LSH-416型循环水处理药剂的开发及应用

第26卷第2期石化技术与应用Vol 26 No. 22008年3月Petrochemical Technology ApplicationMar.2008环境工程(180~183)LSH-416型循环水处理药剂的开发及应用杨岳12,李常青2,刘发强2,江岩2,刘志花2,张伟(1.天津大学化工学院,天津3000:2.中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060)摘要:针对黄河兰州段水质结垢倾向严重的状况,以磺酸类共聚物、聚丙烯酸、磷羧酸盐和有机磷酸Ⅱ为阻垢剂,有机磷酸Ⅱ和锌盐为缓蚀剂,复配出LSH-416型水处理药剂。动态模拟中间试验结果表明,用该药剂处理总硬度为1286.5mg/L、浓缩倍数为6.0、pH值为75~8.5的水体时,处理后水质的各项指标均达到了循环水质的标准要求,污垢沉积速率为62361mg/(cm2·月),极限污垢热阻为244×102(m2·h·℃)/J,且各种材质试片的表面光亮,无明显的腐蚀、点蚀现象关键词:循环冷却水;浓缩倍数;阻垢剂;缓蚀剂;加酸中图分类号:TE992.2文献标识码:B文章编号:1009-0045(2008)02-0180-04中国石油兰州石化分公司(以下简称兰州石为了对原水水质有更进一步的认识,计算了化)所有的炼油和化工装置共拥有十几套循环水其在k为1.0~6.0时的pH值和朗格利尔稳定系统,目前各水系的水质浓缩倍数(k)为2.0~指数(LsSI),结果见表2。5.0,且多数约为3.0。虽然这些循环水系统目前所使用的复合药剂配方(LSH-412)在循环水缓表2不同k值时的水质情况pH值蚀、阻垢等方面具有一定的优良性能,但与国外8.92.58先进的水处理技术(k一般为6.0~20.0)相2.08.29.0比,还有较大差距862.19‖6.09.13.31兰州石化地处黄河上游,企业用水主要取自黄河,因此,开发适合黄河兰州段水质的水处理技依据表2所列水质的LSI判断,当k值高于术提高循环水的k值已成为兰州石化节水工作2.0时,水质倾向结垢;当k值达到6.0时,SI所面临的一项主要课题。笔者通过大量的试验探上升至3.31,且水中总硬与总碱含量高达索开发出高k值的水处理技术,将循环水的k值2393.4mg/L,结垢严重。另外,随着k值的提由原配方(LSH-412)所适用的30提高至60。高循环水中其他有害离子(如C,S02)的浓采用该技术进行了动态模拟中间试验水质运行情度也随之升高,使腐蚀加快。综合判断该水况良好,为其进一步的工业应用奠定了基础。质当k值达到6.0后,具有严重结垢倾向并有定的腐蚀性。1试验部分1.2试验方法1.1黄河兰州段水质分析碳酸钙阻垢试验、腐蚀试验、动态模拟中间原水经沉淀、过滤杀菌后pH值为7.4,其放大试验分别按照中国石化总公司《冷却水分析水质分析结果见表1。和试验方法》2中的“碳酸钙阻垢法”、“旋转挂片衰1原水水质分析结果mg/失重法”、“循环水动态模拟试验法”规定进行。数值项目总溶固519.1中国煤化工收152.9CNMHGO9-26高级工程师。从Ca2事工业冷却水与废水处理技术研究工作杨岳等.LSH-416型循环水处理药剂的开发及应用2结果与讨论由表4可见,磺酸类共聚物、聚丙烯酸、磷羧2.1阻垢试验结果酸盐和有机磷酸Ⅱ这4种药剂复合(将这种药根据原水的水质特点,要求水处理药剂应具剂组合命名为ISH-301型药剂)后,其阻垢效果有很强的阻垢性能。阻垢剂的作用主要可分为螯明显优于其他药剂复合。LSH-301型复合阻垢合、分散和晶格畸变3种功能。针对高硬水质在剂与LSH-412型药剂相比,前者表现出很强的阻垢剂的选择上,首选具有高分散性能的多元共聚阻垢能力,这也正是利用不同性质阻垢剂的阻垢物3“。为此,采用几种类型的多元共聚物和均聚机理和它们之间复合后所产生的协同效应的结物作为复合阻垢分散剂,进行了阻垢实验(所处理果。