阻垢緩蝕劑ZH516在化纖循環水場的應用

吳同春，韓 嬋，高 平

(1.南陽市環境保護局，河南 南陽 473500 ； 2.洛陽金達石化有限責任公司，河南 洛陽 471012)

阻垢緩蝕劑ZH516在化纖循環水場的應用

吳同春1，韓 嬋2，高 平2

(1.南陽市環境保護局，河南 南陽 473500 ； 2.洛陽金達石化有限責任公司，河南 洛陽 471012)

介紹了循環冷卻水在石油化工生產過程中的作用。闡述了阻垢緩蝕劑ZH516從2012—2015年在洛陽石化纖循環水場的實際應用情況，重點分析了阻垢緩蝕劑ZH516的作用機理和實際運行中的阻垢性能、緩蝕性能，評價了阻垢緩蝕劑ZH516的阻垢率和碳鋼掛片、碳鋼試管腐蝕速率的結果。

循環水系統 ； 阻垢緩蝕劑 ； 腐蝕速率 ； 應用

0 前言

在石油化工企業中，循環冷卻用水占工業用水總量的85%以上[1]。近年來隨著水資源供需矛盾的日益突出，節約水資源迫在眉睫，提高循環水濃縮倍率、減少相應排污是一種較好的選擇。中國石油化工科學研究院水處理中心針對洛陽石化化纖循環水開發了阻垢緩蝕劑ZH516，在加酸調節pH值的條件下運行的污水回用到循環水系統的復合性水處理劑。該配方為中低磷系阻垢緩蝕劑，符合當今環保要求。

洛陽石化化纖循環水場是以黃河水和化纖污水(化纖污水處理后回用)混合后作為循環水補充水，該混合補充水鈣硬高，氯離子、硫酸根離子濃度高，提高濃縮倍率較為困難。ZH516是適用于高鈣硬、高氯離子、硫酸根離子補充水的阻垢緩蝕劑。

1 循環水場情況

洛陽石化化纖循環水場是芳烴裝置、聚丙烯裝置、化工車間配套的公用工程和配套設施，其設計參數如表1所示，化纖循環水場補充水水質如表2所示。

表1化纖循環水場設計參數

項目參數設計循環水量/m3·h-128000平均循環水量/m3·h-118000～22000平均補水量/m3·h-1100～150系統保有水量/m312000冷熱水溫差/℃8旁濾水量/m3·h-1600濃縮倍率4～6系統主要材質碳鋼、不銹鋼

表2 化纖循環水場補充水水質

2 阻垢緩蝕劑ZH516

阻垢緩蝕劑ZH516是由膦羧酸類、磺酸共聚物、無機磷、鋅鹽等復配而成。該配方為中低磷系藥劑，膦羧酸類為陰極性阻垢緩蝕劑，在水中能夠與Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe2+等陽離子形成多元環螯合物，具有良好的阻垢作用，同時也對碳鋼有良好的緩蝕作用；磺酸共聚物是具有一定相對分子質量和聚合度的聚合物，具有良好的分散作用，能阻止成垢離子如Ca2+、Mg2+之間的相互接觸和凝聚，從而可阻止垢的生長，并將成垢離子穩定存在于循環水中，適于高硬度補充水；鋅鹽可在金屬表面形成沉積膜，能使金屬和腐蝕介質隔離，起到抑制腐蝕的作用。復配的阻垢緩蝕劑優于單一種類的緩蝕和阻垢劑[2-4]。因此阻垢緩蝕劑ZH516適用于北方以黃河水為補充水的工業循環水系統。

根據中石化標準《水處理劑復合阻垢緩蝕劑技術要求》(Q/SH0374-2010)中Ⅲ類復合阻垢緩蝕劑的標準對阻垢緩蝕劑ZH516進行質量檢驗評價，結果如表3所示。

表3 ZH516產品質量分析

注：BTA是指苯并三氮唑。

由表3可知，阻垢緩蝕劑ZH516各項物理指標均達到中石化標準Ⅲ類復合阻垢緩蝕劑的要求，可以滿足化纖循環水場關于水處理藥劑的使用要求。

3 阻垢性能

依據洛陽石化化纖循環水場2012—2015年現場補充水、循環水實際運行數據，阻垢緩蝕劑ZH516投加濃度為100 mg/L時的阻碳酸鈣垢的運行情況，以測定不同濃縮倍率水質情況下的阻垢性能，計算方式如式(1)、(2)所示。2012—2015年化纖循環水場實際濃縮倍率和阻垢率如表4所示。

