循环水腐蚀影响因素的研究

石化技术,2004,11(4):18研究·开发PETROCHEMICAL INDUSTRY TECHNOLOGY循环水腐蚀影响因素的研究胡艳华郦和生(中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司研究院,北京,102500)摘要:采用旋转挂片腐蚀实验对影响腐蚀的因素进行了研究,实验结果表明:实验方法、水质、循环水温度转速pH值铁离子浓度、细菌个数等因素,对缓蚀剂的缓蚀效果有影响;冷态实验方法比热态实验方法腐蚀速率低,且受循环水温度影响较小,热态实验方法随循环水温度的升高,腐蚀速率加大;循环水中钙加碱的浓度或pH值提高时,腐蚀速率下降,铁离子浓度升高或细菌个数增加时腐蚀速率升高关键词;循环水腐蚀影响因素水质工业循环水是石油化工生产的命脉,循环水时,开启升温按扭,升温至45℃,恒温72h,每4h腐蚀、结垢和粘泥是冷换设备损坏和效率降低的加1次去离子水根据实验前后挂片质量变化,可主要原因。解决腐蚀问题最有效的方法就是向循得到该条件下的平均腐蚀速率环水中投加缓蚀剂,但是由于现场工艺条件不同,14.2热态方法如每台换热器出口与入口温差不同,水流速度不与冷态方法基本相同,只是旋转挂片实验仪同,导致同一个配方有的腐蚀,有的结垢。本研究内烧杯水温升为实验所需温度后,再将挂片放人采用旋转挂片失重法,对影响腐蚀的因素进行了烧杯内计时讨,为解决现场循环水腐蚀问题,提供了可靠的1.5实验用水验依据。因稳定指数 Ryznar(RSI在5.0-60时,水倾向于轻度结垢,RSI在70-7.5时,水倾向于轻微1实验部分腐蚀,RSI在7590时,水倾向于严重腐蚀。由表1,1实验材料1可知,地下水倾向于结垢,地表水倾向于腐蚀。旋转挂片腐蚀实验仪,江苏省高邮市仪器厂研制;试片,20碳钢(Ⅰ型)。2结果与讨论1.2实验药剂21实验方法对腐蚀的影响羟基亚乙基二磷酸(HEDP)、2-膦酰基丁烷实验采用冷态、热态2种实验方法。由表2可1,2,4-三羧酸( PBTCA)、丙烯酸丙烯酸酯2-甲看出,地下水1、2和地表水2冷、热态实验腐蚀速基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸(AMPS)共聚物,均为率相差很小,而地表水l则表现为热态实验时的市售产品;七水硫酸锌、三氯化铁、硫酸亚铁、硫腐蚀速率大于冷态实验的。原因是地下水1、2倾酸、硫酸肼、六次甲基四胺,均为分析纯。向于轻度结垢,温度高时,水质的结垢倾向增大。13实验配方地表水2倾向于轻微腐蚀,热态时由于Zn2的作Zn2+HEDP+ PBTCA+含AMPS的磺酸盐用加快,从而减轻由于温度升高而引起的腐蚀倾共聚物。14实验方法收稿日期:200405-12。修改稿收到日期:2004-10-18。14.1冷态方法作者简介:胡艳华,女,助理工程师。1991年毕业于北京将挂片放入存有实验药剂和用水的2000燕山石油化工学校,现从事水处理研究方面的工作。联系mL的烧杯中,并将烧杯放入旋转挂片实验仪中计电话:01069344628。胡艳华等.循环水腐蚀影响因素的研究表1实验用水水质指标硬度总铁地下水1地下水22717135.138690016地表水112868.48地表水21596738注:碱度、C2、硬度均以CaCO3计;RS为稳定指数 ryznar值。向。而地表水1水质倾向为严重腐蚀热态时温度能使更多的溶解氧扩散到腐蚀金属表面的阴极的影响因素占主导因素,水中物质的扩散系数增区。过电位的降低,可以使氧或氢离子的阴极还原大,而过电位和溶液的粘度减小;扩散系数增大,过程和金属的阳极溶解过程加速表2冷态、热态实验方法对腐蚀的影响地下水1地下水2地表水1地表水2实验方法配方空白配方空白配方空白配方空白冷态腐蚀速率004004130.0080.13500200.8910.0130.816热态腐蚀速率00440.5230.0140.2980.86910340.0370.948实验条件:转速75rmin,温度45℃以下同)22水质影响样。