低磷阻垢缓蚀剂的试验研究与工业应用

第31卷第3期2011年3月

工业水处理

IndustrialWaterTreatment

Vol．31No．3Mar．，2011

低磷阻垢缓蚀剂的试验研究与工业应用

李

清

（中国石油化工股份有限公司金陵分公司水处理中心，江苏南京210033）

［摘要］研制了一种低磷阻垢缓蚀剂，并将其应用于金陵公司循环冷却水系统，运行结果表明，系统各项指标均达到中石化技术标准的要求，并略优于原配方，可满足环保部门对磷的排放要求。

［关键词］循环冷却水；低磷；阻垢缓蚀剂［中图分类号］TQ085+.412

［文献标识码］B

［文章编号］1005-829X（2011）03-0088-03

Experimentalresearchandindustrialapplicationsofakindof

low-phosphorusscaleandcorrosioninhibitor

LiQing

（WaterTreatmentCenter，JinlingPetrochemicalCo.，SINOPEC，Nanjing210033，China）

Abstract：Akindoflow-phosphorusscaleandcorrosioninhibitorhasbeenpreparedandappliedtothecirculating

coolingwatersysteminJinlingPetrochemicalCo..Aftersixmonths’operation，everyindexofitmeetstherequire-mentsofthetechnicalstandardofSinopec，andisslightlybetterthantheoriginalformula，meetingtherequirementsofphosphorusdischarging.

Keywords：circulatingcoolingwater；low-phosphorus；scaleandcorrosioninhibitor

磷、氮是水体植物生长所必需的营养物质，如果水体中磷、氮含量过高，会造成水体富营养化，藻类等浮游生物爆发性繁殖，鱼类等生物大量死亡，并发生“水华”、“赤潮”等现象〔1〕。水体中过量的磷、氮主要来源于含磷含氮废水的大量排放。据统计，目前我国工业用水占城市用水的70%~80%，其中冷却水又占工业用水的一半以上，可见控制冷却水中的磷、氮含量显得尤为重要。

金陵公司第Ⅴ循环水场负责水煤浆项目的循环冷却水系统，该系统循环水量为27000m/h，保有水

3

表1

项目

数值

原水水质

项目氯离子/（mg·L-1）总碱度/（mg·L-1）镁硬度/（mg·L-1）总铁/（mg·L-1）

数值

pH

浊度/NTU

电导率/（μS·cm-1）总硬度/（mg·L-1）钙硬度/（mg·L-1）8.00

0.6295122.9695.6

13.05139.027.360.10

注：总硬度、钙硬度、镁硬度均以CaCO3计。

根据稳定指数（RSI）和结垢指数（PSI）可以判断，原水属于稳定略倾向于腐蚀性水质，当循环水浓缩倍数达到4.5以上时，具有较强的结垢倾向，因此在药剂的选择上应重点考虑其阻垢性能，同时要兼顾缓蚀性能。

量9000m，其换热器主要材质有碳钢、合金钢、不锈

3

钢、海军铜。由于环保部门对含磷废水排放要求的提高及对循环水中总磷的限制，在保证设备安全、正常、高效运行的条件下，使用低磷阻垢缓蚀剂已成为当务之急。经大量试验研究，研制了WJP-

401A低磷阻垢缓蚀剂，并将其替代原水处理药剂用

于循环冷却水系统。WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂不易水解，不需调pH，操作简单，现场使用方便。

WJP-401A主要由膦酸盐、膦羧酸、聚羧酸盐、锌盐、唑盐复配而成，其特点是：（1）磷含量低，药剂中的磷含量由原来的8％～10％降为4.0％以下，且能有效防止污垢的沉积。（2）锌盐与膦酸盐的协同作

