doc冷凍鹽水緩蝕劑的研究與應(yīng)用

1、冷凍鹽水緩蝕劑的研究與應(yīng)用第l1卷第4期蘭化科技冷凍鹽水緩蝕劑的研究與應(yīng)用3一岳建忠(蘭化合成橡膠廠)工辯問題.一,關(guān)薯詞:堡壁璧芒笪籬鉻酸鹽殳露一一.甘/蘭化合成橡膠廠水冷車間提供一12c冷凍鹽水中cl一含量高達(dá)1o19,加之鹽水輸送過程中對(duì)管道及換熱器的沖刷作用,加重了鹽水管道和換熱設(shè)備的腐蝕.現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn),鹽水對(duì)碳鋼設(shè)備的腐蝕率為0.3o.5mm/a,鹽水管道經(jīng)常固腐蝕穿孔,發(fā)生鹽水泄漏現(xiàn)象,影響鹽水系統(tǒng)的正常運(yùn)行,也給生產(chǎn)車間帶來較大經(jīng)濟(jì)損失.為此我們開展了鹽水緩蝕實(shí)驗(yàn)工作,研制出緩蝕作用強(qiáng),藥品用量少,價(jià)格便宜的鹽水緩蝕劑.1冷凍鹽水對(duì)設(shè)備的腐蝕機(jī)理冷凍鹽水對(duì)碳鋼設(shè)備的腐蝕既有

2、電化學(xué)腐蝕也有化學(xué)腐蝕.在腐蝕開始時(shí),表現(xiàn)為一種全面的均勻腐蝕,其反應(yīng)式為:陽極:fefe一+2e陰極:o2+2h20+4e一4oh一隨著腐蝕過程的發(fā)生,在換熱設(shè)備和鹽水管線的局部滯留區(qū),由于滯留作用使傳質(zhì)困難,外界的氧氣不能傳入,而滯留區(qū)內(nèi)的氧很快被消耗形成貧氧區(qū),阻止此區(qū)的陰極氧還原反應(yīng),陽極反應(yīng)產(chǎn)物fe則很難出去,在滯留區(qū)內(nèi)大量積聚生成高濃度的fec1.溶液,水解后此區(qū)域ph值下降,成為酸化區(qū),導(dǎo)致化學(xué)腐蝕速度加快,鹽水對(duì)碳鋼設(shè)備的某些部位產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕,如點(diǎn)蝕,隙縫腐蝕等.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的鹽水管道泄漏現(xiàn)象,就是高氯離子點(diǎn)蝕作用的結(jié)果.2冷凍鹽水緩蝕試驗(yàn)2.1冷凍鹽水水質(zhì)情況及系統(tǒng)特

3、點(diǎn)橡膠廠水冷車間14工段一l2冷凍鹽水水質(zhì)情況如下:cl含量:100,00oppm190,000ppmca含量:55000ppm85000ppmmg含量:忽略不計(jì)ph值:7.58.4此系統(tǒng)主要特點(diǎn)是ca和cr含量高,水質(zhì)偏堿性,腐蝕性強(qiáng).2.2試驗(yàn)藥劑:針對(duì)鹽水系統(tǒng)特點(diǎn),為開發(fā)出耐氯性能優(yōu)良的鹽水緩蝕配方,我們?cè)谛D(zhuǎn)腐蝕掛片儀上,采用碳鋼試片,對(duì)具有不同緩蝕性能的水穩(wěn)劑做了大量的篩選工作,其中包括鈍化膜型緩蝕劑:鉻酸鹽,亞硝酸鹽,鎢酸鹽;沉淀膜型緩蝕劑:聚磷酸鹽,鋅鹽以及有機(jī)膦酸鹽蘭化科技1993年12月h2一dp,atmp,pc一603等多種緩蝕藥劑.在篩選過程中我們發(fā)現(xiàn),任何一種藥劑單一使

