摘 要：濃(nong)縮(suo)倍數是循環(huan)(huan)水(shui)運行(xing)管理的(de)一項重要指標，提高(gao)濃(nong)縮(suo)倍數能夠節省藥(yao)劑和水(shui)量，但首先必須(xu)解決高(gao)濃(nong)度離子對換熱(re)設備造成的(de)腐蝕(shi)和結垢(gou)(gou)問題。中原乙烯(xi)循環(huan)(huan)冷(leng)卻水(shui)裝(zhuang)置的(de)設計能力2×104m3/h，而實(shi)際運行(xing)能力為(wei)14000m3/h，系統保有水(shui)量6100m3，自1995年開車(che)以(yi)來，濃(nong)縮(suo)倍數N值平均(jun)為(wei)2.5，且(qie)在水(shui)質(zhi)較(jiao)差(cha)時發生腐蝕(shi)現象(xiang)，碳鋼(gang)(gang)(gang)掛片(pian)腐蝕(shi)率(lv)(lv)(lv)達到0.1128mm/a，銅掛片(pian)腐蝕(shi)率(lv)(lv)(lv)0.009mm/a，均(jun)達不(bu)到碳鋼(gang)(gang)(gang)腐蝕(shi)速率(lv)(lv)(lv)0.075mm/a，銅腐蝕(shi)速率(lv)(lv)(lv)0.005mm/a，不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)腐蝕(shi)速率(lv)(lv)(lv)0.005mm/a的(de)要求(qiu)[1]。為(wei)提高(gao)循環(huan)(huan)水(shui)裝(zhuang)置運行(xing)的(de)經濟性，并嚴格(ge)控制腐蝕(shi)和結垢(gou)(gou)，經過旋轉(zhuan)掛片(pian)試(shi)驗(yan)、靜態(tai)阻(zu)垢(gou)(gou)試(shi)驗(yan)及動態(tai)模(mo)擬(ni)試(shi)驗(yan)，篩(shai)選出的(de)緩(huan)蝕(shi)阻(zu)垢(gou)(gou)劑配(pei)方，較(jiao)好地滿足了循環(huan)(huan)水(shui)的(de)各(ge)項要求(qiu)。 

前言

　　濃縮(suo)倍數是循(xun)(xun)環(huan)水(shui)(shui)運(yun)行管理的(de)(de)(de)一項重要指標，提(ti)(ti)高濃縮(suo)倍數能夠節(jie)省藥劑和水(shui)(shui)量(liang)，但首先必須(xu)解決高濃度(du)離子對換熱設備(bei)造成的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)和結(jie)垢問題。中原(yuan)乙(yi)烯循(xun)(xun)環(huan)冷卻水(shui)(shui)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)設計能力2×104m3/h，而(er)實際運(yun)行能力為(wei)14000m3/h，系統保有水(shui)(shui)量(liang)6100m3，自1995年開車以來，濃縮(suo)倍數N值平(ping)均為(wei)2.5，且在水(shui)(shui)質較(jiao)差時發生腐(fu)(fu)蝕(shi)現(xian)象，碳鋼(gang)(gang)掛(gua)片腐(fu)(fu)蝕(shi)率(lv)(lv)達(da)到(dao)0.1128mm/a，銅掛(gua)片腐(fu)(fu)蝕(shi)率(lv)(lv)0.009mm/a，均達(da)不到(dao)碳鋼(gang)(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)0.075mm/a，銅腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)0.005mm/a，不銹鋼(gang)(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)0.005mm/a的(de)(de)(de)要求(qiu)[1]。為(wei)提(ti)(ti)高循(xun)(xun)環(huan)水(shui)(shui)裝(zhuang)置運(yun)行的(de)(de)(de)經濟性(xing)，并嚴格控(kong)制腐(fu)(fu)蝕(shi)和結(jie)垢，經過(guo)旋轉掛(gua)片試驗(yan)(yan)、靜態(tai)阻(zu)垢試驗(yan)(yan)及動態(tai)模(mo)擬試驗(yan)(yan)，篩選(xuan)出的(de)(de)(de)緩蝕(shi)阻(zu)垢劑配(pei)方，較(jiao)好(hao)地滿足了(le)循(xun)(xun)環(huan)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)各項要求(qiu)。