但是,LSH-301型药剂对CaCO3的阻垢率水的pH值为90,k值为15,Ca2',HCO3的质量还不能达到试验所要求的阻垢效果(阻垢率不低浓度均为30mg/L),结果见表3于80%),对于所要处理的高硬水质,还需要向水系中加入一定量的酸,以降低水中的总碱度,从3几种复合分散剂的分散性能而减轻强结垢倾向对阻垢剂的压力6。分散剂质量浓度/(mgL")阻垢率序号AB聚马来酸酐聚丙烯酸(CaC03)/%2.2缓蚀试验结果循环水加酸后,水的pH值降低,其腐蚀性增36-154-1046-1500000045.3-6.2强。另外随着循环水k值的提高水中NO,4-1040.1-60.8NO2,Fe2,O2等有害离子和工业泄漏介质(如0-2030.2-53.556780006-1543.0-58.1氨、油、硫化物等)的浓度也随之成倍增加,这就04~106~1538.5-56,2为水中菌藻的繁殖提供了充足的营养,而菌藻的31.0-51.7代谢产物和代谢过程大都会对金属材质造成腐注:A为磺酸类共聚物,B为马来酸酐/丙烯酸共聚物,下同。蚀。鉴于此,选择在LSH-301型药剂中加入锌由表3可见,所采用的共聚物和均聚物都有盐有机磷酸或铜缓蚀剂组成缓蚀阻垢配方。较强的分散能力,且由于共聚物和均聚物分子结构几种药剂的缓蚀试验(试验过程中控制水体pH上的不同使二者复合后能达到更好的协同分散效值为7.5~85)结果见表5果,其中以磺酸类共聚物和聚丙烯酸复合后表现出豪5几种复合药剂的缓做试验结果的协同分散阻垢效果更为突出。所以,选定这二者药剂腐蚀率/(mm·a-1)缓蚀率/%作为复合阻垢分散剂。但是在处理高硬水质时,分_sH-301/zn2/有机磷酸I0.019097,58散剂还不足以完全阻止污垢的析出,因此,还需要1SH-301/za/有机磷酸Ⅱ0.0163添加具有晶格畸变能力的有机磷酸3。LSH-301/Zn2·/铜缓蚀剂ILSH-301/Zn2·/铜缓蚀剂Ⅱ0.03959497将磺酸类共聚物及聚丙烯酸复合而成的阻垢空白0.7856分散剂与磷羧酸盐、有机磷酸复合,配制成组分含量不同的高硬水质阻垢剂,进行阻垢试验(所处理由表5可见,前3种复合药剂的缓蚀效果均水的p值为90,k值为1.5,ca’, HCO,的质量较好,这是由于锌盐作为缓蚀剂能在阴极区表面浓度均为800mg/L),并与原配方LSH-412型药成不溶性的沉积膜,成为金属与外界间的阻隔剂的处理结果进行对比,结果见表4层,从而抑制了腐蚀过程的阴极反应,起到缓蚀作表4几种复合阻垢剂的阻垢试验结果用;同时,有机磷酸是阴阳极混合过程缓蚀剂,其溶质量浓度/(mg:L)阻垢率于水后依靠分子结构中体积较大的疏水基团,吸附序号A秦丙磷度有机磷有机磷LSH-(CaC4)在金属表面形成吸附膜状物改变了金属的表面性烯酸酸盐酸I酸Ⅱ41216-154-1054-1000≤49.2质阻止溶解氧等去极化剂向金属表面扩散,起到0≤51.9缓蚀作仝知田媛蚀剂不同的成36-154-10504-10膜特中国煤化工的保护膜,从而46-154~10556-154-1005.06-150≤53.7达到CNMH(,最终选择有60000021-55≤50.2机磷酸Ⅱ及锌盐作为缓蚀剂,这是因为有机磷182石化技术与应第26卷酸Ⅱ加入后不仅药剂的缓蚀效果好,同时由于由表7可见,LSH-416复合药剂在控制工它也是复合阻垢剂中的有效成分,可使复合药剂业循环水冷却器中常用金属材质的腐蚀率方面的阻垢性能得到进一步的增强。将阻垢、缓蚀配与复合药剂LSH-412比较接近,但系统的污垢方复合后的药剂命名为LSH-416。沉积速率和极限污垢热阻明显优于后者,各项指2.3动态模拟中间试验结果标均达到了中国石化总公司《冷却水分析和试验采用双系统动态模拟中试装置(流程见图1,方法》2中有关循环水的规定标准,且各种材质2套并行)进行LSH-412和LSH-416药剂配试片的表面光亮,无明显的腐蚀、点蚀现象,表明方的运行考察和对比,其中第一系统采用LSHLSH-416复合药剂的阻垢缓蚀性能优异416,第二系统采用LSH-412。