4、用在鹽水系統(tǒng)中,不僅投加量很大,而且緩蝕效果不理想.如果兩種或多種具有不同緩蝕效果的藥劑復(fù)合使用,則緩蝕效果很好.經(jīng)過對(duì)上述眾多藥劑的復(fù)配篩選,我們得出鉻酸鹽,鋅鹽和硅酸鹽復(fù)合使用,對(duì)冷凍鹽水具有很好的抗蝕性能.下面就對(duì)這三種藥劑進(jìn)行重點(diǎn)考察試驗(yàn).2.3試驗(yàn)條件試驗(yàn)裝置:旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片儀試驗(yàn)用水:水玲車間14工段一12冷凍鹽水試驗(yàn)溫度:常溫試驗(yàn)時(shí)間:72小時(shí)試驗(yàn)轉(zhuǎn)速:95轉(zhuǎn)/分(線速度:1米/秒)試驗(yàn)試片:2o碳鋼試片3試驗(yàn)結(jié)果與討論3.1腐蝕牢比較na2sio3,zn,na2cr2o三藥劑復(fù)配試驗(yàn),腐蝕率比較結(jié)果見表1.衰1腐蝕率比較藥劑配比腐蝕率(ram/a)空白0.4783na2sj031

5、0appm00951na2sj0a+乙10appmbppm0.0897na2sio3+8appm:bppm0.0766na2sios+zppmppm0.1378na?s0s+z抖+na2cr2o75appm;bppmcppm00348na2sa+z+na2cr2ot4appmbppmcppm0.0410na2sio3十+n2cr2o73appm;bppmcppm0,071lna2s0s+z+n2cr20t2appm;b/sppmc/1ppm0,0785由表1可知,nasio單獨(dú)與zn復(fù)配,有一定的緩蝕佛同效應(yīng),其腐蝕率比單一使用nasio要低,但效果不明顯.當(dāng)na2sio3,zn,na2cr2

6、o三者復(fù)合使用,則協(xié)同效應(yīng)明顯增強(qiáng),腐蝕率急劇下降.這主要是因?yàn)閦n和nasio.均是沉淀膜型緩蝕劑,當(dāng)它們復(fù)配時(shí),與金屬結(jié)合不太緊密.而nacro是一種鈍化膜型緩蝕劑,它單獨(dú)使用時(shí)在金屬表面形成一層薄而致密的保護(hù)膜且與金屬結(jié)合緊密,因此它的加入改變了金屬表面膜的特性,提高了膜抵抗cr滲入的能力,因而緩蝕效果明顯增加.上述三藥劑中,nasio是一種較成熟的緩蝕劑,它不但與zn復(fù)合使用有較好的緩蝕效果,而且無毒,價(jià)格低廉.適當(dāng)提高它的投加量不會(huì)使成本增加和危害環(huán)境.zn與nacro雖有很好的緩蝕作用,但兩者有一定的毒性.,一根據(jù)我國(guó)對(duì)工業(yè)用水的排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:zn<5ppm,cr<0.

7、5ppm.因此在確保緩蝕效果的前提下,試驗(yàn)結(jié)果確定zn投入量為bppm,na:cr2o投入量為cppm(其中cr含量為0.397ppm為宜).3.2不同ph值下三元配方的緩蝕性能將玲凍鹽水調(diào)成不同ph值考察復(fù)合配方對(duì)鹽水的抗蝕性能,結(jié)果見表2.第1l卷第4期蘭化科技裹2不同ph位下量舍配方鷹蝕率比較試驗(yàn)號(hào)123鹽水ph5.06o7.08.000腐蝕率0.38560.34550.1035009870.1771(mm/a)*試驗(yàn)配方為na2sioa:zn抖inar0=(25)aibc由表2可見,在ph值為78時(shí),緩蝕效果最好.ph值增高,會(huì)引起zn的沉積,阻礙陰極緩蝕作用的發(fā)揮.ph值太低,溶液呈

8、酸性,加速ci對(duì)膜的侵蝕,降低了nasio.的抗蝕性能,最終導(dǎo)致緩蝕效果差,腐蝕率增高.據(jù)檢測(cè),水冷車間冷凍鹽水的ph值為7.58.4,正處于此復(fù)合配方要求的最佳區(qū)間,藥劑效果將不會(huì)受影響.3.3藥量衰減試驗(yàn)為保證鹽水緩蝕藥劑對(duì)碳鋼試片的持續(xù)保護(hù)作用,鹽水中必須要有一定濃度的緩蝕劑,當(dāng)藥劑濃度降低到一定程度時(shí),其抗蝕性能必然明顯下降.我們?cè)谛D(zhuǎn)掛片儀上,對(duì)na:sio;,zn,nacro的藥量衰減作了定時(shí)分析,結(jié)果見圖1,圖2.54-盲寶0藹櫥2時(shí)問(h)圉1zn噩nat207舍囊藏曲線從圉1,圖2可以看出zn的藥劑量隨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)而衰減緩慢,當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)至72小時(shí)鹽水中仍有3ppmznna:sio

