低磷阻垢缓蚀剂的试验研究与工业应用李清

低磷阻垢缓蚀剂的试验研究与工业应用李清（中国石油化工股份有限公司金陵分公司水处理中心，江苏南京210033）［摘要］研制了一种低磷阻垢缓蚀剂，并将其应用于金陵公司循环冷却水系统，运行结果表明，系统各项指标均达到中石化技术标准的要求，并略优于原配方，可满足环保部门对磷的排放要求。［关键词］循环冷却水；低磷；阻垢缓蚀剂［中图分类号］TQ085+.412［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2011）03-0088-03Experimentalresearchandindustrialapplicationsofakindoflow-phosphorusscaleandcorrosioninhibitorLiQing（WaterTreatmentCenter，JinlingPetrochemicalCo.，SINOPEC，Nanjing210033，China）Abstract：Akindoflow-phosphorusscaleandcorrosioninhibitorhasbeenpreparedandappliedtothecirculatingcoolingwatersysteminJinlingPetrochemicalCo..Aftersixmonths’operation，everyindexofitmeetstherequire-mentsofthetechnicalstandardofSinopec，andisslightlybetterthantheoriginalformula，meetingtherequirementsofphosphorusdischarging.Keywords：circulatingcoolingwater；low-phosphorus；scaleandcorrosioninhibitor磷、氮是水体植物生长所必需的营养物质，如果水体中磷、氮含量过高，会造成水体富营养化，藻类等浮游生物爆发性繁殖，鱼类等生物大量死亡，并发生“水华”、“赤潮”等现象〔1〕。水体中过量的磷、氮主要来源于含磷含氮废水的大量排放。据统计，目前我国工业用水占城市用水的70%~80%，其中冷却水又占工业用水的一半以上，可见控制冷却水中的磷、氮含量显得尤为重要。金陵公司第Ⅴ循环水场负责水煤浆项目的循环冷却水系统，该系统循环水量为27000m3/h，保有水量9000m3，其换热器主要材质有碳钢、合金钢、不锈钢、海军铜。由于环保部门对含磷废水排放要求的提高及对循环水中总磷的限制，在保证设备安全、正常、高效运行的条件下，使用低磷阻垢缓蚀剂已成为当务之急。经大量试验研究，研制了WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂，并将其替代原水处理药剂用于循环冷却水系统。WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂不易水解，不需调pH，操作简单，现场使用方便。1试验部分1.1原水水质该循环冷却水系统所用原水水质如表1所示。表1原水水质注：总硬度、钙硬度、镁硬度均以CaCO3计。根据稳定指数（RSI）和结垢指数（PSI）可以判断，原水属于稳定略倾向于腐蚀性水质，当循环水浓缩倍数达到4.5以上时，具有较强的结垢倾向，因此在药剂的选择上应重点考虑其阻垢性能，同时要兼顾缓蚀性能。WJP-401A主要由膦酸盐、膦羧酸、聚羧酸盐、锌盐、唑盐复配而成，其特点是：（1）磷含量低，药剂中的磷含量由原来的8％～10％降为4.0％以下，且能有效防止污垢的沉积。（2）锌盐与膦酸盐的协同作用使其缓蚀效果加强，而唑盐对铜及铜合金又具有良好的缓蚀效果。（3）该药剂不易水解，不会因水解生成正磷酸而导致菌藻过度繁殖。因此该药剂为高效低磷阻垢缓蚀剂。1.2阻垢试验为考察WJP-401A的阻垢性能，采用中石化公第31卷第3期2011年3月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．31No．3Mar．，2011项目数值项目数值pH8.00氯离子/（mg·L-1）13.05浊度/NTU0.6总碱度/（mg·L-1）139.0电导率/（μS·cm-1）295镁硬度/（mg·L-1）27.36总硬度/（mg·L-1）122.96总铁/（mg·L-1）0.10钙硬度/（mg·L-1）95.688司颁布的《冷却水分析和试验方法》中的碳酸钙沉积法进行阻垢试验〔2〕。试验条件：温度为（80±1）℃，时间为10h。试验结果如表2所示。表2WJP-401A的阻垢性能由表2可知，药剂投加浓度越高，其阻垢率越大，阻垢性能越好。1.3腐蚀试验为考察WJP-401A的缓蚀性能，采用中石化公司颁布的《冷却水分析和试验方法》中的旋转挂片失重法进行腐蚀试验〔2〕。试验条件：温度为（40±1）℃，挂片转速为75～80r/min。试验结果见表3。表3WJP-401A的缓蚀性能由表3可以看出，腐蚀速率随着药剂投加浓度的增加而降低，说明药剂浓度越高，其缓蚀性能越好（其中不锈钢在药剂投加质量浓度为90mg/L时的腐蚀速率小于药剂投加质量浓度为100mg/L时的腐蚀速率，可能是由于实验误差造成的）。由以上试验可以看出，药剂投加浓度越高，其阻垢、缓蚀性能越好；当药剂投加质量浓度由80mg/L增加到90mg/L时，相应的阻垢率、缓蚀率增加很多；而当药剂投加质量浓度由90mg/L增加到100mg/L时，其阻垢率、缓蚀率变化不是很大，从经济及环保意义上讲，药剂投加质量浓度应选为90mg/L。在此浓度下新型低磷水处理药剂WJP-401A能使系统完全达到工业循环冷却水处理的设计规范，可将其用于第Ⅴ循环水场的循环冷却水系统。2现场工业运用2.1水场运行情况金陵公司第Ⅴ循环水场循环冷却水系统于2009年6月底开始以WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂替代原有的阻垢缓蚀剂。