用使其缓蚀效果加强，而唑盐对铜及铜合金又具有良好的缓蚀效果。（3）该药剂不易水解，不会因水解生成正磷酸而导致菌藻过度繁殖。因此该药剂为高效低磷阻垢缓蚀剂。

1

1.1

试验部分

原水水质

该循环冷却水系统所用原水水质如表1所示。

1.2阻垢试验

为考察WJP-401A的阻垢性能，采用中石化公

88

工业水处理2011－03，31（3）

司颁布的《冷却水分析和试验方法》中的碳酸钙沉积法进行阻垢试验〔2〕。试验条件：温度为（80±1）℃，时间为10h。试验结果如表2所示。

表2

WJP-401A投加质量浓度/（mg·L-1）

8090

李清：低磷阻垢缓蚀剂的试验研究与工业应用增加到90mg/L时，相应的阻垢率、缓蚀率增加很多；而当药剂投加质量浓度由90mg/L增加到100

mg/L时，其阻垢率、缓蚀率变化不是很大，从经济及

环保意义上讲，药剂投加质量浓度应选为90mg/L。

阻垢率/

WJP-401A的阻垢性能

阻垢率/

%90.7594.26

WJP-401A投加质量

浓度/（mg·L-1）

100

在此浓度下新型低磷水处理药剂WJP-401A能使系统完全达到工业循环冷却水处理的设计规范，可将其用于第Ⅴ循环水场的循环冷却水系统。

%95.98

由表2可知，药剂投加浓度越高，其阻垢率越大，阻垢性能越好。

2

2.1

现场工业运用

水场运行情况

金陵公司第Ⅴ循环水场循环冷却水系统于

1.3腐蚀试验

为考察WJP-401A的缓蚀性能，采用中石化公

2009年6月底开始以WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂

替代原有的阻垢缓蚀剂。该循环冷却水系统的控制条件：浊度≤10NTU，浓缩倍数>4.5，总铁＜2mg/L，异养菌为1.0×105mL-1。2009年循环冷却水系统磷含量的变化情况如图1所示。

司颁布的《冷却水分析和试验方法》中的旋转挂片失重法进行腐蚀试验〔2〕。试验条件：温度为（40±

1）℃，挂片转速为75～80r/min。试验结果见表3。

表3

WJP-401A投加质量

浓度/（mg·L-1）

808080909090100100100

WJP-401A的缓蚀性能

试片材质碳钢黄铜不锈钢碳钢黄铜不锈钢碳钢黄铜不锈钢

腐蚀速率/（mm·a-1）

0.07500.00920.00730.05800.00390.00330.04500.00320.0035

图12009年循环冷却水系统磷含量的变化情况

从图1可以看出，循环水中的总磷在7月份使用低磷水处理药剂后有了明显的下降，其总磷下降了2mg/L，正磷也有所降低。

由表3可以看出，腐蚀速率随着药剂投加浓度的增加而降低，说明药剂浓度越高，其缓蚀性能越好（其中不锈钢在药剂投加质量浓度为90mg/L时的腐蚀速率小于药剂投加质量浓度为100mg/L时的腐蚀速率，可能是由于实验误差造成的）。

由以上试验可以看出，药剂投加浓度越高，其阻垢、缓蚀性能越好；当药剂投加质量浓度由80mg/L

2.2系统的腐蚀与结垢情况

公司对2009年循环冷却水系统的腐蚀与结垢

情况进行了监测，监测结果如图2所示。其中，碳钢腐蚀速率控制在≤0.15mm/a，黄铜、不锈钢腐蚀速率控制在≤0.005mm/a，碳钢、黄铜、不锈钢的沉积速率控制在≤15mcm。

a—监测管腐蚀情况b—监测管结垢情况c—监测挂片腐蚀情况

图22009年循环冷却水系统的腐蚀与结垢情况

由图2可以看出，该循环冷却水系统从2009年7月开始使用WJP-401A低磷阻垢缓蚀剂后，其碳钢、不锈钢、黄铜的腐蚀率均达到中石化要求，并且均好于原配方。系统在2009年7—9月有漏氨情

况发生，使得黄铜腐蚀较为严重，其腐蚀率略有超标，系统恢复正常后，其腐蚀率又下降到了正常水平，达到中石化的要求；结垢情况总体而言略优于原配方。

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