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',李常青2 ,刘发强2 ,江岩* ,刘志花”,张伟3(1.天津大学化工学院,天津3002;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π为阻垢剂,有机磷酸I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1 286.5 mg/L、旅缩倍数为6.0、pH值为7.5-8.5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6. 236 1 mg/(cm2●月),极限污垢热阻为2.44x10-*(m*.h. C)/],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;綬蚀剂;加酸中圈分类号:TE 992.2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-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(LSI) ,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表2不同k值时的水质情况所使用的复合药剂配方(LSH -412)在循环水缓pH值蚀、阻垢等方面具有一定的优良性能,但与国外7.-0.264.08.92.58先进的水处理技术1(k-般为6.0~20. 0)相2.08.21.175.09.02.98.02.196.09.13.31比,还有较大差距。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h值,已成为兰州石化节水工作2.0时,水质倾向结垢;当ht 值达到6.0时,LSI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h值2393.4 mg/L,结垢严重。另外,随着k值的提由原配方(LSH -412)所适用的3.0提高至6.0。高,循环水中其他有害离子(如CI ,SO2 )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一定的腐蚀性。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》?中的“碳酸钙阻垢法"、“旋转挂片失重法”、“循环水动态模拟试验法”规定进行。表1原水水质分析结果mg/L项目.数值I项目敷值总硬229.0总溶固519.1收稿日期:2007 -08 -20;修回日期:2007 -09 -26总碱152.9cl40.8作者简介:扬岳(1970-),男,河南南阳人,高级工程师。从Ca2*136. 2so?-98.5事工业冷却水与废水处理技术研究工作。第2期杨岳等.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I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13-41。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CaCO,的阻垢率水的pH值为9.0,k值为1.5,Ca*, HCO;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300 mg/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- -定量的酸，以降低水中的总碱度,从表3几种复合分散剂的分散性能药剂分散剂质量浓度/(mg.L")阻垢率而减轻强结垢倾向对阻垢剂的压力。。聚马来酸酐聚丙烯酸(CaCO,)/%2.2缓蚀试验结果1 10-2536.2-58.1循环水加酸后,水的pH值降低,其腐蚀性增2 0 10-2525.5-46.0强。另外,随着循环水k值的提高,水中NO; ，6-15 4-1045.3-63.26-15 04-1040.1 -60.8NO2 ,Fe2* ,S02等有害离子和工业泄漏介质(如10-2030.2-53.54-10 43.0-58.1氨、油、硫化物等)的浓度也随之成倍增加，这就6~1538.5-56.2为水中菌藁的繁殖提供了充足的营养，而菌藻的10-2531.0-51.7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7.5~8.5)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表5几种复合药剂的缓蚀试验结暴的协同分散阻垢效果更为突出。所以,选定这二者腐蚀率/(mm.a")缓蚀率/%作为复合阻垢分散剂。但是在处理高硬水质时,分LSH - 301/Zn*/有机磷酸10.019097.58散剂还不足以完全阻止污垢的析出,因此,还需要LSH - 301/Zn2+/有机磷酸I0.016397.93LSH - 301/Zn2*/铜缓蚀剂10.012098.47添加具有晶格畸变能力的有机磷酸51。LSH -301/2n2* /钢缦蚀剂I0.039594. 97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pH值为9.0,k值为1.5,Ca2* ,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800 mg/L) ,并与原配方ISH -412型药生成不溶性的沉积膜，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,起到缓蚀作用;同时,有机磷酸是阴阳极混合过程缓蚀剂,其溶表4几种复合阻垢剂的阻垢试验结果于水后依靠分子结构中体积较大的疏水基团,吸附质量浓度/(mgL心)嗨A秦丙荣发有机鼻有机磷LSH- (ocC3)/在金属表面形成吸附膜状物,改变了金属的表面性12%质,阻止溶解氧等去极化剂向金属表面扩散,起到6-15 4-10 5 4-10649.2缓蚀作用。这3种复合药剂利用缓蚀剂不同的成≤51.9662.3膜特点,在金属表面形成优势互补的保护膜,从而6-15 4-10 56-1≤66.9.0 6~15≤53.7达到良好的缓蚀效果”。综合考虑,最终选择有0 21 -55≤S0.2机磷酸I及锌盐作为缓蚀剂,这是因为有机磷●182.石化技术与应用第26卷酸I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》21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LSH-LSH-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) C,a.针对黄河兰州段水质的特点,以磺酸类共蒸汽温度为(100+1) C,药剂用量为60 mg/L,聚物、聚丙烯酸、磷羧酸盐和有机磷酸I为阻垢系统水循环量为600 L/h,运行时间为360 h,水剂、有机磷酸I和锌盐为缓蚀剂,复配出LSH-系统pH值为7.5~8.5,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1 286.5 mg/L、k值为铝、不锈钢等。动态模拟试验结果见表7。6.0,pH值为7.5~8.5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-----3.