无磷阻垢缓蚀剂 ZH800WS 的应用

Posted 2023-01-13 冷却器

篇首语：行是知之始,知是行之成。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了无磷阻垢缓蚀剂 ZH800WS 的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

曾凡亮1，吴宇峰1，杜林琳2，金进峰2(1.武汉石油化工厂设备监测防护中心，湖北武汉430082；2.武汉石油化工厂供水车间，湖北武汉430082
无磷阻垢缓蚀剂ZH800WS是武汉石油化工厂设备监测防护中心研制的绿色环保水处理药剂。该药剂于2004年8月在武汉石油化工厂第三循环水场(以下简称“三循")进行了工业应用试验。ZH800WS以WLH-2无磷缓蚀剂、丙烯酸/2-甲基-2-丙烯酰胺基-丙磺酸共聚物、水解聚马来酸酐、荧光示踪剂等主剂和其他添加剂按一定比例复配而成。其中WLH-2无磷缓蚀剂已获得国家发明专利，其主要组分为羧酸酰胺磺基甜菜碱两型表面活性剂，由脂肪酸与脂肪二胺类衍生物等在特定条件下合成配制而成。无磷预膜剂由WLH-2、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌、钼酸钠、苯并三唑、苯甲酸钠等组成。
三循主要供1.0×105t聚丙烯等装置冷却用水，保有水量1500m3，循环水量2800-3500m3/h，原使用的水处理药剂为磷系配方ZH343SJ。系统补充水水质见表1。该水质属强腐蚀型水质，但浓缩倍数>2.5时有结垢倾向。该系统中使用的板式换热器出水温度高，易结垢，对水处理药剂的性能要求高。

1试用前的准备工作
1.1设备安装
为达到无磷阻垢缓蚀剂的应用条件，准确控制循环水中药剂浓度，安装了YL-100自动加药控制系统，实现了循环水药剂投加和浓度自动控制。
1.2系统清洗预膜
ZH800WS试用前对循环水系统进行了清洗预膜，达到无磷阻垢缓蚀剂使用的系统状况和水质条件。预膜过程中使用了自行研制的无磷预膜剂YM615WS。
1.3转入正常运行
系统清洗预膜后，水质、水量达到控制标准时直接投加ZH800WS，使水中ZH800WS的质量浓度控制在90--110mg/L范围内，对应的荧光值为4.0--5.0。
2试验中的问题
(1)自动加药控制系统进样管位置设置不合理。循环水流过自动加药控制系统的荧光仪，可以准确检测出水中药剂质量浓度。若进入仪器水样中存在
气泡，荧光仪检测结果将偏大，自动加药控制系统不能正常控制药剂浓度。
荧光仪前端循环水输水管管径大、管路长，而仪器进样管管径小、流量小，如果水样全部通过仪器，监测数据则滞后现场约2h。设置旁路阀将输水管中的大部分循环水导入冷水池，当旁路阀开度控制不当时会有空气进入荧光仪，导致荧光仪采集错误数据。将样品输入软管的接口换至输水管的中下部，软管中水处于全充满状态，可避免气泡进入荧光仪。
(2)运行操作人员培训不够。现有操作主要靠技术人员进行，操作人员没有系统地学习自动加药控制系统的使用方法、维护方法，也不太了解ZH800WS的性能。新药剂、仪器在三循使用过程中出现的异常问题不能得到及时处理，影响自动加药系统的正常工作和循环水水质稳定。要加强对循环水系统操作人员相关知识的培训，进行岗位练兵，提高操作技能和故障判别能力。
3试验结果与讨论
3.1循环水水质稳定
在ZH800WS试用期间，循环水水质稳定。特别是2005年2月以来，循环水浓缩倍数一直稳定在3.0以上，连续两个月没有对旁滤池进行反冲洗。ZH800WS试用期间的水质数据与使用磷系水处理剂的历史同期进行比较，结果见表2。新药剂与加药技术的改进，提高了循环水的浓缩倍数，有利于减少新鲜水的消耗量，降低循环水的生产成本，降低污染
物的排放量。

ZH800WS使用1年多以来，三循凉水塔壁完全无苔藻附着，体现了ZH800WS的绿色环保性能。
3.2系统腐蚀结垢监测结果
3.2.1腐蚀监测结果
为更全面地了解试验期间循环水系统腐蚀状况，在使用常规监测换热器监测的基础上，在循环水系统积水池、冷水池同时挂片。2005年3月监测数据见表3。

