全有机缓蚀阻垢剂配方的改进

贾瑞奇
（中原大化集团公司，河南濮阳 457004）

　　摘　要：一般全有机缓蚀阻垢剂不适应高钙、高碱、高氯离子的循环冷却水。添加了有机磷羧酸、磺酸共聚物等的全有机缓蚀阻垢剂可以使循环冷却水在较高的浓缩倍数下运行，提高了循环冷却水的经济效益。
　　关键词：循环冷却水；缓蚀；阻垢
　　中图分类号：TU991．27
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455（2000）01-0011-02

Formula Improvement for All-Organic Corrosion and Scale Inhibitor
JIA Rui-qi

　　Abstract:Ordinary all-organic corrosion and scale inhibitor are not suitable for circulating cooling wate with high contents of calcium, alkali and chloride ions. The all-organic corrosion and scale inhibitor containing copolymers of organic phosphine with carbosylic acid and sulfonic acid, etc. makes circulating colling water run with higher cycle of concentration and improves the economic efficiency of the circulating cooling water.
　　Keywords:circulating cooling water; corrosion inhibition;scale inhibition

前言

　　中原大化集团公司是90年代初投产的大型化肥生产装置，循环冷却水系统循环水量为17500m³／h，补充水为预处理的黄河水。投产初期水处理药 剂是以聚磷酸盐加硫酸锌为主剂的磷系配方，此配方运行一段时间后暴露出了很多缺陷，最大缺陷是阻垢性能差。1993年改为全有机复合配方ZS-401，该配方有效地解决了换热器设备结垢严重的问题，但随着黄河水质污染的日益严重，特别是在黄河枯水季节，黄河水质恶化，Cl^-、含盐量较高，需要补加一部分地下水作为补充水，地下水硬度、碱度较高，使用ZS-401，循环冷却水工艺指标难以控制，且不能有效地阻止垢的形成，特别是在阻磷酸钙垢方面；另外，ZS-401在缓蚀方面亦暴露出不足。我们根据补水及现场挂片的实际情况，适时对水稳剂配方进行调整，增加了磺酸盐、有机磷羧酸，筛选出了一种适合高硬、高碱、高cl-的新型缓蚀阻垢剂ZS-402，并应用于现场循环冷却水系统，满足了生产的需要，达到了较好的效果。

1 循环水补充水类型分析

　　我公司循环水补充水用的是黄河水和部分地下水水质如表1。

表1 补充水水质 项目最高值最低值平均值 浊度/(mg.L^-1)3.010.721.87 电导率/（μs.cm^-1)8.90750842.5 pH8.888.138.54 总Fe/(mg.L^-1)0.0630.0220.0275 Cl-/(mg.L^-1)140.07104.61137.24 SO₄^2-/(mg.L^-1)144.057.686.4 Ca²⁺(以CaCO₃计）/(mg.L^-1)190.3895.2154.05 总碱度（以CaCO₃计）/(mg.L^-1)215110172.88 总固/(mg.L^-1)590434497.1 溶固/(mg.L^-1)545436459.8

　　水质分析及水类型判断见表2。

表2 水质分析及水类型判断 浓缩倍数实际pH值稳定指数水质倾向 1.08.545.26轻度结垢与缓蚀 2.08.604.43严重结垢 3.08.683.02极严重结垢 4.08.722.48极严重结垢 4.58.782.42极严重结垢

　　通过对循环冷却水水型判断可知，低浓缩倍数有腐蚀倾向，高浓缩倍数（＞2.0倍）有严重结垢倾向。

2 ZS-401与ZS-402配方比较

　　ZS-401主要由西稀酸类多元共聚物、HEDP、BTA等组成，此配方克服了磷系配方阻垢效果差的缺点，但阻磷酸钙垢能力差。ZS-402在ZS-401配方基础上复配了一定量的有机膦羧酸、AMPS磺酸共聚物。由于磺酸共聚物的加人增大了有机膦的活性，PBTCA的加入使阻碳酸钙垢的能力更强。同时由于PBTCA具有较好的缓蚀性能、稳定锌盐效果好等特点，使缓蚀效果明显加强。

3 ZS—402阻垢、缓蚀试验

3．1 阻碳酸钙垢。磷酸钙垢试验
　　生产补充用水强化水质条件下，ZS-402与ZS-401阻碳酸钙垢、磷酸钙垢性能对比。试验水温80±0.5℃，恒温10h，pH值控制在9.0±0.5。试验结果如下表3。

