循环水系统中TH-701清洗预膜剂的应用性能研究

化学工程师Sum 206 No.11Chemical Engineer2012年第11期文章编号:1002-1124(2012)11-0026-04，环境工循环水系统中TH-701清洗预膜剂的应用性能研究李鹏飞,周靖仁,吴长友,孔令广,宋盟盟,任泽旭(山东省泰和水处理有限公司;山东省工业水处理药剂工程技术研究中心，山东枣庄277100)摘要:针对循环水 系统的腐蚀结垢特点,为满足装置长周期运行提出的不停车清洗要求,达到缓蚀阻垢的运行效果,山东省泰和水处理有限公司研制出TH-701清洗预膜剂。TH-701作为复合型水质稳定剂,具有清洗、预膜的多功能作用,对各种水质适应力强,不受铁铜等离子的干扰,是循环水冷却系统不停车清洗的优选。实验证明TH-701较之传统的清洗剂如柠檬酸、氨基磺酸、硫酸等其清洗效果较好,将其辅以Zn2*复配与传统的清洗预膜方法进行比较,发现有更好的预膜效果。另外,工业应用试验也表明TH-701的清洗预膜效果显著。关键词:TH- -701 ;清洗预膜;水质稳定剂;缓蚀阻垢;点滴试验中图分类号:TQ085文献标识码:AStudy on application property of TH -701 dleaning & pre- fiming agent in circulating water systemu Peng-fei ,ZH0U Jing- -ren, WU Chang- you, KONG Ling- guang ,SONG Meng- -meng, REN Ze-xu(Shandong Taihe Water Treatment Co., Ltd; Shandong Industrial Water Treatment Chemicals Engineering Technology ResearchCenter, Zaozhuang 277100, China)Abstract: For corrosion and scaling characteristics of the circulating water system, meeting the long- -period ofthe device run without stopping cleaning requirements, and achieving the operating results of the corosion andscale inhibitors, Shandong Taihe W ater Treatment Co, Ltd. developed the TH- -701 cleaning & pre-release agent.TH-701 which has multifunctional role of clean and pre -film is a composite water stabilizer. TH- -701, which isadaptable to a variety of water and free from the interference of iron and copper plasma, is the first priority of on-line cleaning production in circulating water cooling system. The experimental results show that the cleaning efctof TH -701 is better than conventional cleaning agents such as citric acid, sulfamic acid, sulfuric acid. TH-701which supplemented zinc compound has better pre-fim efect compared with the traditional cleaning & pre - film-ing method. What is more, the industrial application tests also show that the cleaning & pre-filming efet of TH-701 is significant.Key words:TH -701; cleaning and pre-filming; water stabilizer; scale and corrosion inhibitor; spot test循环水系统化学清洗和预膜技术是循环水处提高系统的安全稳定运行效率。