实验选用5个温度,即室温(22.7℃),35℃,实验采用钙+碱的浓度较低的地表水,通过增40℃,45℃,50℃水质选用地表水1和地下水1。加钙、碱的方法,研究不同浓度的钙+碱水腐蚀的由表3可知,温度对含配方的地表水1冷态时的影响。由图1看出,在钙+碱浓度为160mg/L时,影响小,空白冷态、热态和配方热态都随着温度的试片腐蚀速率为0825mm/a,但钙+碱浓度增加到升高腐蚀速率加大。900mg时,试片腐蚀速率减小到0.023mm/a,腐表3温度对地表水1腐蚀的影响mm/a蚀速率减少了30倍。腐蚀速率温度/C配方冷态空白冷态配方热态空白热态055500160.620空自.054由表4可知,温度对地下水1冷态时的配方和空白影响很小,这可能是由于地下水的钙碱浓度大,随着温度的升高,地下水的结垢倾向增大钙+碱浓度mgL表4温度对地下水1腐蚀的影响mma图1水质对腐蚀的影响腐蚀速率导致这种现象的主要原因是缓蚀剂在较低浓温度咒配方冷态空白冷态度的钙+碱水中,阻垢分散能力远大于沉积能力0.309使药剂难以在金属表面上形成完整的沉积保护0369膜,药剂的缓蚀效果差。但随水中钙碱浓度的增0.3430.542加,沉积趋势增强,使缓蚀剂在水中的沉积能力和0011阻垢分散能力逐步达到平衡,从而使缓蚀剂的缓蚀效果随水中钙碱浓度的增加而增加。24转速的影响23温度影响由表5可知对含配方水质,静止时腐蚀速率现场循环水在换热器人口与出口温差不同,大,当转起来时腐蚀速率小,但转速增加,腐蚀速在检修时经常可以看到同一换热器腐蚀情况不一率变化不明显。这是因为对配方水来说旋转可使石化技术2004年第11卷第4期a2和药剂在挂片表面保持一定浓度,避免由于沉来说,旋转时腐蚀速率比静止时腐蚀速率高,这是积膜的产生而导致Ca2和药剂局部浓度降低,从由于旋转时挂片表面的Fe2可以充分扩散到液体而表现出旋转时比静止时腐蚀速率小。对空白水中,促进挂片铁的氧化。表5转速对腐蚀的影响地下水2腐蚀速率水2腐蚀速率转速热态热态(rmin)白配方空白配方空白配方静止02091580.2170.1990.030750.13500140.2980.8370.1340.367001341925pH的影响水中;水处理药剂的阻垢效果不好,系统水中有为了节水和节约药剂,降低处理费用,采用提CaCO3晶体;细菌控制效果不理想,和水中悬浮物高循环水浓缩倍数的办法,对高硬、高碱水质加入一起,形成菌胶团。HSO4,降低循环水的碱度,进而防止系统结垢;同实验选用硫酸肼和六次甲基四胺配制成不同时,增加配方中的缓蚀剂和分散剂的用量,解决腐浊度进行测试。由图2可知,浊度对配方水的腐蚀蚀问题。影响不大,而对空白水的影响则随浊度的增加腐从表6可知,pH对地下水1的配方和空白的蚀速率增大。但实际循环水运行时情况要复杂的影响不大,但对地表水1配方来说随着pH的升多,对腐蚀的影响还有待研究高,腐蚀速率下降较明显。这是因为随着水中pH值的增加,水中氢离子的浓度降低,金属腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制,碳钢表面生成氧化性保护膜的倾向增大,腐蚀速率下降国。表6pH对腐蚀的影响地下水1腐蚀速率腐蚀速白配方空白浊度/mgL)00560.709图2浊度对腐蚀的影响002027铁离子的影响0.1循环水中常常因腐蚀控制不好,或是补水中9.000300.571李有铁,使循环水中铁离子浓度增加。由表7看带2.6浊度的影响出,Fe和Fe3对腐蚀影响不明显。因此,只要循环水的浊度有时很高,这主要是由于原水配方的缓蚀性能较好,水中的总铁浓度可以大于处理效果不好,补充水浊度很高;物料泄漏到循环0.5mg/L。表7铁离子对腐蚀的影响Fe浓度/(mg“L)Fe→浓度/(mg“L)配方腐蚀速率0000013001100270050005001000160019022空白腐蚀速率09710850098009681013089109850995注:地表水2冷态实验28细菌的影响率增加,细菌个数每毫升小于10个,腐蚀速率变细菌在循环水系统中危害主要是产生粘泥,化不明显;细菌个数达到每毫升10-10个时,对造成换热器的腐蚀,从而降低换热器的使用寿命。