试验用水采用自来水控制k值为6.0,处理后水质分析结果见3结论表6试验时控制入口水温为(32.0±0.5)℃,盘.针对黄河兰州段水质的特点,以磺酸类共蒸汽温度为(100±1)℃,药剂用量为60mg/L,聚物聚丙烯酸磷羧酸盐和有机磷酸Ⅱ为阻垢系统水循环量为600L/h,运行时间为360h,水剂、有机磷酸Ⅱ和锌盐为缓蚀剂,复配出LSH系统pH值为7.5~85,监测试管的材质为碳钢416型水处理药剂。其动态模拟中间试验结果表外表面镀铬),监测试片材质分别采用碳钢、铜、明用该药剂处理总硬度为12865mg1L、k值为铝、不锈钢等。动态模拟试验结果见表7。6.0,pH值为75~8.5的水体时,各项指标均达到了循环水质的标准要求,且各种材质试片的表面光亮,无明显的腐蚀、点蚀现象,表明LSH416型复合药剂的阻垢缓蚀性能优异。b.利用ISH-416型水处理药剂,并向循环水系统中投加一定量的酸,以降低水质结垢对水处理药剂的负担,可使循环水水系的k值由原配方的3.0提高到6.0运行,实现了节约用水和减1—水箱;2一冷却塔;3一补充水槽;4—转子流量计少排污。5—挂片槽;6—监测换热器;7一流量调节阀;流量自控系统;9—引风机;10—温度控制系统参考文献:图1循环水动态模拟中试装置流程[1周本省工业水处理技术[M]2版北京:化学工业出版社,褒6动态模拟试验水质分析结果[2]中国石化总公司冷却水分析和试验方法[M].北京:中国石化出版社,1993:402-429pH值[3]王风云,雷武,夏明珠.阻垢剂性能评定方法中的问题与讨电导率/(s:cm)251.0so579,3论[门]工业水处理,2004,24(2):1-4p/(mg·L)[4]李凡修,辛焰共聚物类阻垢剂的研究进展[门]工业水处理1286.5[5]闫岩,杨样领,含磺酸共聚物作为阻垢分散剂的技术现衰7动态模拟试验结果状[冂]工业水处理,1993,13(4):7-11第一系统第二系统[6]张俊玲,李映川,刘国晶高硬水质的水处理技术[刀工业水腐蚀率/(处理,2004,24(5):72-73碳钢试管0.02170.0221[冂]枥岳,王树勖陈玉荣高硬高碱循环冷却水的处理[刀]工业碳钢试片0.01820,0190用水与废水,2004,35(2):26-28黄铜试片0.00060.0004紫钢试片0.00050.0005相关文献链接铝试片0.00090.0010中国煤化工水的低瞬环保型复不锈钢试片0.00120.0010污垢沉积速率(m·cm2·月)6.23619.3012CNMHGO7070.0[PJ极限污垢热阻x102/(m2·h·℃,】1)2.44[2]张冰如李风亭.一种用于循环冷却水处理的绿色环保型复第2期杨岳等.LSH-416型循环水处理药剂的开发及应用合缓蚀阻垢剂:中国,200610026452.2[P]2006-10-25004,18(12):22-24[3]刘永昌,张冰如循环冷却水处理缓蚀阻垢剂的绿色化学研[9]唐俊徐章法徐伯兴,等循环冷却水系统缓蚀剂的现状及究进程[]净水技术,2006,25(6):16绿色化进展[J工业水处理2004,24(6):1-5[4]李建玺,王蓉蓉,刘伟杰,等新型阻垢剂 BHMTPMPA阻垢[10]周晓慧,孙咏紅循环冷却水阻垢剂的研充现状及展望[刀]性能的试验研究[门热力发电,2006,35(7):56-59辽宁化工,2003,32(12):521-524.[5]张治宏,王彩花,王晓昌阻垢剂的合成与性能研究[刀]西[11]马欣李本高吴晓东.一种用于处理循环冷却水的复合缓安工业学院学报,2005,25(5):455-459蚀阻垢剂:中国,00100399.2[P]2001-08[6]任志峰秦会敏成敏等,一种复合缓蚀阻垢剂及其在循环12] Toshiharu W, Makoto H. Corrosion inhibitors for cooling water冷却水处理中的应用:中国,200310115027.7[P].200ystems[刀].