856.9濃縮倍數(shù)K/35表2  補充水分析數(shù)據(jù)序號項目單位補充水水質1pH/8.172濁度FTU5.03總硬度(以CaCO3計)mg/L104.54總堿度(以CaCO3計)mg/L85.075可溶性二氧化硅mg/L6.696K+mg/L1.217Na+mg/L11.98Ca2+(以CaCO3計)mg/L86.79Clmg/L16.5610SO42mg/L24.5711HCO3mg/L77.0712CO32-(以CaCO3計)mg/L8.0013電導率s/cm2352 試驗部分(1)2.1旋轉掛

4、片試驗2.1.1試驗條件(1) 試片：20優(yōu)質碳素鋼(2) 試驗用水：濃縮倍數(shù)N1（即新水）(3) 物理參數(shù)：旋轉速度：8085r/min；試驗溫度：50±1；試驗時間：72h2.1.2試驗結果試驗結果見表3試表3   旋轉掛片驗結果藥劑名稱藥劑濃度(mg/L)腐蝕率(mm/a)試片表面狀況ZJ-720600.021試片光亮,無明顯腐蝕新水/1.985腐蝕嚴重 試驗結果表明：在這種水質條件下，如不加緩蝕阻垢劑處理，腐蝕及結垢嚴重，而加全有機高效緩蝕阻垢劑 ZJ720處理，腐蝕率僅為0.021mm/a，遠遠小于腐蝕率為0.07mm/a的試驗指標，顯示出優(yōu)異

5、的緩蝕和阻垢性能。2.2靜態(tài)阻垢試驗    靜態(tài)阻垢試驗著重評價ZJ-720藥劑的阻垢性能，試驗方法按中國石油化工總公司冷卻水分析和試驗方法中的靜態(tài)阻垢評定試驗方法。2.2.1試驗條件(1) 多孔恒溫水浴鍋，滿足80±1的要求(2) 刻度燒杯：1000mL(3) 配制水水質：用蒸餾水配制，配水水質為Ca2+（以CaCO3計）濃度280.10mg/L，HCO3-（以CaCO3計)堿度273.75mg/L。(4) 濃縮倍數(shù)：N1.5。2.2.2試驗結果表4  靜態(tài)阻垢試驗結果藥劑名稱藥劑濃度(mg/L)阻垢率%ZJ-7206092.12空白/試驗結

6、果見表4。結果顯示：在易結垢的水質情況下，全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ-720的阻垢率可高達92.12，說明ZJ-720具有優(yōu)異的阻垢效果。2.3動態(tài)模擬試驗試驗目的是在有傳熱面條件下，全面考察全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ720的緩蝕阻垢性能。試驗條件及結果試驗條件及結果見表5表5  動態(tài)模擬試驗條件及結果藥劑名稱ZJ-720腐蝕速度           0.029mm/a粘附速度         

7、60; 4.32mcm維持藥量60mg/L掛片材質碳 鋼水質現(xiàn)場水掛片時間360h濃縮倍數(shù)4.55.5從動態(tài)模擬試驗可得到如下結果：(1) ZJ-720具有優(yōu)異的緩蝕性能，掛片表面清潔，無點蝕和銹蝕，試管腐蝕速度0.029mm/a，達到很好級別。（國家標準：S500183：很好 00.037mm/a，好0.0370.070mm/a，可以允許0.0700.093mm/a）(2) ZJ-720阻垢性能強，在現(xiàn)場水條件，濃縮倍數(shù)4.55.5，其粘附速度4.32mcm，達到很好級別。（國家標準：很好010mcm，好1020mcm，可以允許2030mcm。）3 生產(chǎn)使用效果煉油廠二循系統(tǒng)于2001年12

8、月開始投用，不改變原生產(chǎn)工藝，不增加新材料，用全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ-720替代原有配方。循環(huán)水質數(shù)據(jù)始終保持在表6中的數(shù)據(jù)范圍內運行。在正常運行中，循環(huán)水清澈，水面下無明顯菌藻滋生，涼水塔布水孔無堵塞現(xiàn)象，散熱良好。同時，我們在循環(huán)水場進行了監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表7。表6   運行中系統(tǒng)水水質指標序號項目指標1水溫8.02含油10mg/L3COD10mg/L4Ca275mg/LCa2+500mg/L5濁度20FTU6pH8.09.07藥劑濃度5.56.58異養(yǎng)菌總數(shù)1.0×105個/mL9生物粘泥5mL/m310濃縮倍數(shù)3表7   2002年和

9、2003年現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)時間腐蝕速率mm/a粘附速率mcm2002年12月0.04918.542002年3月0.07510.442002年4月0.00610.302002年5月0.0306.322003年7月0.0164.572003年910月0.01414.662003年11月0.02312.46指標腐蝕速率0.100mm/a; 粘附速率20mcm注：2002年6月2003年6月因監(jiān)測換熱器維修、系統(tǒng)清洗預膜和藥劑短期更換等原因沒有采到相應的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，可得以下結論： ZJ-720緩蝕阻垢劑在我廠運用近一年來，各項運行指標和監(jiān)測數(shù)據(jù)均達到并優(yōu)于國標GBJ50-83、中石化總

10、公司生產(chǎn)部有關規(guī)定的要求。2002年8月份大修期間，設備鑒定檢查，水相管束及封頭均無明顯的銹蝕、污垢發(fā)生，檢查的水冷器狀況明顯優(yōu)于國內同類裝置同期檢修水平。 ZJ-720緩蝕阻垢劑在較惡劣條件下仍具有較好的緩蝕阻垢性能，使用這種藥劑處理后的水所形成的污垢極其疏松，這樣既不影響傳熱，而且便于清洗。4 機理分析全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ720配方中起阻垢作用的主要是有機膦酸鹽和有機膦酸酯，它們通過晶格畸變、螯合作用、分散作用和低劑量效應達到阻垢的目的。碳酸鈣是結晶體，它的成長是按照嚴格順序，由帶正電荷的Ca2+與帶負電荷的CO32相撞才能彼此結合，并按一定的方向成長。在水中加入有機膦酸鹽和有機膦酸酯

11、后，它們會吸附到碳酸鈣晶體的活性增長點上與Ca2+螯合，抑制晶格向一定的方向成長，因此使 晶格歪曲而長不大，也就是說晶格被有機膦酸等表面去活劑的分子包圍而失去活性。這也是產(chǎn)生臨界效應的機理，同樣，這種效應也可以阻止其它晶體的沉淀。另外，部分吸附在晶格上的化合物，隨著晶體增長被卷入晶格中，使碳酸鈣晶格發(fā)生錯位，在垢層中形成一些空洞，分子與分子間相互作用減少，使硬垢變軟而易于消除，從而達到阻垢的目的。(2)全有機高效緩蝕阻垢劑ZJ720配方中起緩蝕作用的主要是Zn2+，當腐蝕發(fā)生時，陰極區(qū)高pH值區(qū)域，Zn2+迅速沉積成膜達到緩蝕的目的。同時它與有機膦酸鹽、有機膦酸酯和磺酸共聚物之間存在“協(xié)同效應”。磺酸共聚物有中的穩(wěn)鋅能力，而有機膦酸鹽在金屬表面形成的沉積、吸附則起到補膜的作用，因此形成配方優(yōu)良的緩蝕性能。全