该循环冷却水系统的控制条件：浊度≤10NTU，浓缩倍数4.5，总铁＜2mg/L，异养菌为1.0×105mL-1。2009年循环冷却水系统磷含量的变化情况如图1所示。图12009年循环冷却水系统磷含量的变化情况从图1可以看出，循环水中的总磷在7月份使用低磷水处理药剂后有了明显的下降，其总磷下降了2mg/L，正磷也有所降低。2.2系统的腐蚀与结垢情况公司对2009年循环冷却水系统的腐蚀与结垢情况进行了监测，监测结果如图2所示。其中，碳钢腐蚀速率控制在≤0.15mm/a，黄铜、不锈钢腐蚀速率控制在≤0.005mm/a，碳钢、黄铜、不锈钢的沉积速率控制在≤15mcm。WJP-401A投加质量浓度/（mg·L-1）阻垢率/%WJP-401A投加质量浓度/（mg·L-1）阻垢率/%8090.7510095.989094.26WJP-401A投加质量浓度/（mg·L-1）试片材质腐蚀速率/（mm·a-1）80碳钢0.075080黄铜0.009280不锈钢0.007390碳钢0.058090黄铜0.003990不锈钢0.0033100碳钢0.0450100黄铜0.0032100不锈钢0.0035a—监测管腐蚀情况b—监测管结垢情况c—监测挂片腐蚀情况图22009年循环冷却水系统的腐蚀与结垢情况由图2可以看出，该循环冷却水系统从2009年7月开始使用WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂后，其碳钢、不锈钢、黄铜的腐蚀率均达到中石化要求，并且均好于原配方。系统在2009年7—9月有漏氨情况发生，使得黄铜腐蚀较为严重，其腐蚀率略有超标，系统恢复正常后，其腐蚀率又下降到了正常水平，达到中石化的要求；结垢情况总体而言略优于原配方。工业水处理2011－03，31（3）李清：低磷阻垢缓蚀剂的试验研究与工业应用893结论半年的运行结果表明，WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂不仅适合金陵公司第Ⅴ循环水场的水质条件，而且是一种低磷环保型水处理药剂，符合环保对磷排放的要求。［参考文献］［1］李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程［M］.北京：化学工业出版社，2002：343.［2］中国石油化工总公司.冷却水分析和试验方法［M］.北京：石油出版社，1989：371-374，383-389.［作者简介］李清（1970—），1992年毕业于北京化工学院，工程师。电话：[phone]，E-mail：[e-mail]。［收稿日期］2010-12-20（修改稿）母液循环技术中混合器的设计及应用董燕，邵淑梅（山大华特科技股份有限公司，山东济南250101）［摘要］介绍了混合器在母液循环中的重要作用及设计要点，此项设计技术在山大华特科技股份有限公司经过几个项目的应用检验表明，混合器对母液与原料的混合达到了预期的效果，其在该公司低负压大型二氧化氯制备项目母液循环利用中起到了关键的作用。［关键词］母液循环；混合器；二氧化氯制备［中图分类号］TQ124.43［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2011）03-0090-03DesignofthemixeranditsapplicationtomothersolutioncirculationDongYan，ShaoShumei（ShandaWitScienceandTechnologyCo.，Ltd.，Jinan250101，China）Abstract：Theimportantroleandmaindesignpointsofthemixerappliedtothemothersolutioncirculationarein-troduced.ThisdesigntechnologyhasbeensubjectedtoinspectionsinseveralprojectsatShandaWitScienceandTechnologyCo.，Ltd..Theresultsshowthatthemixerhasreachedthepredictedeffectonmixingthemothersolutionwithrawmaterials.Itsapplicationtothemothersolutioncirculationprojectinthelow-pressurelarge-scaleprepara-tionofchlorinedioxideatthiscompanyplayedanimportantrole.Keywords：mothersolutioncirculation；mixer；preparationofchlorinedioxide在低负压大型二氧化氯制备装置技术改进中研发应用了母液循环利用技术。在原水射器基础上改进研发出新型原料混合器，该混合器在母液循环利用中，灵活运用了水射器文丘里喷嘴的基本原理，使原料与母液充分混合后高速加入反应釜中，提高了装置安全性、原料反应转化率及反应釜温度，而且降低了生产成本，在实际生产中达到了满意的效果。笔者对混合器的设计要点进行了介绍，对其在循环水处理及造纸漂白工程项目中应用后对装置各项指标的提升进行了总结，为同类型企业及相关行业的技术改造提供参考。1混合器在母液循环中的应用混合器在母液循环中的应用如图1所示。1—母液循环泵；2—混合器；3—预混合原料加入管线；4—母液循环管线。图1混合器的应用情况!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第31卷第3期2011年3月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．31No．3Mar．，201190