水質穩定劑復配工藝改造探索

茆占清(寧夏寧化工業企業公司 750026)

一、裝置簡介

水穩劑廠是中國石油寧夏石化公司工業企業公司的下屬部門，坐落于銀川市西夏區北京西路1338#寧夏石化公司生產區內。始建于1988年，現有300噸/年的水處理藥劑生產裝置，主要以PAPEMP、PBTCA、HEDPA、BTA、磺化調聚物、氯化鋅等為主要原材料，按照一定的比例經過混合后，生產出新型緩蝕阻垢劑NH-05。

本品是我公司最新研制開發的新型高效緩蝕阻垢劑，是由有機膦、優良共聚物及銅緩蝕劑等組成。對碳鋼、銅及銅合金都具有優良緩蝕性能，對碳酸鈣、磷酸鈣有很好的阻垢緩蝕性能。主要用于敞開式循環冷卻水處理系統。適用于高溫、高硬度、高堿度的循環冷卻水處理系統。使用此高效緩蝕阻垢劑，將會使換熱器、設備延長壽命，減少系統停車檢修的次數，節約檢修費用。

二、工藝原理概述

在循環冷卻水系統中，由于冷卻水在不斷循環使用，水溫升高，水的蒸發，各種無機離子和有機物質的濃縮，灰塵雜物的飄落，都會使水系統和換熱器面上水垢附著、設備腐蝕、菌藻微生物大量滋生，以及由此形成的結垢、堵塞管道、設備腐蝕穿孔等危害，使換熱效率大為降低，檢修頻繁，威脅和破壞工廠長周期的安全生產。為此，必須在冷卻水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌劑等化學藥劑。。化學水處理技術，是當前國內外公認的工業節水最普遍使用的有效手段。新型阻垢緩蝕劑NH-05，正是為滿足西北特殊水質條件下，對循環水處理的高要求而研制開發的。

由于水的蒸發，系統中水會愈來愈少，而水中礦物質含量會愈來愈濃，循環水中某離子的濃度與補充水中某離子的濃度之比稱為濃縮倍數(K)，K值如果不進行處理一般為1.2，如果進行化學處理，K值可達到5倍以上，可節約補充水80%－95%，同時大大減少排污量。

但是濃縮倍數(K)的增大，成垢離子和腐蝕離子的增多，結垢和腐蝕加劇，緩蝕阻垢劑的優劣決定水處理的效果。

NH－05的阻垢分散原理：

天然水中溶有各種礦物質和鹽類，其中重碳酸鹽是水垢發生的主要成分，當其濃度達到飽和狀態時，或水溫升高時，會發生下列反應：

NH－05中主要成分含有羧酸基團和磺酸基團，可與水中鈣離子形成螯合物而溶于水中，提高碳酸鹽的溶解度。

NH－05中的有效成分可吸附到晶格活性增長點上，抑制晶格生長方向，使晶格歪曲，形成軟垢，被水沖走。

NH－05中設計有兩種分散劑：AMPS/AA共聚物、AA/磺酸/次磷調聚物。分散劑的分子吸附在結垢性晶粒周圍，形成的極性部分面向水相，使晶粒均帶有微弱的負電荷，從而相互排斥而不易凝聚，不易長大，兩種分散劑相互配合產生協同效應，加強分子吸附后產生的負電荷性，阻止成垢粒子間的相互接觸和凝聚,使其不凝結而懸浮于水中。

NH－05的緩蝕機理

NH－05中含有一定量的鋅鹽，能與水中離子快速形成沉淀膜，阻止金屬的腐蝕。

NH－05中的有機膦酸具有可吸附到金屬表面的親水基團和遮蔽金屬表面的疏水基團。親水基團定向吸附在金屬表面，而疏水基團阻止水及溶解氧向金屬表面擴散，從而達到緩蝕效果。

三、生產工藝及設備

距地面基礎1000mm搭建2.5M*5M長方形平臺并安裝兩套1M*1.2M*1.3M復配槽。每套復配槽上安裝一臺3KW減速機(帶攪拌器)。生產前將8種原料按比例秤好裝入25KG塑料桶，然后人工將原料逐桶倒入復配槽(每次3噸，共120桶)。最后開啟減速機攪拌3-4小時后即完成復配作業。

四、現生產工藝存在的缺陷

由于采用比較簡單的減速機攪拌模式，該種生產工藝存在諸多缺陷：

1.生產時，作業工人需要站在平臺上將原料倒入復培槽內，勞動強度大，并且存在一定的安全隱患。

2.攪拌不均勻，且耗能。

3.生產效率低，生產一批藥劑需要3-4小時。

五、新生產工藝改造探索

1.基本原理

將原來的減速機攪拌方式改為曝氣攪拌方式，采用高壓風機通過管道將空氣引入攪拌葉(攪拌葉開孔)的方式進行曝氣攪拌、人工搬運生產原料的方式改為用齒輪泵輸送方式。

2.工藝優點

減少勞動強度、消除惡劣環境造成的減速機、攪拌機機械部分易損、檢修率高的隱患、降低人工操作帶來的安全風險、減少一套復配槽，提高生產效率，生產時間與原工藝相比縮短50%。

3.設備選型

(1)復配罐選型

利用主裝置淘汰的2.9立方不銹鋼罐一臺，該罐材質為不銹鋼、容積2.97立方米。按一次復配2噸NH 05計算需裝液位約1.2米。由此，將產生液體壓強為：

(2)高壓漩渦風機選型：HG-2200 2.2KW

由參數表可以看出，該風機的功率、最大氣壓、風量均能滿足曝氣的要求并能夠達到攪拌的目的。

(3)齒輪油泵選型：KCB-83.3

KCB-83.3不銹鋼齒輪油泵適用于抽各種化工類液體。流量每小時5方，壓力330千帕，功率2.2KW完全滿足NH 05復配復配的需要。

4.新工藝流程圖

5.工藝原則流程圖

6.工藝流程說明

準確計算好生產所需的各種原材料后，將其依次加入計量槽V101中，然后啟動原料泵P101/102將原料送入復配槽V102。計量槽V 101中原料輸送完畢后，向計量槽V101加水至規定的計量，用原料泵P101/102將水送入復配槽V102。啟動風機F1，空氣通過曝氣葉片攪拌混合液體1—1.5小時，取樣分析，合格后關閉風機F1，打開出料閥，開始裝桶出料。

在復配槽V 102底部裝配一根回流管至計量槽，主要用于風機故障情況下，通過水穩劑半成品回流進行混合，達到水穩劑產品的合格標準。