材料与环境,2001,50(1):3-7[13]李本高叶飞宁,张青,等.一种用于处理循环冷却水的复合[7]郑逸云,周柏青,李芹.水处理缓蚀剂应用现状与发展[]腐缓蚀阻垢剂:中国,96109726.4[P].1998-03-18蚀科学与防护技术,2004,16(2):101-104[14]张春梅,王沛滋循环冷却水缓蚀阻垢剂的新发展[门]广州[8]雷玲,俞斌.低磷高效水处理剂研究进展[J].化工时刊,化工,1998,26(3):35-38Development and application of circulating watertreatment agent LSH -416Yang Yue", Li Changqing, Liu Faqiang, Jiang Yan, Liu Zhihua, Zhang Wei(1. Chemical College of Tianjin University, Tianjin 300072, china2. Lanzhou Petrochemical Research Center, Petro China, Lanzhou 730060, China)Abstract: Aiming at the serious scaling situation of ted water could meet the need of circulating waterYellow River water in Lanzhou area, the LSH-416 quality standard, the fouling sedimental rate waswater treatment agent was compounded by using sul- 6. 236 1 mg/(cm.month ), the critical fouling re-foacid polymer, polyacrylic acid, carboxylate phsistance was2.44×10-2(m2h·℃)/J, while thephate and organophosphate I as scale inhibitor, or- surface of the specimens of various metal materialsganophosphate l and zinc salts as corrosion inhibitor. were bright, and had no significant corrosion, pittingThe results of dynamic simulation pilot tests showed phenomenonthat as LSH-416 agent was used to treat the waterKey words: circulating cooling water; concentra-with total hardness 1 286. 5 mg/L concentrating rate ting rate; scale inhibitor; corrosion inhibitor; adding6.0, pH value 7. 5-8.5, all the indexes of the trea- acid读者·作者·编者·下期要·聚乙烯醇/氯化聚乙烯相变材料的制备及性能高压聚乙烯反应器黏壁的原因及处理方法碳酸乙烯酯的分解反应●基质沥青与SBs改性沥青的老化性能催化氧化偏三甲苯合成三甲基苯醌·复合型阻聚剂在C3加氢石油树脂生产中的应用连续酯化法制备1,6-己二酸二甲酯水处理剂高铁酸钠的制备及其除锰效果应用模糊聚类分析方法预测原油加工方案●酰肤华两毫抽的研及应用·石脑油组分抽提重组提高裂解烯烃与重整芳烃收率炼油厂副产低碳烃及低辛烷值油品的裂解性能评价CNMHG超声波对油砂的分离作用生物酶降解聚合物钻井液