1 補水水質和設備情況(kuang)

　　1.1 補水水質
　　1998年以(yi)前，中原(yuan)乙烯循(xun)環水(shui)(shui)系統(tong)補(bu)水(shui)(shui)全部來(lai)自黃(huang)(huang)河(he)(he)水(shui)(shui)。為(wei)解(jie)決黃(huang)(huang)河(he)(he)水(shui)(shui)斷流(liu)問題(ti)，開始使用脫堿后(hou)的(de)地(di)下水(shui)(shui)作補(bu)充水(shui)(shui)。補(bu)充水(shui)(shui)中黃(huang)(huang)河(he)(he)水(shui)(shui)占(zhan)60％，脫堿地(di)下水(shui)(shui)占(zhan)40％，補(bu)充水(shui)(shui)的(de)水(shui)(shui)質見表1。

表(biao)1　補充水(shui)水(shui)質分析結果

　　通過計算在濃縮倍數N=4.5倍時，經混合后的循環水pH值為9.13，飽和pH為6.2，Ryzner穩定指數為3.27[2]，水質屬嚴重結垢型。但是濃縮4.5倍后Cl-已超過300mg/L，SO42-達387mg/L。這些腐蝕性強的離子又給系統帶來嚴重腐蝕。因此，要求循環冷卻水的藥劑配方既要能解決結垢問題，也要能解決腐蝕問題。
　　1.2 設備情況
　　全廠共有(you)換(huan)(huan)熱(re)器約120臺(tai)，銅（T2）換(huan)(huan)熱(re)器32臺(tai)，不(bu)銹鋼(gang)（1Cr18Ni9Ti）換(huan)(huan)熱(re)器24臺(tai)，其余為碳鋼(gang)（20＃鋼(gang)）換(huan)(huan)熱(re)器。換(huan)(huan)熱(re)器設計進水溫(wen)度≤32℃，總回(hui)水溫(wen)度≤42℃。

2 緩蝕阻(zu)垢配方的篩選

　　試驗共選了6種緩蝕阻垢劑，其中BC-605系列4種：BC-605H1、BC-605H2、BC-605H3、BC-605H4。該系列緩蝕阻垢劑主要成分是磺化丙烯酸、有機磷竣酸、BPTA、丙烯酸酯多元共聚物等。配方中各組份配比含量不同；S－113；系統原使用藥劑（其主要成分為磷酸鹽、EDP、BPTA等）。試驗用水水質按表1所示，濃縮倍數4.5。試驗藥劑濃度分別為50mg/L、60mg/L和70mg/L3種。
　　2.1 靜態阻垢試驗
　　用配(pei)水的方(fang)法(fa)使試(shi)液的Ca2+及堿度達到250mg/L，P042-為5mg/L，然后加(jia)藥劑，濃(nong)縮1.5倍(bei)，80℃下恒溫10h，再分別測(ce)出水中鈣(gai)離子的含量、計(ji)算(suan)出碳酸(suan)鈣(gai)、磷酸(suan)鈣(gai)的阻垢率。結果如表2、表3所示。

表2　碳酸鈣阻垢率

表3　磷酸鈣阻垢率

2.2 旋轉掛片腐蝕試驗
　　根據阻垢試驗結果，選取BC－605系列中阻垢效(xiao)果最(zui)好的(de)(de)BC-605H3，BC-605H4兩(liang)種與原使用(yong)藥劑以及(ji)S－113作(zuo)對比。采(cai)用(yong)3種材質掛(gua)片（20＃碳鋼(gang)、不銹鋼(gang)和銅）進(jin)行(xing)旋轉掛(gua)片試驗。結果如(ru)表4所示。由表4可知以BC-605H4的(de)(de)腐蝕(shi)率最(zui)低。