可以看出，全方位的腐蚀监测结果都完全控制在指标范围内，多次监测结果显示，监测换热器热水出口试片的腐蚀速率低于冷水入口试片；室内药性能测试结果也显示，当药剂质量浓度为100mg/L、温度低于80℃时，试片腐蚀率随着温度的升高反而降低，说明ZH800WS的高温缓蚀性能较好。历史同期腐蚀结果比较见表4。

在无磷阻垢缓蚀剂ZH800WS使用期间，试管和试片的腐蚀率都明显低于使用磷系阻垢缓蚀剂ZH343SJ的历史同期，说明ZH800WS的缓蚀性能优于ZH343SJ，更适合三循使用。
3.2.2结垢监测数据
使用传统的循环水系统结垢状况监测方法———黏附增重法，通过测定与现场冷却器相同运行工况条件的监测换热器试管的积垢量，计算单位时间、单
位换热表面垢沉积量—--黏附速率。
(1)黏附速率。监测结果显示，ZH800WS试用期间，黏附速率全部在控制指标范围内，优于对比期黏附速率的控制水平(见表5)。

(2)垢的状态及组成。试管中垢样一般呈松散状，大部分可用物理方法刷洗清除，也易用酸清洗。试用7个月来，垢样中各组分的含量分布状况基本一致，垢样分析结果见表6。

垢样中SiO2的含量较其他水场及三循其他时段的监测值偏高，主要是ZH800WS试用期间，水场附近新建氮氧站施工，有灰尘进入循环水系统。垢样中其他组分的分布比较均衡，无特别之处。
(3)板式冷却器结垢调查。1.0×105t聚丙烯装置易结垢的板式冷却器有：E-502、E-803、202。在E-换用ZH800WS以前，每年清垢3次，结垢主要发生在夏季高温季节；2004年12月底拆开后结垢情况与往常一样。2004年E-803共清垢2次，上半年和下半年各1次，垢型和垢厚无差异。
无磷阻垢缓蚀剂ZH800WS在三循试用期间，在浓缩倍数显著提高的情况下，没有发生因冷却器结垢而影响装置正常生产，冷却器结垢与黏附速率
监测数据一致。
3.3基础管理数据
ZH800WS应用期间的水耗、药耗与历史同期比较见表7。

4经济技术分析
4.1直接经济效益
由基础管理数据分析，水处理药剂消耗量增加的比率较大，药剂费用有所增大。直接以三循使用费用计算，每年循环水场运行时间365d，平均循环水量3153m3/h，新鲜水价格1.5元/m3，ZH343SJ单价15000元/t，ZH800WS单价18000元/t，液氯单价1900元/t。有关费用比较见表8。

使用ZH343SJ时旁滤池清洗频次多、浓缩倍数低，新鲜水、液氯消耗量大；使用ZH800WS时药剂费用高，仅从三项费用看，三循使用无磷阻垢缓蚀剂年费用增加9.97万元，相当于每吨循环水增加费用
0.0036元。根据2005-01—2005-04药剂消耗量
统计结果，加强循环水系统水质管理，提高操作工的操作技能后，ZH800WS的消耗量有逐月降低的趋势，药剂费用有下降空间。
4.2间接经济效益
(1)提高生产装置经济效益。使用ZH800WS无磷阻垢缓蚀剂，装置冷却器结垢状况得到改善，有利于提高冷却器的换热效率，降低能耗；减少非计划停工次数，减少设备维修费用和装置停工(设备停用)带来的经济损失，间接提高生产装置的经济效益。
(2)延长设备使用寿命。使用无磷阻垢缓蚀剂ZH800WS有利于降低冷却器、循环水管线的腐蚀，延长设备的使用寿命，减少设备更换费用。
(3)环保效益。使用ZH343SJ，仅三循系统每年向排污水体排放磷酸盐(以PO43-计)920kg，增加了水体中的营养成分。ZH800WS是全无磷水处理阻垢缓蚀剂，排污对水体污染小，对水体生态保护意义重大。
(4)社会效益。ZH800WS适用于对磷含量有严格限制的电子工业冷却冲洗用水及其他特殊工艺用水。用来代替进口的同类药剂，具有价格优势。
5结论
无磷阻垢缓蚀剂ZH800WS在三循的试用效果好，主要体现在：
(1)循环水水质稳定，浓缩倍数有较大的提高，体现了武汉石化循环水处理药剂研制、开发水平较高，循环水管理水平也有较大的进步。
(2)循环水系统平均腐蚀速率仅0.047mm/a，好于使用磷系水处理剂的水平，接近最好级控制标准。
(3)系统结垢状况也有一定的改善，在浓缩倍数提高的情况下，黏附速率还有较大幅度的下降。
(4)试验期内水处理费用增大，无直接经济效益，但间接经济效益可以预见；对环境保护有重大贡献，社会效益显著。