表3 ZS-402与ZS401对比试验 试验配方试验水质投加量/(mg.L^-1)阻碳酸钙垢率/%阻磷酸钙垢率/% Ca²⁺(mg.L^-1)总碱/（mg.L^-1) ZS-4015005006069.546.97 ZS-4025006006091.585.0

　　注：Ca²⁺，总碱以CaCO₃计 通过静态阻垢试验表明，60mg／L的ZS-402对Ca²⁺总碱度的允许值达到了l100mg／L，对冷却水
中总碱度达到了600mg/L，且阻碳酸钙垢、磷酸钙垢效果都比ZS－401有大幅度提高。
3．2 缓蚀试验
　　采用旋转挂片失重法，按中石化总公司规定的试验方法进行。试验用水水质见表4。

表4 循环水补充水水质 项目试验水N=3.0倍水N=4.0倍水 pH8.548.828.90 Cl^-+SO4^2-/(mg.L^-1)243.2729.6972.8 Ca²⁺(以CaCO₃计）/(mg.L^-1)155.2465.6620.8 总硬度（以CaCO₃计）/(mg.L^-1)198.6595.8794.8 总硬，（以CaCO₃计）/(mg.L^-1)186.2558.6744.8

　　挂片在常温预膜48h后，正常运行72h，药剂浓度为60mg/L，挂片采用Ⅰ型A3碳钢、铜挂片，腐蚀面积为28cm²。试验结果见表5。

表5 试验结果 材质ZS-401ZS-402 N=1.0n=3.0n=4.0N=1.0n=3.0n=4.0 A₃钢/（mm.a^-1)0.06630.03850.02750.06090.0980.0259 铜/（mm.a^-1)0.00460.00320.00300.00420.00340.0021

　　由试验结果得出：
　　无论碳钢或铜，ZS－402缓蚀效果均优于ZS-401。

4 ZS－402现场使用情况

　　我公司自使用0－402药剂以来，已连续运行了15000多小时，浓缩倍数大多在3倍以上，夏季缺水时高达4.5倍，总碱+Ca硬大多在1000－1100mg／L、Cl-350mg／L左右，可我公司从没因换热器故障停过一次车。
4．1 现场监测换热器情况

表6 监测结果 药剂材质时间腐蚀率/（mm.a^-1)污垢沉积率/（mm.a^-1) ZS-402碳钢97.9.25-20.250.02608.7403 ZS-402碳钢98.2.11-5.110.01396.3267 ZS-402铜97.11.25-98.2.110.00276.8165

　　表6列举了1997年使用ZS－402以来现场监测换热器部分数据，从表6数据可知，碳钢管的腐蚀率都在0.125mm/a以下，铜管在0.05mm／a以下。
4．2 界区换热器情况
　　使用ZS－402两年来，于1998年5月和1999年9月两次计划停车检修，从两次大检修打开水冷器的表面状况检查看，合成碳钢水冷器管壁无腐蚀、无结垢，取不出垢样；铜材水冷器冷却水侧管壁清洁光亮，无任何腐蚀结垢现象；尿素不锈钢冷凝器管壁清洁，表面仅有少量白色附着物，取不出垢样。实践证明，ZS－402阻垢缓蚀剂能有效地抑制系统结垢和垢下腐蚀，具有优异的阻垢和缓蚀性能。

5 使用ZS－402的经济评价

　　使用ZS－402后，由于浓缩倍数提高1倍多。节约了用水和药剂量。投用ZS－402前，循环水一进入夏季，原来运行3台循环水泵，还必须启运备用泵方能维持生产，现在开2台泵就能维持正常生产，节约了用电。

6 结论

　　使用ZS－402后，由于ZS－402的使用范围宽，使循环水工艺指标合格率由原来的96.36％上升到平均 97.52％，循环水浓缩倍数由原来的2.5～3.0倍上升到2.5～4.0倍，夏季可达4.5倍，节水率提高了8％，在现场应用取得了良好效果，提高了生产效率，延长了设备使用寿命，得到了公司上下的一致认可。

　　作者简介： 贾瑞奇（1965－），男，工程师，学士学位，中原大化集团精细化工厂副厂长。