低温多效蒸馏海水淡化专用阻垢剂的研制与性能评价

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1、1．绪论硕士论文很大程度上减少海水结垢的问题。但这样需要增大换热器的换热表面。一个低温多效蒸馏装置的能量消耗要比同样的多级闪蒸装置小很多，一个低温多效蒸馏装置的性能比也要比同样的多级闪蒸装置高很多。因此，从热力学和换热效率的观点来看，低温多效蒸馏装置比多级闪蒸效率更高。低温多效蒸馏水平布置换热管装置已经成功运行了30多年。如今，低温多效蒸馏海水淡化装置是越做越大。目前大部分低温多效蒸馏大型装置的应用分布在中东地区。尽管低温多效蒸馏的装置比多级闪蒸少了一些，但是低温多效蒸馏的数量一直都在增加。热法海水淡化过程中，换热器

2、表面成垢问题是影响海水淡化效率的关键因素。在实际运行中，大多采用阻垢技术和除垢技术相结合的手段来解决热法海水淡化过程中的成垢问题。虽然低温多效蒸馏在不高于70"(2的条件下运行，可以在很大程度上减少了海水结垢的问题，但是垢的产生是不可避免的。在低温多效蒸馏工艺中，较低的运行海水温度避免了硫酸钙垢的形成，在换热管表面成垢的成分主要是CaCOa。在实际运行中。通常采用阻垢技术和除垢技术相结合来解决热法海水淡化过程中的换热管结垢问题【49J。海水是一个复杂的体系，含有大量的盐类，总固溶物通常为3．5％，其中大量钙镁离子形成

3、的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物等使其具有很高的硬度。在海水淡化过程中，随着浓缩倍数和温度的提高，很容易在换热管表面析出，从而造换热管表面的结垢。换热管表面结垢严重影响换热效率(有研究显示在换热管表面结lmm垢的情况下，传热效率将下降70％)，降低产水量【501。为了除去换热管表面的垢，就要用酸(主要是盐酸)冲洗换热管。对于一个低温多效蒸馏海水淡化装置，在不用任何阻垢技术的情况下，每运行不到一个月就要酸洗一次进行除垢。频繁的酸洗除垢不仅会影响装置的运行和淡水的生产，同时增加了运行的费用。阻垢技术的应用能在很大程度上

4、减少酸洗次数，降低运行成本。在适当阻垢剂的应用条件下，一套低温多效蒸馏海水淡化装置可以连续运行2年不用酸洗而保持良好的运行效率。由此来看，在低温多效蒸馏海水淡化过程中的换热管结垢问题上，阻垢剂技术显得尤为重要【511。开发适合低温多效蒸馏工艺条件的高性能阻垢剂对于保障装置的有效运行显得十分必要。1．4阻垢剂在热法海水淡化中的应用热法海水淡化阻垢剂的发展，随着海水淡化技术的发展经历了一定的历史过程。热法海水淡化技术起源于二战时期，当时主要用于解决军事上战船的淡水来源问题。最初，萘磺酸被用于热法海水淡化过程。二十世纪五十

5、年代，大量的热法海水淡化装置开始在4硕士论文低温多效蒸馏海水淡化专用阻垢剂的研制与性能评价陆地上兴建，这在一定程度上极大的促进了阻垢剂的发展。三聚磷酸盐、分散剂、防沫剂及其复配使用开始应用于解决熟法海水淡化过程中无机盐垢的阻垢问题。但这种阻垢剂在使用温度在90"C以上时，作用效果不佳，不能保证换热管的传热效率【521。而且装置要频繁的进行酸洗除垢，这样增加装置的了运营成本。六、七十年代，酸化处理被用作热法海水淡化过程的阻垢技术f53,54]。在海水进入淡化装置之前，先进行酸化处理，这样可以去除海水中的HC03。、C0

6、32。离子，将海水的蒸发温度提高到硫酸钙的析出温限以下。然而加酸阻垢的方法操作难度比较大，处理时酸度的细微变化就会影响阻垢效果。而且在高温条件下，海水的酸度的增加容易使设备腐蚀老化，减少装置的使用寿命。已有研究表明，采用酸化处理阻垢的多级闪蒸装置中很少能够运行超过十年{551。为了克服高温条件下酸化处理对设备腐蚀的问题，人们开始开发新的化学阻垢药剂。以些低分子量聚合物开始应用于熟法海水淡化过程，如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、膦酸盐、膦酸脂以及这些物质的复配使用。20世纪70年代初，Ciba-Geigy公司开发出了Belg

7、ardEV系列阻垢剂，并称该系列阻垢剂不仅适用于高温条件，也适用于低温条件。随着阻垢剂的发展，很多研究表明不同阻垢剂的不同功能基团之间存在一定的协同作用，如有机膦类阻垢剂与聚羧酸类阻垢剂之间存在一定的协同作用。在工业应用当中，几种不同类型的阻垢剂复配使用往往会达到更好的实用效果。一篇名为“PerformanceevaluationofbelgardEV2050ata1．aziziahreheatplant"的技术报告称，BelgardEV2050的有效组分包括有机酸、聚马来酸、羟基乙叉二膦酸和膦羧酸等【561。Bel

8、gardEV2050是适用于低温条件下蒸馏法海水淡化的特效阻垢剂，其阻垢性能得到了很多海水淡化装置多年来的实践验证。而在专利“Scaleinhibitor"中，BurnettM．Sehnerder等称，羟基乙叉二膦酸(HEDP)、水解聚马来酸(瑚PMA)和磺化苯乙烯．马来酸酐共聚物(SSMA)的复配使用会得到优良的阻垢效果【571。有机膦类、分