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)配方的挑選及應(yīng)用摘要：針對中原乙烯循環(huán)水的濃縮倍數(shù)偏低和系統(tǒng)發(fā)生腐蝕的問題，挑選出一種以磺化丙烯酸，有機(jī)解羧酸等為主劑的合適高濃縮倍數(shù)運(yùn)行配方?，F(xiàn)場應(yīng)用在濃縮倍數(shù)4.0條件下，運(yùn)行指標(biāo)和監(jiān)測數(shù)據(jù)到達(dá)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)動模試驗前言濃縮倍數(shù)是循環(huán)水運(yùn)行管理的一項重要指標(biāo)，進(jìn)步濃縮倍數(shù)可以節(jié)省藥劑和水量，但首先必須解決高濃度離子對換熱設(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)計才能21043/h，而實(shí)際運(yùn)行才能為140003/h，系統(tǒng)保有水量61003，自1995年開車

2、以來，濃縮倍數(shù)N值平均為2.5，且在水質(zhì)較差時發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，碳鋼掛片腐蝕率到達(dá)0.1128/a，銅掛片腐蝕率0.009/a，均達(dá)不到碳鋼腐蝕速率0.075/a，銅腐蝕速率0.005/a，不銹鋼腐蝕速率0.005/a的要求1。為進(jìn)步循環(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、靜態(tài)阻垢試驗及動態(tài)模擬試驗，挑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(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}，開場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

3、工程脫堿地下水黃河水a(chǎn)2+/(gL-1)40135總堿度/(lL-1)2.13.18pH8.128.34l-/(gL-1)4890S42-/(gL-1)44.7112.5總固體/(gL-1)278560通過計算在濃縮倍數(shù)N=4.5倍時，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l-已超過300g/L，S42-達(dá)387g/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器約120臺，銅T2換熱器32臺，不銹鋼1r18Ni9Ti

4、換熱器24臺，其余為碳鋼20鋼換熱器。換熱器設(shè)計進(jìn)水溫度32，總回水溫度42。2緩蝕阻垢配方的挑選試驗共選了6種緩蝕阻垢劑，其中B-605系列4種：B-605H1、B-605H2、B-605H3、B-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。試驗用水水質(zhì)按表1所示，濃縮倍數(shù)4.5。試驗藥劑濃度分別為50g/L、60g/L和70g/L3種。2.1靜態(tài)阻垢試驗用配水的方法使試液的a2+及堿度到達(dá)250g/L，P042-為5g/L，然后加藥劑，濃縮1.5倍，8

5、0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(jié)果如表2、表3所示。表2碳酸鈣阻垢率藥劑濃度/(gL-1)阻垢率/B-605H1B-605H2B-605H3B-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/(gL-1)阻垢率/B-605H1B-605H2B-605H3B-605H4原使用藥劑S-1135023.921.426.830.415.218.66026.625.730.433.617.824.5

6、7029.825.433.935.119.625.22.2旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗根據(jù)阻垢試驗結(jié)果，選取B605系列中阻垢效果最好的B-605H3，B-605H4兩種與原使用藥劑以及S113作比照。采用3種材質(zhì)掛片20碳鋼、不銹鋼和銅進(jìn)展旋轉(zhuǎn)掛片試驗。結(jié)果如表4所示。由表4可知以B-605H4的腐蝕率最低。表4不同藥劑濃度的腐蝕速率藥劑濃度/(gL-1)試片材質(zhì)腐蝕率/(a-1)B-605H3B-605H4原使用藥劑S-11350碳鋼掛片0.02190.01460.01650.0157不銹鋼掛片0.00010.00020.0002銅掛片0.00020.00010.000260碳鋼掛片0.01700.0

7、1230.01700.0148不銹鋼掛片0.00010.0001銅掛片0.000100.00010.000170碳鋼掛片0.01420.01160.01360.0150不銹鋼掛片0.00010.0001銅掛片0.00010.00010.00010.00012.3動態(tài)模擬試驗根據(jù)上述試驗結(jié)果，同時考慮到經(jīng)濟(jì)性，選S113和B605H。兩種藥劑進(jìn)展動態(tài)模擬試驗。藥劑濃度60g/L，試片為20碳鋼、不銹鋼和銅3種材質(zhì)洞時用101的碳鋼試管2支。動模12d后投加有機(jī)溴殺菌劑30g/L。結(jié)果如表5所示，從表中看出，B-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

8、低S113粘附速率已超標(biāo)。表5動態(tài)模擬試驗結(jié)果藥劑名稱工程碳鋼掛片不銹鋼掛片銅掛片碳鋼管B-605H4外觀有色暈干凈有色暈無腐蝕少色暈無點(diǎn)蝕膜厚/481614腐蝕率/(a-1)0.0250.00310.00040.015粘附速率/.9.8S-113外觀有色暈少腐蝕有色暈無點(diǎn)蝕少色暈無點(diǎn)蝕膜厚/321512腐蝕率/(a-1)0.0370.00450.00070.023粘附速率/.17.6以上試驗結(jié)果說明，B-605H4更合適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。3現(xiàn)場應(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，后來又逐步進(jìn)步到4.0以上。表6給出了試用期間的月

9、均濃縮倍數(shù)。根據(jù)上述試驗結(jié)果并考慮用藥的經(jīng)濟(jì)性，試驗藥劑濃度控制在60g/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。加氯機(jī)出現(xiàn)故障時用氯錠主要成分是次氯酸鈉代替。另外，每20d左右穿插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1105個/L正常運(yùn)行時為103104左右。濁度的控制主要通過旁濾地進(jìn)展，旁濾量為56，正常運(yùn)行情況下濁度小于5.0g/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(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)

10、測掛片腐蝕率偏高，經(jīng)采取措施后恢復(fù)正常。氯離子在320350g/L情況下運(yùn)行，不銹鋼掛片腐蝕率為0。表6現(xiàn)場試用結(jié)果a-1工程月月月月月月月平均濃縮倍數(shù)4.013.883.954.053.974.204.08碳鋼掛片腐蝕率0.00270.1330.0270.00140.00130.00120.0013不銹鋼掛片腐蝕率銅掛片腐蝕率0.00040.00250.00230.000510.0003碳鋼試管腐蝕率0.08730.0010.01164不銹鋼使館腐蝕率0.00100.00094850.00093其中4月份小修期間，為檢驗藥劑配方的實(shí)際運(yùn)行效果，翻開局部換熱器進(jìn)展了檢查。經(jīng)過將近4個月的運(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。其中檢查兩臺不銹鋼換熱器無點(diǎn)蝕，無應(yīng)力腐蝕。4結(jié)論4.1B-605H4緩蝕阻垢劑比擬合適中原乙烯的水質(zhì)特點(diǎn)，平均N值由2.5進(jìn)步到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進(jìn)步到23a，每年節(jié)省的全廠設(shè)備檢修費(fèi)