9、.藥劑衰減速度較zn為快,72小時(shí)檢測(cè)僅剩余8ppm而nacro藥劑的衰減則呈直線下降趨勢(shì),當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)至72小時(shí)已消耗完畢.因此,在實(shí)際運(yùn)行中.為維持鹽水中含有一定濃度的緩蝕劑,保證緩蝕效果,必須定時(shí)進(jìn)行藥劑含量的分析,以便及時(shí)補(bǔ)充藥劑用量.時(shí)間(h)圉2na28io$吉量囊蠢曲線3.4最佳配方的選擇由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們得知nasio,zn,nacrzo三藥劑復(fù)合使用時(shí)可延緩冷凍鹽水對(duì)設(shè)備和管道的腐蝕作用.在確保緩蝕效果的前提下,我們考慮到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保要求,推薦以下配方供生產(chǎn)試用na2sio32a一5appmzn4/5bbppmna2cr2o71/2ccppm4冷凍鹽水緩蝕劑工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)4.1現(xiàn)

10、場(chǎng)掛片監(jiān)澳0冷凍鹽水緩蝕劑在14工段投入使用后,為考核其實(shí)際應(yīng)用效果,我們?cè)谠囼?yàn)現(xiàn)場(chǎng)掛入檢測(cè)試片.分期分批進(jìn)行腐蝕率測(cè)定,測(cè)定數(shù)據(jù)見表3.蘭化科技衰3現(xiàn)場(chǎng)掛片庸蝕蕞牢測(cè)定試驗(yàn)中的緩蝕能力進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見表4.監(jiān)測(cè)時(shí)間掛片材質(zhì)試片失重腐蝕率批號(hào)(天)(鉬)(g)(mm/a)i3520oo162o.ol25第一批6820o.oz840.00929o20o.o281o.oo72272o0.008500076第二批7220003110.010227icr18n】9000010.0001注:失重?fù)?dān)腐蝕率數(shù)據(jù)均取平均值從表3可以看出,鹽水現(xiàn)場(chǎng)碳鋼監(jiān)測(cè)掛片的最高腐蝕率僅為0.0125,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石化總公司0.

11、125mm/a的腐蝕率指標(biāo),不銹鋼監(jiān)測(cè)試片中的腐蝕率為0.0001mm/a,亦低于0.005mm/a的腐蝕率指標(biāo)4.2現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢景情況冷凍鹽水緩蝕劑自1992年2月份在工業(yè)鹽水中應(yīng)用以來,各車間反應(yīng)情況良好,設(shè)備運(yùn)行正常.1992年7月底水冷車間停車檢修,我們對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)鹽水蒸發(fā)器內(nèi)的碳鋼蛇管進(jìn)行檢查.檢查結(jié)果是:蛇管外表面無腐蝕,無銹瘤,無結(jié)垢,外表非常光精.另外,從現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)鹽水的外觀觀察,加藥前,鹽水非常渾濁并呈深紅色,加藥運(yùn)行一段時(shí)間.鹽水濃度明顯降低,顏色逐漸變?yōu)闇\紅色.這是由于系統(tǒng)投加緩蝕劑后.冷凍鹽水對(duì)設(shè)備的腐蝕明顯減輕而使鹽水中鐵離子含量顯著下降所致.4.3緩蝕效果對(duì)比為進(jìn)一步了解鹽水緩蝕劑在不同試驗(yàn)條件下的緩蝕效果,現(xiàn)將其在小試研究和工業(yè)寰4不同試驗(yàn)條件下復(fù)臺(tái)緩蝕荊的蠼蝕鼓果小試研究工業(yè)試驗(yàn)空白鹽水o.4o5系統(tǒng)投藥前o.3o.5加藥鹽水o.04o.05系統(tǒng)投藥后<o.oi25從表4得知.復(fù)合鹽水緩蝕劑在工業(yè)試驗(yàn)中的緩蝕效果比在小試研究中顯示的緩蝕效果優(yōu)異得多.鹽水系統(tǒng)在投藥前,現(xiàn)場(chǎng)掛片的腐蝕率0.3o.5mm/a;系統(tǒng)投藥后,現(xiàn)場(chǎng)掛片的腐蝕率明顯下降,試片腐蝕率只有投藥前的1/30-1/505結(jié)論a.三元復(fù)合冷凍鹽水緩蝕劑,