面光亮,无明显的腐蚀、点蚀现象,表明LSH-416型复合药剂的阻垢缓蚀性能优异。sDb.利用LSH-416型水处理药剂,并向循环I0TD”蒸汽T水系统中投加一定量的酸,以降低水质结垢对水空气处理药剂的负担,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少排污。1-水箱;2-冷却塔;3-补充水槽;4-转子流量计;5- -挂片槽:6-监测换热器;7一流量调节阀;8- -流量自控系统;9一引风机;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，2002:42 -46.表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:中国石项目化出版社1993:42 -429.pH值8.2785.0[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/(uS.cm-')2561.0so;-579.3论[J].工业水处理2004,24(2):1 -4.p/(mg.L")C1-260. 8[4]李凡修,辛焰.共聚物类阻垢剂的研究进展[J].工业水处理，总硬1286. s总贼2000,20(3);7-10.[5]闫岩,杨样领.含磺酸共聚物作为阻垢分散剂的技术现表7动态模揿试验结果状[J]. 工业水处理,1993,13(4):7 -11.[6]张俊玲,李映川,刘国晶高硬水质的水处理技术[J小]工业水第一系统第二系统腐蚀率/(mm7处理,2004 ,24(5):72 -73.碳钢试管0.0217 0.0221[7]杨岳,王树勖,陈玉荣.高硬高碱循环冷却水的处理[J].工业用水与废水,004 ,35(2) :26 -28.碳钢试片0.0182 0. 0190黄铜试片0.0006 0.0004紫镧试片0.0005 0. 0005相关文献链接:铝试片0.0009 0.001 0[1]张冰如,李风亭，一种用于处理循环冷却水的低磷环保型复不锈钢试片0.0012 0.001 0合缓蚀阻垢剂及使用方法:中国，200610117070 0[P].污垢沉积速率/(mg.cm-2●月十)6.2361 9. 301 22007 -03 -21. .极限污垢热阻x10*/(m2 .h.它2.444.68[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●183.合缓蚀阻垢剂:中国,200610026452.2[P].2006- 10 -25.2004,18(12) :22 -24.[3]刘水昌,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兖进程[J].净水技术2006 ,25(6);16 -20.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]周晓憊,孙咏红.循环冷却水阻垢剂的研究现状及展望[J].性能的试验研究[J].热力发电,2006 ,35(7) :56 -s9.辽宁化工,2003 ,32(12) :521 -524.[s ]张治宏,王彩花,王晓昌阻垢荆的合成与性能研究[J].酉[11]马欣,李本高，吴晓东.一种用于处理循环冷却水的复合缦安工业学院学报,2005 ,25(5) :455 -459.蚀阻垢剂:中国,01009.2[P] 2001 -08 -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 inhibitons for cooling water冷却水处理中的应用:中国.20310115027.7[P].2005-system[J]. 材料与环境,2001 ,50(1):3 -7.05 -25.[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[J].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[J].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 -38.Development and application of circulating watertreatment agent LSH -416Yang Yue'2 ,Li Changqing' ,Liu Faqiang ,Jiang Yan' ,Liu Zhihua2 ,Zhang Wei?(1. Chemical College of Tianjin University ,Tianjin 300072 ,China;2. Lanzhou Petrochemical Research Center ,PetroChina ,Lanzhou 730060 , China)Abstract:Aiming at the serious scaling situation ofted water could meet the need of circulating waterYellow River water in Lanzhou area, the LSH - 416quality standard, the fouling sedimental rate waswater treatment agent was compounded by using sul-6.236 1 mg/(cm2 ●month) , the critical fouling re-foacid polymer, polyacrylic acid, carboxylate phossistance was 2.44x 10-*(m2.h. C)/J, while thephate and organophosphate I as scale inhibitor, or-surface of the specimens of various metal materialsganophosphate I and zinc salts as corrosion inhibitor.were bright, and had no significant corrosion ,pittingThe results of dynamic simulation pilot tests showedphenomenon.that a8 LSH -416 agent was used to treat the waterKey words: cireulating cooling water; concentra-with total hardness 1 286. 5 mg/L ,concentrating rateting rate; scale inhibitor; corrosion inhibitor ; adding.6.0,pH value 7.5 -8.5, all the indexes of the trea-acid●读者.作者.编者●:下期要目●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C,加氢石油树脂生产中的应用●连续酯化法制备1,6-已二酸二甲酯●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●酰胺化聚丙烯酸高碳醇降凝剂的研制及应用●石脑油组分抽提重组提高裂解烯烃与重整芳烃收率●土壤中石油类污染物的自然降解●炼油厂副产低碳烃及低辛烷值油品的裂解性能评价●乙烯装置工艺水水质优化●超声波对油砂的分离作用●生物酶降解聚合物钻井液