循環(huán)冷卻水處理配方的改進(jìn)

1、循環(huán)冷卻水處理配方的改良摘要：針對化肥廠原用水穩(wěn)劑Z851在現(xiàn)場應(yīng)用中暴露的問題，從挑選單劑開場，經(jīng)過試驗(yàn)，研制出以有機(jī)膦、磺酸鹽類共聚物、鋅等為主劑的水穩(wěn)劑Z981B?，F(xiàn)場應(yīng)用證明：Z98lB水穩(wěn)劑綜合性能遠(yuǎn)優(yōu)于原來的相磷鋅系水穩(wěn)劑，碳鋼試管平均腐蝕速率0.0368/a，粘附速率11.06，適用于目前化肥循環(huán)水運(yùn)行狀況，有優(yōu)良的緩蝕阻垢性能。關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定劑緩蝕阻垢1化肥循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀我公司化肥廠循環(huán)水系統(tǒng)原用水穩(wěn)劑Z851是公司研究所于20世紀(jì)80年代初期針對當(dāng)時(shí)化肥系統(tǒng)運(yùn)行工況研制開發(fā)的一種鉬磷鋅系水穩(wěn)劑。該水穩(wěn)劑對當(dāng)時(shí)化肥廠的水處理起到了一定的積極作用。但隨著時(shí)間的推移

2、，化肥循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行工況和水質(zhì)狀況都起了一系列的變化，Z851在應(yīng)用中日漸暴露其缺乏，其主要表現(xiàn)為：缺少對銅換熱器的緩蝕才能，碳鋼腐蝕嚴(yán)重，結(jié)垢現(xiàn)象也較為突出，局部高溫水冷器夏季有冷卻不下來的現(xiàn)象，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)超標(biāo)嚴(yán)重。表1、表2分別是化肥廠使用Z851水穩(wěn)劑條件下現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和水冷器垢樣分析結(jié)果。從表2數(shù)據(jù)來看：銅和不銹鋼水冷器垢樣中的結(jié)垢因子a+g+P22都在40以上，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20以上，說明循環(huán)水系統(tǒng)中結(jié)垢和鋅鹽沉積都相當(dāng)嚴(yán)重1；而碳鋼水冷器垢樣中的Fe23含量又反映出碳鋼的腐蝕也是不容無視的，從表1數(shù)據(jù)又同時(shí)印證系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕的嚴(yán)重性。這說明使用Z851水穩(wěn)劑，其緩蝕阻垢性能都已遠(yuǎn)

3、不能滿足目前化肥循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為此研制開發(fā)新型水穩(wěn)劑勢在必行。2新型水穩(wěn)劑的實(shí)驗(yàn)室研制化肥廠循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水有兩種水源：水庫水和河道水，詳細(xì)水質(zhì)數(shù)據(jù)見表3，一般現(xiàn)場使用時(shí)是一種水源單獨(dú)補(bǔ)加，當(dāng)某種水源供水缺乏時(shí)，再換用另一種水源，但兩種水都是超低硬度、低堿度的強(qiáng)腐蝕性水，經(jīng)濃縮57倍后，仍有一定的腐蝕性，又呈現(xiàn)較強(qiáng)的結(jié)垢趨勢，這對開發(fā)新水穩(wěn)劑提出了更高的要求，要求其不僅有優(yōu)良的緩蝕性能，同時(shí)有很好的阻垢分散性能。表化肥廠近兩年現(xiàn)場監(jiān)測試管數(shù)據(jù)年份碳鋼試驗(yàn)銅試驗(yàn)腐蝕速率a-1粘附速率()腐蝕速率a-1粘附速率()19980.226818.2219990.247329.170.222

4、910.58總公司標(biāo)準(zhǔn)0.075150.00515表現(xiàn)場水冷卻器垢樣分析結(jié)果1999年月現(xiàn)場采樣%水冷器號材質(zhì)垢組分(550灼減)(950灼減)(酸不溶物)(a+g)(P25)(Fe23)(Al23)(Zn)(u)總計(jì)0103-E2碳鋼11.471.988.063.0410.6560.183.823.770.01102.94112-KE1碳鋼10.671.366.141.878.2666.752.531.110.0498.74111-K1E3銅15.21.83.1512.1434.014.0415.0223.830.33109.54117-K1E1不銹鋼17.972.440.9415.8929