通过预膜处理,能理技术中的一个重要环节。通过清洗可以显著提高够充分保证设备的抗腐蚀性。目前,预膜多通过提冷换设备的传热效果、节约能耗。化学清洗须根据高水处理剂的加药量来达到预期目标,采用数倍的系统污垢的组成情况而选择相应的清洗方式,过去正常运行浓度,在高浓度状态下运行- -段时间,之主要以铁锈为主,而目前主要以生物黏泥剥离和钙后逐渐将浓度降到常规浓度。应用该套方案,操作垢清除为主,因此,市场要求开发针对目前现场循过程与管理手段相对简单,还可以结合循环冷却水环水系统腐蚀结垢状况的清洗剂，同时满足装置长系统的实际情况,优化选择水稳剂类型,可达到良周期运行不停车的清洗要求,保证生产的连续性1.21。好的预膜效果,已成为未来预膜发展的必然趋势13.4而预膜也是循环水处理技术的重要组成部分,可以b通常选用的水处理药剂一般为以缓蚀剂为主要成分的酸洗缓蚀剂、水质稳定剂、预膜剂;如聚磷酸盐、有机酸中国煤化工A、六偏磷酸钠收稿日期:2012-08-29作者简介:李鹏飞( 1987-),男,汉族,河南省商丘市人.硕士,工程师,等。而集清MHCNMHG水处理剂的研研究方向:水处理药剂高分子材料及催化材料等方面的制和应用将成为今后的发展趋势。开发和应用,已发表科研论文6篇。针对以上情况,山东省泰和水处理有限公司开.2012年第11期李鹏飞等:循环水系统中TH: 701 清洗预膜剂的应用性能研究27发了TH- -701不停车清洗预膜剂，已通过试验和现铜及不锈钢挂片各1片,同时各加人0.5g CaCO3垢场应用证明此药剂具有清洗和预膜的双重作用,在样,观察腐蚀速率、金属离子浓度及除垢效果。应用过程中具有清洗速度快、清洗效果好、成膜速表1自来水水质分析(mgL川)度快、成膜致密均匀、腐蚀率低等优点。对各种水质Tab.1 Detection results of running water的适应力强,不受水中的铁、铜等有害离子的干扰,pH电导辜总碱度总硬度钙硬镁硬磷适用于电厂、炼油厂、钢铁厂、 焦化厂、化肥厂等循1μs°cm°' (GaC0) (GaxCO) (a2)_ (Mg*)SO~ ((PO:)环冷却水系统的清洗预膜，尤其是不停车清洗预.12 101032.265.67 173 5159 196.0 106.84 0膜。具有良好的经济效益与社会效益。注:铁离子未检出2.3预膜测试方法1 TH-7Q1 的成分及清洗预膜机理本试验采取旋转挂片失重法71，符合GB/T6807-1986点滴试验法的硫酸铜标准点滴试液点滴腐蚀TH- -701清洗预膜剂是由具有清洗、分散、成膜法。失重法采取3个平行样同时进行,点滴法同时等作用的络合物、表面活性剂等多种水处理药剂复采取5个点取平均值。由于药剂中含有锌盐，为使合而成,主要成分为有机膦酸(盐)类和聚羧酸类阻锌盐达到效果最好水质pH调节至6.5~7.5181。垢剂。其成分中含膦酸基团,能够与钙、铁、铜、镁、锌等多种金属离子进行螯合,形成结构稳定的多个3结果与讨论单体结构大分子网状络合物,溶解金属表面的氧化物，而聚羧酸成分通过其分散作用能够将碳酸钙、3.1 化学清洗性能评价硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中不沉淀,从TH- -701与氨基磺酸、柠檬酸、HSO4的对比试而达到清洗的目的。验结果见表2。TH--701中的负离子N、P结构在金属表面形表2各清洗剂性能比较成了一-种不溶性的稳定络合物,这种络合物吸附在Tab.2 Comparison of the property for several chemical碳钢等金属表面上形成了一层稳定的和惰性的保cleaning agent护膜，有机络合物中氧原子的未共用电子对与铁、腐蚀速辜1g+(m2.h)~Ca2t钙等金属离子或带有部分正电荷的铁原子发生化清洗剂类型碳钢铜不锈钢 /mg*L' /nmg:L"学吸附,形成配位键,最后产生一层难溶的螯合膜TH-7011.2026 0.1078 0.2025 321.65 4.39覆盖在碳钢等金属表面,这种膜电阻大并能使金属氨基磺酸+I%c缓蚀剂1.5269 1.1825 0.5331 325.43 5.74和水中的腐蚀介质隔离,从而起到抑制腐蚀的作硫酸+1%e缓蚀剂1.6124 1.5436 0.8558 330.83 6.98柠檬酸+l%d级蚀剂1.3804 0.4015 0.3651 285.71 3.62 .用15.61。从表2可知,TH-701对挂片的腐蚀速率低于2实验部分柠艨酸、氨基磺酸、硫酸清洗剂,TH-701清洗剂综合考虑了腐蚀性和清洗能力,综合性能较好。另外，2.1试剂.实验过程中还发现，使用TH- -701清洗剂能够很快TH-701清洗预膜剂(山东省泰和水处理有限使锈蚀的碳钢片上的锈垢几乎全部去掉,且新试片公司自产);氨基磺酸、H2SO。