濃縮倍率=循環水K+(Ca2+)濃度/補充水K+(Ca2+)濃度

(1)

阻垢率= Ca2+濃縮倍率/K+濃縮倍率

(2)

注：循環水濃縮倍率以K+計算，每周監測一次，取算數平均值。

由表4可知，阻垢緩蝕劑ZH516投加濃度為100 mg/L時，循環水平均濃縮倍率在4.01以上，阻垢率平均值在93.42%以上，隨著濃縮倍率的增大，循環水中阻垢緩蝕劑的阻垢率有所下降，但均在90%以上。為進一步驗證阻垢緩蝕劑ZH516的阻垢性能，選取循環水中Ca2+含量最高時段的運行數據，以2012年8月為例，循環水Ca2+和總堿度變化如圖1所示。

圖1 2012年8月循環水Ca2+和總堿度曲線

由圖1可知，循環水中Ca2+維持在高位運行，最高達1 174 mg/L，總堿度維持在130～170 mg/L，此時循環水濃縮倍率達到6以上，結合2012—2015年監測換熱器中碳鋼掛片和碳鋼試管運行情況，掛片和試管表面光滑，均無垢樣產生。化纖循環水場投加阻垢緩蝕劑ZH516能有效抑制碳酸鈣沉積，具有良好的阻垢性能，可維持化纖循環水系統穩定運行。

4 緩蝕性能

采用監測換熱器對化纖循環水場循環水系統進行緩蝕性能監測，監測換熱器管內流速為1.5 m/s，水溫42 ℃，阻垢緩蝕劑ZH516濃度為100 mg/L，同時監測碳鋼掛片。碳鋼掛片和試管的腐蝕速率計算如式(3)所示，2012—2015年碳鋼掛片和碳鋼試管腐蝕速率見表5(每月監測一次，取算數平均值)。

(3)

其中：v，腐蝕速率，mm/a；m，掛片或試管的質量損失值，g；s，掛片或試管的表面積，cm3；t，監測時間，h；ρ，掛片或試管的材質密度，kg/L；8 760，年相當的小時數。

表5 2012—2015年循環水系統監測換熱器腐蝕速率統計表

注：腐蝕速率每月監測一次，取算數平均值。

由表5可知，循環水系統中阻垢緩蝕劑ZH516投加量保持在100 mg/L時，監測換熱器中碳鋼掛片表面光滑，呈金屬光澤，沒有明顯的腐蝕坑及腐蝕物，碳鋼掛片年均腐蝕速率最大為0.034 8 mm/a；碳鋼試管內部呈金屬色澤，無腐蝕物產生，碳鋼試管平均腐蝕速率最大為0.054 0 mm/a，監測換熱器中碳鋼掛片和碳鋼試管的腐蝕速率均lt;0.075 mm/a的腐蝕控制標準上限。

阻垢緩蝕劑ZH516用于化纖循環水場，對冷換設備具有較好的抑制腐蝕的作用，延長冷換設備的使用周期，保證冷卻水使用裝置的長周期穩定運行。

5 結論

經過4年的實際應用，阻垢緩蝕劑ZH516具有良好的阻垢和緩蝕性能，完全滿足了洛陽石化化纖循環水水場水質的實際情況。循環冷卻水運行控制在4～6倍濃縮倍率下，可以達到節約水資源、減少排污和循環水場穩定運行的目的。

[1] 李本高,王燮卿,陸婉珍.石化企業外排污水處理循環冷卻水技術[C].全國石油與化工行業節能節水減排工作與技術交流會,2009:81-86.

[2] QuachLoc Columbia M D. Water soluble allyphosphonate copolymers[P].US 5091491,1992.

[3] 王 睿,張 崎,丁 潔,等.阻垢劑作用機理研究進展[J].化學工業與工程,2001,18(2):79-92.

[4] 賈 佳,李 偉,許佩瑤.不同形態磷對循環冷卻水系統的影響及預測[J].廣東化工,2017,44(1):48-49.

TG174.42

B

1003-3467(2017)10-0037-02

2017-07-04

吳同春(1979-)，男，技術員，從事環境保護工作，電話：0377-61388022。