表(biao)4　不同藥(yao)劑濃度的腐蝕速率

　　2.3 動態模擬試驗
　　根據上(shang)述試驗結(jie)果(guo)，同時(shi)考慮到經濟性，選S－113和BC－605H。兩(liang)種藥劑進行動(dong)態模(mo)擬試驗。藥劑濃度60mg/L，試片(pian)為20＃碳鋼(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)和銅3種材質洞時(shi)用φ10×1的(de)碳鋼(gang)(gang)試管2支。動(dong)模(mo)12d后(hou)投加有機溴殺菌劑30mg/L。結(jie)果(guo)如表5所示，從表中看(kan)出，BC-605H4的(de)腐蝕(shi)率均低于S－113，同時(shi)前者(zhe)(zhe)(zhe)的(de)成膜厚度較后(hou)者(zhe)(zhe)(zhe)厚，試管粘(zhan)附(fu)速率前者(zhe)(zhe)(zhe)也較后(hou)者(zhe)(zhe)(zhe)低（S－113粘(zhan)附(fu)速率已超標）。

表5　動(dong)態(tai)模擬試(shi)驗結果

　　以上試驗(yan)(yan)結(jie)果表明，BC-605H4更適(shi)合于中原乙烯的特殊水(shui)質，可(ke)以作進一(yi)步(bu)的工業應用試驗(yan)(yan)。

3 現場應用

　　3.1 濃縮倍數及藥劑濃度
　　系統濃縮倍數初步控制在3.5－4.0之間，后來又逐步提高到4.0以上。表6給出了試用期間的月均濃縮倍數。
　　根據上述試驗結果并考慮用藥(yao)(yao)的經濟性，試驗藥(yao)(yao)劑濃度控制在60mg/L左右。

　　3.2 細菌和濁度控制
　　為控制細菌數量，減少因生物粘泥帶來的腐蝕，日常殺菌是每天沖擊性投加液氯l－2次。加氯機出現故障時用氯錠（主要成分是次氯酸鈉）代替。另外，每20d左右交叉投加非氧化性殺菌劑1次，以剝離管壁上沉積的生物粘泥。異氧菌量嚴格控制在小于1×105個/mL（正常運行時為103－104左右）。
　　濁度的控制主要通過旁濾地進行(xing)，旁濾量為5％－6％，正常運行(xing)情況下濁度小于5.0mg/L。

　　3.3 監測掛片和監測換熱器
　　表6給出(chu)了(le)試用8個月來監測(ce)掛(gua)片和監測(ce)換熱器的腐(fu)蝕(shi)(shi)和結垢情況(kuang)。其中3月份因運行水溫過低（平均為(wei)20℃）和循環水系統有物料泄(xie)漏，造成碳鋼監測(ce)掛(gua)片腐(fu)蝕(shi)(shi)率(lv)偏高，經采取措施后恢復正常。氯(lv)離(li)子在(zai)320－350mg/L情況(kuang)下運行，不銹鋼掛(gua)片腐(fu)蝕(shi)(shi)率(lv)為(wei)0。

表6　現場試用結果

　　其中(zhong)(zhong)4月(yue)份小(xiao)修期(qi)間，為(wei)檢驗(yan)藥劑(ji)配方的實際運行效果(guo)，打開部分換熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)進行了檢查。經過將近4個月(yue)的運行，設備狀況良好，換熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)內部無粘泥，無點蝕(shi)，無銹瘤和結(jie)垢，換熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)不(bu)需任何清洗。其中(zhong)(zhong)檢查兩臺不(bu)銹鋼換熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)無點蝕(shi)，無應力腐(fu)蝕(shi)。

4 結論

　　4.1 BC-605H4緩蝕阻垢劑比較適合中原乙烯的水質特點，平均N值由2.5提高到4.0。而且因黃河水質惡化導致的腐蝕和結垢傾向得到了控制，水質狀況良好。
　　4.2 腐蝕速度的降低使設備的大修周期由1a提高到2－3a，每年節省的全廠設備檢修費就達上千萬元。
　　4.3 N值由(you)25提高到4.0用F污量由(you)121m3/h降為69m3/h，每年(nian)可節水(shui)41×104t，折合人民幣(bi)50多(duo)(duo)萬(wan)元。另外，因排污量的(de)減少(shao)，每年(nian)少(shao)交排污費80多(duo)(duo)萬(wan)元，具有(you)良好的(de)環境效益。

參考文獻：
　　[1]中國石化集團公司．煉油化工企業工業水管理制度[M]．北京：中國石化集團公司1999.7.
　　[2]周本省(sheng)．工(gong)業水處理技術[M]．北(bei)京：化學工(gong)業出版社．1997

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