柠檬酸、六偏磷酸钠、取出后观察,表面锈点很少,计算腐蚀速率远远小ZnSO& H20等均为工业级。于国家标准;而使用柠檬酸、氨基磺酸、硫酸清洗2.2化学清洗方法时,锈蚀的碳钢片上有90%的锈垢去掉,但新试片对于TH -701的清洗效果，预先在实验室进行上有明显腐蚀产生,计算腐蚀速率比TH-701高很了对比试验评价。把TH-701与对锈垢清洗能力强多。由此看来,TH-701清洗速度快,其清洗能力和的氨基磺酸. H2SO4柠檬酸(外加1%o的缓蚀剂)作防腐能力均优于柠檬酸和无机酸。对比,进行清洗试验，投加浓度为1000mg'L"。清洗3.2不同药剂的预膜效果试验采用旋转挂片仪,试验温度(50+1)C。转速挂片法中国煤化工]如表3。60r. min-' ,试验时间3h。取水为本地自来水(水质特由表3|YHCNMHGZnSO4.H20复征见表1),向烧杯中加入IL自来水,并放入1片新配能够较快的成膜,而且成膜强度最好,传统的预的碳钢片.1片具有0.25mm锈蚀产物的碳钢片、黄膜方法六偏磷酸钠与ZnSO, HO在点滴试验中显示.28李鹏飞等:循环水系统中TH-701清洗预膜剂的应用性能研究2012年第11期.耐腐蚀强度没有同等总磷浓度下的TH-701与条件。清洗前,开泵循环,保持系统最大流速;往循ZnSO4 H20复合物高。环水池中加入HSO4 (采取多处布点缓慢加人的方表3药剂的预膜效果对比及 点滴试验结果式),调整循环水的pH值在5.5-~6.0之间;在泵前集Tab.3 Comparison of the pre-film and the spot test results of水井人口处加人500mg'L'弱酸性液体清洗预膜剂the PharmacyTH-701,常温下循环清洗;清洗12h后或者循环水投加药剂药剂浓度mg:L+变色时间s外观中的钙离子、浊度指标升高到高点时,需要排污--TH-70120表面光亮有彩色光晕.挂片接口处微齜腐蚀定水量,然后补水至规定水位,补加300mg.L清洗25预膜剂TH- -701(约48~72h) ;清洗过程中，挂人几片20065表面光亮有彩色光晕 ,无任何腐蚀现象碳钢试片,按控制分析项目及频率进行分析并控制16六偏磷酸钠48在工艺条件范围内，每2h测定-一次循环水的浊度26表面光亮,挂片接口处微量腐蚀+2nsO0'H012和总铁含量,待循环水中浊度和总铁含量趋向平衡6433表面光亮,挂片接口处有微量腐蚀,不明亮后(约12~24 h)且2~4h不再升高或出现下降时,将+ZnSO.HO清洗液全部排空,排完水后维持最大流量对系统进同时，将预膜过的新片挂于未加药剂的水中，行补水， 使得浊度<10 NTU、总铁<2mg.L ',准备预TH-701预膜的挂片在12h内仍能保持试片表面不膜。生锈，而传统的预膜方法六偏磷酸钠与ZnSO4 H20一般来说,如新装置开车、系统化学清洗或酸预膜的挂片表面有少量的锈点产生。洗以后、停车48h以上未作保膜处理或长期暴露在3.2药剂浓 度的选择空气中、年度大检修后开车、循环水系统pH值降到为了选择合适的投加浓度,在前期实验的基础5.0以下等情况下，系统需要作预膜处理。补水结束上,我们再次做了预膜试验,根据试验效果以确定后,开泵循环,维持最大流量循环以利于水中溶解合适的药剂浓度,结果见表4。氧的扩散,在加药箱中加人TH -701预膜剂300mg*表4药剂浓度选择实验结果L+和ZnSO4H200 208mg*L'。预膜时，循环水的pHTab.4 The experimental resuls of selecting chemicals值控制在6.5~7.5，循环水中Ca2+的质量浓度大于concentrations50mg*L' ,流速一般要求在1.0~1.5m.s-I 之间(通过投加药剂ImgL+药剂依度lng:L° 变色时间1s卜观流量和管径估算),不得超过3 m's'。水温50C ,循T-7016052表面光亮无魔蚀现象,有彩色光晕环预膜8h;水温> 209C,循环预膜24~48h;水温+ZnS0,"H010~209C ,循环预膜48~72h。当预膜剂全部注人水中0063表面光亮无腐蚀现象，有彩色光晕后,将预先按HG/T3523- -85《化工冷却水标准腐蚀TH-7040试片技术条件》处理好的碳钢试片(4- -8 片),挂入冷6表面光亮无腐蚀现象,有彩色光晕+ZnS0'H092却塔回水管线上或集水池不同部位,等预膜结束后45取出,按照HG/T3778- -2005《冷却水系统化学清洗、+ZnS0*HO24预膜处理技术规则》对碳钢进行试验和验收。