腐蚀的影响较大。这是因为细菌在生长繁殖的代由表8、表9可知,随着细菌数量的增加,腐蚀速谢过程中要利用金属腐蚀时在阴极上产生的氢,胡艳华等,循环水腐蚀影响因素的研究使阴极产生去极化作用,从而加速了金属的腐蚀。表9细菌数量对地表水2的影响mm/a因此,循环水中的细菌数要每毫升小于10个。细菌数/10配方腐蚀速率细菌数/0空白离蚀速率表8细菌数量对地下水1的影响mma细菌数0°配方腐蚀速率细菌数0°空白腐蚀速率030.0100.30001750.3582.44)对含配方水质随转速的加大,腐蚀速率减0.445小,但不明显。对空白来说,随转速的加大,腐蚀速率加大注:冷态实验(下同)。5)随pH升高,腐蚀速率降低;6)随着细菌个数的增加,腐蚀速率加大,每毫3结论升达到10个时,对腐蚀影响较大1)冷态实验方法比热态实验方法腐蚀速率低,对于严重腐蚀性水质更明显;参考文献2)钙+碱的浓度对腐蚀的影响较大,随着钙+1周本省工业冷却水系统中金属的腐蚀与防护北京:化学工碱浓度的增加,腐蚀速率降低;业出版社,1993483)温度对严重腐蚀性水质热态实验影响较2李本高工业水处理200020494大,随着温度的升高,腐蚀速率加大,温度对冷态3周本省工业水处理技术北京:化学出版社200101实验影响不大;编:向Study on Affecting Factors for Circulating Water Corrosion(Research Institute of Beiing Yanshan Petrochemical Co, Ltd, SINOPEC, Beying, 102500Affecting factors for circulating water corrosion were studied using the rotary test coupon. The experimentalresults show that many factors have influence on the performance of corrosion inhibitor, such as experimentalmethods, water quality, circulating water temperature, rotating speed, pH value, Fe*ion concentration andbacillus quantity. Comparing with hot-condition experiment, the corrosion rate of cold-condition test is lower,and isn't affected by temperature of circulating water obviously. The corrosion rate of hot-condition testincreases with increasing of circulating water temperature. The results also indicate that corrosion rate decreaseswith increasing of pH or Ca* and OH- concentration, and increases with increasing of Fe"ion concentrationor bacillus quantity.Key words: circulating water, corrosion, affecting factor, water quality我国乙烯回收技术获突破日前,由中国石油化工股份有限公司与美国ABB鲁姆斯公司在天津石化乙烯厂合作兴建的新乙烯回收技术扩大中试装置,成功产出纯度为993%的1-己烯产品,实现了我国在乙烯回收技术上的重大突破。(燕丰)