5、.361.688.5822.790.0299.7表3兩種水源的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)分析工程水庫水河道水總硬度(a3)/(gL-1)23.455.0總堿度(a3)/(gL-1)16.031.2鈣硬(a3)/(gL-1)16.634.4PH值7.216.89(1-)/(gL-1)8.8536.3(S42-)/(gL-1)15.534.2電導(dǎo)率/S-2112.0244.0總?cè)芄?(gL-1)72.3167.5濁度/(gL-1)1.01.22.1水穩(wěn)劑配方確實(shí)定對Z851配方中的單劑及配比進(jìn)展了詳細(xì)分析，同時(shí)針對其在現(xiàn)場應(yīng)用中所表現(xiàn)的缺乏，認(rèn)為配方本身存在的主要缺陷為：缺少銅緩蝕劑；配方中所用有機(jī)磷性能欠佳，

6、存在一定程度的分解，分解后藥效降低；沒有較好的阻垢分散劑來適應(yīng)高濃縮倍數(shù)運(yùn)行。根據(jù)分析我們進(jìn)展了新型水穩(wěn)單劑的挑選，優(yōu)選了有機(jī)磷竣酸、磺酸鹽類共聚物及銅緩蝕劑苯驕三氮挫，同時(shí)復(fù)配一定的鋅鹽。根據(jù)優(yōu)選的單劑，進(jìn)展單劑間不同比例的復(fù)配，共試驗(yàn)了38個(gè)配方，其中14個(gè)配方的不預(yù)膜試片的腐蝕速率低于.a。初選得到的14個(gè)配方，進(jìn)展屢次試驗(yàn)，各配方的腐蝕速率見表4。表4不同配方的腐蝕速率及緩蝕率配方單劑配比腐蝕速率/a-1緩蝕率/%(有機(jī)膦羧酸)/%(磺酸鹽類共聚物)/%苯駢三氮唑)/%(Zn2+)/%146280.039097.62681100.034697.9312102120.015099.148

7、123150.035797.851015160.031898.06128380.027798.376152100.017498.988125120.036697.791083150.042497.4101210160.020798.711612280.026098.4128153100.024498.61310153100.017598.9148121100.027498.3空白1.62500.00Z981B的組成：有機(jī)瞵HEDP、有機(jī)瞵羧酸、苯駢三氮唑、磺酸鹽類共聚物、鋅鹽。由表4可知：，7，13配方在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)均有非常優(yōu)異的緩蝕效果，綜合考慮藥劑的穩(wěn)定性、各單劑間的協(xié)同性以及藥劑本錢等

8、條件，最終選擇7號配方，命名為Z981B。2.2配方性能評定試驗(yàn)2.2.1緩蝕性能試驗(yàn)試驗(yàn)水質(zhì)：現(xiàn)場補(bǔ)充水，采用水庫水。試驗(yàn)條件：溫度50，試片為1型20碳鋼和紫銅，試片不經(jīng)預(yù)膜。運(yùn)行過程中試驗(yàn)水自然濃縮，試驗(yàn)結(jié)果見表5。表5不同投加量的Z981B對碳鋼和銅的腐蝕速率Z981B投加量/gL-1腐蝕速率/a-1銅腐蝕速率/a-1600.63880.00751000.03650.00571200.02490.00481500.02210.00332000.01710.0021試驗(yàn)說明：Z981B水穩(wěn)劑投加量越高，緩蝕性能越好，當(dāng)投加量高于120gL時(shí)，緩蝕效果優(yōu)良，綜合考慮Z98lB的其它性能，Z

9、98lB的使用投加量選擇為150gL。2.2.2靜態(tài)阻垢試驗(yàn)由于水穩(wěn)劑為有機(jī)磷鋅類，因此阻垢性能不僅要考慮阻碳酸鈣性能，同時(shí)還要考慮阻磷酸鈣和穩(wěn)鋅性能。Z98lB試驗(yàn)投加量都為150gL。試驗(yàn)結(jié)果對碳酸鈣的阻垢率為99.2，對磷酸鈣的阻垢率為98.7，對鋅離子的穩(wěn)定作用為94.8。2.2.3藥劑穩(wěn)定性試驗(yàn)藥劑在水中停留時(shí)間長，受熱及氧化性殺菌劑的影響有可能分解而產(chǎn)生正磷，假設(shè)分解嚴(yán)重勢必會影響藥劑的性能。通過考察常溫、受熱50、受熱50并加氧化劑條件下Z98lB水穩(wěn)劑的分解程度，觀察水穩(wěn)劑的熱穩(wěn)定性和抗氧化性。Z98lB的投加量為150gL，水中總磷的質(zhì)量濃度為8.5g/L。試驗(yàn)采用蒸餾水，氧