预膜表4结果表明，在相同的预膜条件下,TH-701结束后,开大排污阀,边排污边补水,待循环水中总添加240mg'L'、ZnSO4. H2O添加192mg*L-' 时的预磷降到20mg'L-时,即可转人正常运行。若新装置膜效果最好,当药剂的浓度再增加时,预膜效果几联动试车以后,由于种种原因未能正常生产(无热乎不再有明显变化,而且此时锌浓度过高,形成锌负荷)，为了保护水冷设备,循环水系统不停车,这盐析出还会影响预膜的效果。时系统处于冷态运行阶段，此时循环水不上冷却塔，水处理剂的加人量控制在正常运行浓度的1.3 .4清洗预膜步骤及 工业应用试验倍左右进行保膜处理。4.2工业应用试验4.1清洗预膜步骤水处: 中国煤化工不水的现场运行化学清洗是利用化学药剂使循环水系统管壁.上的油污及浮锈等杂质从金属表面上剥离下来,从条件休戚HHCNMH(某电厂进行了现而创造一个活化的金属表面,给预膜工序创造良好场实践。首元对兵进仃柘死刘禺,枯泥剥离完成后,对系统进行了第--次补水置换,置换至水中的浊度.2012年第11期李鹏飞等:循环水系统中TH-701 清洗预膜剂的应用性能研究29小于10 NTU。然后开始投加TH-701 ,对系统进行化学清洗;同时挂人检测挂片,监测清洗时的腐蚀5结论速率。清洗期间pH控制在5.5~6.0之间,中间补加清洗剂，继续运行48h后进行第二次排水置换,排TH- -701是一种高效清洗预膜剂，其清洗效果水至循环水中浊度小于10 NTU.优于柠檬酸,且与无机酸类清洗剂相近,但它对设清洗过程中，电站系统总铁由0mg*L-最高上备的腐蚀速率要远小于无机酸类清洗剂。TH-701升至17.65mg'L", 浊度由6.1 NTU上升至23.3是大分子混合物,离子间相互作用力复杂,不能很NTU,Ca2+分析由10.61 mg.L=最高上升至91.72快在金属表面成膜,但是一旦成膜则维持时间比较mg.L+;老循环水系统总铁由0mg*L+最高上升至长,Zn2*具有成膜迅速但维持时间短的特点,二者相23.92mg"L+',浊度由7.0 NTU上升至28.3 NTU,Ca2+结合能很快形成结实致密的膜，并且不影响分析由17.73mg.L-' 最高上升至81.5mg*L+';新系统TH-701的缓蚀阻垢性能，从腐蚀率试验结果我们总铁由0mg*L-' 最高上升至23.66mg*L"L，浊度由可以看到金属腐蚀速率很小。而传统的六偏磷酸钠6.5 NTU上升至23.3 NTU,Ca2+由16.21mg'L+最高与锌盐复配效果虽好,但是膜维持力较短,而且六上升至88.4mg.L+。从清洗时Ca2*、总铁、浊度以及偏磷酸钠在缓蚀阻垢.上效果也没有有机瞵好。从循环水的温度前后变化情况可看出,此次清洗效果TH-701在南方某电厂循环水的应用情况来看,清明显,结果见表5、表6。洗预膜效果显著。因此,TH-701与传统的方法相比表5清洗验收效果有更好的效果,延长了设备的使用寿命,符合大多Tab.5 Cleaning effect when checking before acceptance数企业的需求,值得推广应用。系统参数1电站循环水老循环水新循环水参考文献换热器情况清洗前清洗后 清洗前 清洗后清洗前 清洗后[1] 瑛伟浅谈循环冷却水系统中的预膜处理[J].化学工程与装温差/C.04.19.39.10.5备, 2012, (4): 78-79,82.表6清洗腐蚀率监测2] 金熙,项成林.工业水处理技术问答及常用数据[M].北京:化学工业出版社, 1997.377-378.Tab.6 Cleaning rate of corrosion after monitoring电站循环水老循环水 新循环水[3] 周本省.工业水处理技术[M]北京:化学工业出版社, 2002.190-191.标准挂片[4]吴小芳, 石亚菊.2W_1清洗剂的研制及应用[J].工业水处理,20*碳钢≤3g*(m2*h)*1.221.201.322004, 24(11):45 -47.铜合金≤0.5g*(m2.h)-0.260.310.28[5]李晓福, 左宏伟,王润宇TS-101B清洗剂在阿尔及利亚炼厂循环冷却水系统的应用[J].工业水处理, 2009, 29(12): 92-94.排水至浊度小于10 NTU,三个系统均投加预膜[6]纪东东. 新建循环水系统清洗预膜及相关问题探讨[J].广州化剂TH-701和ZnSO4 H200,同时把挂片挂入循环水工2010, 38<11): 183-184.池中。次日观察挂片表面有明显的紫色光晕,结束[7] 中国石油化工总公司.冷却水分析和实验方法[M].北京:石油预膜。预膜时间为24h。从预膜前后的挂片情况对比工业出版社.[8]周本省. 工业水处理技术[ M].北京:化学工业出版社, 2002 104.结果来看，表明此次预膜效果比较理想。中国煤化工MHCNMH G