無磷水穩(wěn)劑在軟水水質(zhì)條件下的應(yīng)用

馬力

【摘 要】論文采用模擬試驗法評價了復(fù)配無磷水穩(wěn)劑在軟水系統(tǒng)中的緩蝕、阻垢性能，同時跟蹤考察了該水穩(wěn)劑在生產(chǎn)條件下的應(yīng)用。結(jié)果表明，該無磷水穩(wěn)劑配方在低硬度、低堿度的軟水水質(zhì)條件下能滿足環(huán)保排放和緩蝕阻垢要求，并取得了優(yōu)異的水處理效果。

【Abstract】In this paper， the corrosion inhibition and scale inhibition performance of the compound phosphorus free water stabilizer in soft water system was evaluated by simulation test method. The application of the water stabilizer in the production condition was also investigated. The results showed that the formulation of the phosphorus free water stabilizer was low in hardness and low alkalinity can meet the requirements of environmental protection emission and corrosion and scale inhibition， and achieve excellent water treatment effect.

【關(guān)鍵詞】無磷；緩蝕阻垢；軟水；應(yīng)用

【Keywords】no phosphorus； corrosion and scale inhibition； soft water； application

【中圖分類號】TQ085+.4 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）04-0144-02

1 引言

循環(huán)水水穩(wěn)劑目前仍大量采用磷系配方，磷系配方具有價格便宜、效果好的優(yōu)點，但排放易引起水體富營養(yǎng)化等環(huán)保問題，易引起菌藻類的大量增殖，為避免磷排放造成的環(huán)保問題，循環(huán)水處理藥劑由傳統(tǒng)的磷系配方逐漸被無磷環(huán)保配方替代。海南某煉化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)補充水水質(zhì)類型為南方典型的低硬度、低堿度軟水水質(zhì)，腐蝕傾向強，同時循環(huán)水系統(tǒng)供應(yīng)用戶均為高溫高壓的換熱器，其運行熱負(fù)荷高，換熱器進出口溫差大，因此在運行至一定濃縮倍率之后，水的結(jié)垢傾向會明顯突出，要求無磷藥劑配方的阻垢性能必須滿足運行要求。

2 應(yīng)用條件

2.1 系統(tǒng)參數(shù)

該系統(tǒng)為煉化企業(yè)用循環(huán)水廠，由5間逆流式機械通風(fēng)冷卻塔組成，系統(tǒng)總循環(huán)水量：20000m3/h，保有水量：7500m3，回水溫度：36～40℃，給水溫度：28～32℃，濃縮倍率：≥5.0，系統(tǒng)材質(zhì)：碳鋼、不銹鋼、銅。

2.2 補充水水質(zhì)

循環(huán)水系統(tǒng)補充水水源為經(jīng)絮凝沉淀的水庫水，受降雨、臺風(fēng)等環(huán)境因素影響，其水質(zhì)隨季節(jié)稍有變化，典型水質(zhì)數(shù)據(jù)如下表1。

用穩(wěn)定指數(shù)（Ryznar指數(shù)）判斷該類型水質(zhì)的傾向，該循環(huán)水補充水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)為9.564，判斷為嚴(yán)重腐蝕型水質(zhì)。

2.3 無磷藥劑方案的確定

為了滿足環(huán)保排放要求，該循環(huán)水系統(tǒng)要求采用完全無磷處理方案。所用主藥劑為：ECH3x無磷復(fù)合水穩(wěn)劑，該劑以水為溶劑，主要組分為羧酸-磺酸二元共聚物、烷基羧酸共聚物、水解聚馬來酸酐（PHMA）以及其他助劑復(fù)合組成。該劑是一種環(huán)境友好型水穩(wěn)劑，有較好的阻CaCO3垢、Ca3（PO4）2垢能力，對多種金屬均有較好的緩蝕作用。

配合使用的復(fù)合殺菌劑ECH18是以改性季銨鹽為主劑，復(fù)配其他輔劑的高效殺生劑，同時改性季銨鹽對石化系統(tǒng)較為常見的點蝕現(xiàn)象具有良好的覆蓋作用，有效阻止腐蝕電流的產(chǎn)生。

3 配方的小試

本次使用的無磷水穩(wěn)劑，是針對本系統(tǒng)低硬度、堿度的軟水水質(zhì)特點而設(shè)定開發(fā)的。為確保藥劑的正常使用，我們選擇在不同水質(zhì)濃縮倍率條件下進行了旋轉(zhuǎn)掛片、靜態(tài)阻垢試驗及動態(tài)模擬試驗，以確定最佳藥劑投加濃度及使用條件。

3.1 不同濃縮倍率條件的緩蝕性能試驗

根據(jù)補充水特點，當(dāng)濃縮倍率增加后，水的結(jié)垢傾向會增加，而腐蝕傾向會減弱，因此重點考察、比較不同藥劑濃度條件下的緩蝕性能。

試驗設(shè)定：無磷藥劑ECH3x投加濃度按其組分?jǐn)?shù)據(jù)作用，進行多因素矩陣計算后，優(yōu)選60 mg/l，75 mg/l，85mg/l三個點作為本次小試濃度，濃縮倍數(shù)：1.0～5.0倍。試驗方法參照《GB/T 18175-2014 水穩(wěn)劑緩蝕性能的測定 旋轉(zhuǎn)掛片法》，試驗結(jié)果如圖所示：