10、化性殺菌劑采用強(qiáng)氯精三氯異氰豚酸，每天投加2gL。定時(shí)分析正磷濃度，試驗(yàn)結(jié)果見表6。表6藥劑的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)條件不同時(shí)間水中正磷/gL-1分解率0h24h48h72h96h120h144h168h常溫0.1410.1410.1690.1970.2110.2110.2110.2250.99500.1690.1830.1410.2250.1690.1550.1830.2250.6650且每天加強(qiáng)氯精2g/L0.2810.5910.6190.8160.9271.2241.2261.40713.2注:分解率%=(試驗(yàn)后正磷-試驗(yàn)前正磷)/8.5試驗(yàn)結(jié)果說明：Z98lB水穩(wěn)劑在常溫和50條件下，隨著

11、藥劑停留時(shí)間的延長，藥劑存在一定的分解，但分解率很低，參加強(qiáng)氯精后，分解程度有所增加，但影響不是很大，7d16h后的分解率只有13.2。說明Z98lB水穩(wěn)劑熱穩(wěn)定性和抗氧化性都較好。2.3動態(tài)模擬試驗(yàn)采用動模試驗(yàn)裝置對Z98lB的緩蝕阻垢性能進(jìn)展綜合考察，通過模擬消費(fèi)裝置現(xiàn)場條件來考察水穩(wěn)劑對碳鋼、銅的緩蝕阻垢性能。試驗(yàn)參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果見表7。表7動態(tài)模擬試驗(yàn)控制參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果工程碳鋼銅預(yù)膜Z981B投加量/gL-1400400預(yù)膜PH值7.07.57.07.5正常Z981B投加量/gL-1150150試驗(yàn)時(shí)間/h360360流速/s-111進(jìn)口水溫/03232蒸汽溫度/09910099100正

12、常運(yùn)行PH值7.58.57.58.5濃縮倍數(shù)/倍4.56.54.56.5掛片腐蝕速率/a-1水池0.01600.00084掛片器0.02440.0021試管腐蝕速率a-10.04160.0036試管粘附速率/12.767.21動態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果說明：Z98lB水穩(wěn)劑合適在模擬現(xiàn)場化肥廠循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)運(yùn)行條件下應(yīng)用。3現(xiàn)場應(yīng)用化肥循環(huán)水系統(tǒng)有川座涼水塔和1套自動加藥系統(tǒng)，總循環(huán)量為30000330003h，保有水量70003;，全廠共有水冷器百余臺，以碳鋼和不銹鋼為主，并有10左右的銅質(zhì)水冷器。冷卻水進(jìn)口溫度32，出口溫度42。循環(huán)水系統(tǒng)以通氯殺菌為主，輔以殺菌劑穩(wěn)定性二氧化氯和異噻唑啉酮。正常運(yùn)

13、行時(shí)現(xiàn)場主要控制指標(biāo)為；總磷810gL，PH7.58.5，濃縮倍數(shù)4.55.5?，F(xiàn)場監(jiān)測換熱器的腐蝕與結(jié)垢數(shù)據(jù)見表8。表現(xiàn)場檢測結(jié)果監(jiān)測時(shí)間碳鋼銅腐蝕速率/(a)粘附速率/腐蝕速率/(a)粘附速率/掛片試管掛片試管2000/30.01700.015811.440.00300.003111.442000/40.04890.048510.250.00250.00298.042000/50.00990.03128.410.00860.00674.412000/60.03710.056913.310.00330.00337.952000/70.061911.390.00287.502000/80.07460.014810.390.00120.00338.432000/90.05300.028412.250.00360.00387.96平均值0.04000.036811.060.00370.00377.96從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，Z98lB水穩(wěn)劑使用后，現(xiàn)場化肥循環(huán)水系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果都處于良好狀態(tài)，到達(dá)了原來化肥廠提出的廠生用要求。4結(jié)語Z981B水穩(wěn)劑采用了磷竣酸、多元磺酸共聚物等