高硬度、高碱度水处理剂ZH331HS的研究和应用

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篇首语:有学问和有知识的人是不同的。记忆造成了前者,哲学造成了后者。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了高硬度、高碱度水处理剂ZH331HS的研究和应用相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1 前言
中国石化有限公司洛阳分公司地处黄河流域,地下水质属于高硬度、高碱度水质,作为循环水补充水使用时,由于超高硬度、超高碱度,水的腐蚀性较弱,结垢性较强。在2000年以前已经使用ZH511HS加酸配方,由于该药剂是由A、B两种药剂构成,投加不方便,并且A与B浓度达到140mg/L,循环水中总磷含量高达12mg/L。使用该药剂存在以下问题:一是药剂消耗量大,使得循环水处理成本较高;二是加药劳动强度大;三是总磷含量高,容易滋生菌藻微生物,导致腐蚀增加、环境污染等产生。为了解决以上问题,我公司与石油化工科学研究院水处理中心共同合作,研究开发出加酸复合药剂ZH331HS,在炼油循环水厂运行三年多来,取得了满意的效果。
2 ZH331HS药剂的研究
2.1 补充水主要指标
pH值7.48,Mg2+156.0mg/L,Ca2+234.0mg/L,总硬390.0mg/L,总碱315.9mg/L,K+2.1mg/L,Cl-61.0mg/L,SO2-467.2mg/L。2.2 装置主要参数循环水量12600m3/h,保水量7000m3,蒸发水量120m3/h,补充水量126m3/h,总排污量6m3/h;给回水温差10℃。
2.3 采用加酸调节
pH值降低碱度循环冷却水补充水钙硬约234mg/L,总碱约316mg/L(均以CaCO3计,下同),这种超高硬度、超高碱度水质有很强的结垢倾向。浓缩2倍时,钙硬与总碱度之和已超过1000mg/L,大部分现有的水处理剂不能适应这种苛刻条件。因此,在高浓缩倍数下运行时,必须加酸降低碱度或预处理降低硬度。在循环水中加入H2SO4,能与水中CO2-3发生反应,降低了循环水的碱度,同时降低循环水的pH值,减少了结垢的倾向。
2.4 配方筛选
根据现场的水质情况,选用有机磷酸盐、多元醇磷酸酯、磺酸共聚物、锌盐等缓蚀剂和阻垢分散剂进行复配筛选配方。用H2SO4控制pH值7.5~8.5,经过多次初选和复选,筛选出阻垢缓蚀性能良好的高效复合性药剂ZH331HS。对于分散水中的CaCO3、Ca(PO4)2、CaSO4、Fe(OH)3、Zn(OH)2等效果很好。ZH331HS质量指标如下:外观为无色或浅黄色水溶液;固含量,≥35.0%;总磷(以PO3-4计),≥8.5%;正磷(以PO3-4计),≤3.0%;1%水溶液的pH值,1.5±0.5。
2.5 缓蚀性能试验
腐蚀试验采用中国石化总公司《冷却水分析和试验方法》中404法进行。采用现场水,控制不同的药剂投加浓度,实验期间用0.2mol/L的H2SO4控制不同的pH值,试片不预膜。实验结果见表1。

2.6 阻垢性能试验
阻垢试验采用中国石化总公司《冷却水分析和试验方法》中401、402方法进行。实验用水同上,控制不同的药剂投加浓度、不同的pH值,进行阻碳酸钙垢、阻磷酸钙垢及稳锌效果的实验。实验结果见表2。

结果表明:①将pH值控制在8.0~8.5,使用ZH331HS浓度为50~90mg/L时,碳酸钙阻垢率均在90%以上。②ZH331HS阻磷酸钙垢性能良好。③随着ZH331HS使用浓度升高,腐蚀速率Ⅰ降低,且在60~90mg/L范围内,腐蚀速率变化不大,低于60mg/L时,腐蚀速率大幅度增加。因此,我们在实际使用时控制ZH331HS浓度不低于60mg/L。④随着pH值升高,腐蚀速率Ⅱ降低,且pH值在7.8~8.5范围内,腐蚀速率变化不大,pH值低于7时,腐蚀速率大幅度增加。
2.7 应用ZH331HS动态模拟试验及旋转挂片情况
试管及试片用六偏磷酸钠加锌配方进行预膜处理,试验标准采用中石化标准。实验条件:①循环温差10℃;②循环水流速,1.0m/s;③试管、挂片材质,碳钢;④装置保水量110L。⑤试验浓缩倍数3~4,pH值7.5~8.5。动态模拟试验结果表3。

实验表明,pH值控制在7.5~8.5,药剂投加浓度70mg/L,浓缩倍数控制在3~4范围内,预膜试片和不预膜试片腐蚀速率均低于0.020mm/a,预膜试管腐蚀速率低于0.046mm/a,不预膜试管腐蚀速率接近0.075mm/a,粘附速率均小于15.0mcm。
3 现场应用
自2000年8月至2001年4月,使用ZH331HS配方,在第三循环水场进行8个月实验,腐蚀速率和粘附速率均达到石化集团公司的“很好级"标准。2001年5月在炼油循环水系统进行推广,在运行过程中根据现场实际情况对循环水控制指标进行了调整,经过调整后,生产装置运行良好,系统一直保持高负荷运行,浓缩倍数控制在3.5左右,现场挂片无明显腐蚀,腐蚀速率和粘附速率均达到石化集团公司的“很好级"标准。中间两次大检修打开换热器,各换热器内部无粘泥、无锈瘤、无结垢,局部流速低的位置和换热器介质温度高的有轻度结垢、腐蚀情况。换热器不需要任何清洗,节约了检修费用,年处理费用比原来降低了94.8万元。

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