根據(jù)試驗結(jié)果，在濃縮倍率為1～5倍范圍時，藥劑濃度在大于等于75ppm時腐蝕率均小于0.04mm/a，優(yōu)于中石化《Q SH 0374-2010水穩(wěn)劑 復(fù)合阻垢緩蝕劑技術(shù)要求》技術(shù)要求的腐蝕率小于0.04mm/a。

3.2 不同濃縮倍率條件下的阻垢性能

設(shè)定運行濃縮倍率4～8倍運行條件，ECH3x濃度選擇60 mg/l，75 mg/l，85mg/l三個點。試驗方法參照《GBT 16632-2008 水穩(wěn)劑阻垢性能的測定 碳酸鈣沉積法》，針對各濃縮倍率條件下的阻垢試驗結(jié)果如下：

根據(jù)試驗結(jié)果表明，在不同藥劑濃度條件下，濃縮倍率增加后，阻垢率呈下降趨勢，總體性能在4～8倍，濃縮倍率均滿足需求。

3.3 動態(tài)模擬試驗

以現(xiàn)場補充水作為動態(tài)模擬實驗系統(tǒng)的補水，藥劑投加量：無磷藥劑ECH3x投加濃度為65～70mg/L，ECH18投加濃度20～25mg/l，試管不預(yù)膜，連續(xù)運行15天。每日投加一次殺菌劑控制微生物繁殖，系統(tǒng)濃縮5～7倍運行。運行結(jié)果如下：碳鋼試管腐蝕速率0.0417mm/a，黃銅試管腐蝕速率0.0020mm/a，不銹鋼試管腐蝕速率0.0021 mm/a，年污垢熱阻2.19×10-5m2·℃/W。

動態(tài)模擬實驗說明該無磷藥劑配方在模擬運行的水質(zhì)條件下取得了較好的效果，腐蝕率及試管粘附速率均優(yōu)于設(shè)計規(guī)范技術(shù)要求。

4 生產(chǎn)應(yīng)用

在小試結(jié)束后，我們結(jié)合生產(chǎn)需求確定了無磷水處理藥劑ECH3x的運行濃度為65～70mg/L，補充水水質(zhì)為廠區(qū)新鮮工業(yè)用水，水質(zhì)運行條件按照動態(tài)模擬實驗控制要求。

生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用自2月初開始，投加無磷藥劑ECH3x、ECH18及交替投加氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑控制微生物的繁殖，對監(jiān)測換熱器運行狀態(tài)逐月跟蹤記錄，至次年2月，實施時間為一年。循環(huán)水濃縮倍率運行范圍3～7倍，平

均濃縮6倍。期間因生產(chǎn)介質(zhì)泄漏，循環(huán)水系統(tǒng)進行了一

次不停車清洗，清洗過程中因大量投加清洗劑、消泡劑，隨后進行了必要的水質(zhì)置換，全過程總計12天濃縮倍率低于5倍。

監(jiān)測換熱器的全年統(tǒng)計典型數(shù)據(jù)：碳鋼掛片月平均腐蝕率為0.016mm/a，碳鋼換熱管平均腐蝕率為0.03mm/a；不銹鋼掛片平均腐蝕率0.001mm/a，不銹鋼換熱管腐蝕率0.002mm/a；黃銅試片平均腐蝕率0.002 mm/a，黃銅試管腐蝕速率0.003mm/a，粘附速率平均為7.57 mcm。監(jiān)測結(jié)果完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范GB50050-2007碳鋼腐蝕率小于0.075mm/a的要求，不銹鋼、銅的腐蝕率均滿足要求。

該循環(huán)水系統(tǒng)實施無磷方案一年來，各種材質(zhì)的監(jiān)測試管、掛片腐蝕率、粘附速率均低于循環(huán)水設(shè)計規(guī)范的要求，即使在介質(zhì)泄漏清洗期間，其當(dāng)月掛片腐蝕、粘附速率仍優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求。藥劑的整體運行效果良好。

5 結(jié)論

①通過旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗表明，在循環(huán)水逐漸濃縮過程中的軟水水質(zhì)條件下，該無磷藥劑的緩蝕性能均能達到使用要求效果良好，藥劑緩蝕性能均滿足要求，且優(yōu)于國家規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。②根據(jù)試驗結(jié)果，當(dāng)無磷藥劑ECH3x使用濃度大于75mg/l，濃縮倍率運行在4.0～8.0的條件下，平均阻垢率大于95%。靜態(tài)阻垢實驗表明，在較高濃縮倍率條件下，該無磷藥劑阻垢性能仍然能夠取得優(yōu)良的阻垢效果。③通過生產(chǎn)現(xiàn)場一年以來的實踐檢驗，本無磷藥劑性能及應(yīng)用方案達到并優(yōu)于國家規(guī)定的技術(shù)要求，整體運行效果良好，取得了較為滿意的運行效果。