无磷阻垢缓蚀剂在煤气化循环水中的应用

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1、无磷阻垢缓蚀剂在煤气化循环水中的应用　　工业循环水使用的阻垢缓蚀剂一般多用磷系的复合配方，磷系水处理药剂给工业外排水带来大量含磷化合物，对水源造成污染，会使自然水体富含营养，导致水藻、蓝藻快速生长。我国在2013年制定的合成氨工业水污染物排放标准，其中磷排放限值0.5mg/L，排放的要求提高了，循环冷却水使用无磷方案是较好的选择。粉煤气化制甲醇联产合成氨尿素的技术在我国有广泛的应用，是煤炭综合利用，转化为洁净能源和化肥产品的有效途径之一，同时也能促进国内的资源优化配制。这是一条节能、降耗、循环、环保的氨醇生产工艺路线，一套全面优

2、秀的冷却水运行管理系统可以为稳定生产提供保障。另一方面，稳定的水质水源，高效的化学处理药剂也很重要。循环水在使用过程中不仅受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物等室外因素的影响，而且生产工艺中的废水串入、原料泄露等影响因素也很多。　　1现场条件　　某化肥厂采用航天炉煤气化技术，生产甲醇、合成氨等产品，气化循环冷却水用户包括航天炉装置烧嘴、冷凝器、压缩机、空分、甲醇、合成氨等工艺冷却水的很多换热设备。用水设备多，换热效率要求高，因此对循环冷却水水质要求也高。　　补充的新水不断循环、蒸发、浓缩，当浓缩倍数达到2倍时，计算朗格利尔(L.S.

3、I)饱和指数为1.9，雷兹纳(R.S.I)稳定指数为5.3，为结垢型水质，浓缩倍数提高则呈严重结垢型水质。同时循环水的含盐量高，也存在很强的盐腐蚀。　　为防止换热设备结垢，同时也考虑外排水pH值要求小于9，循环水系统采用加硫酸的方式，调整循环水pH到9以下。计算加酸后的饱和指数和稳定指数，水质的结垢倾向有下降，但依然呈结垢性水质。　　2实验部分　　针对煤气化循环水的工艺和水质特点，制定了一套无磷水处理技术方案。在实验室对无磷阻垢缓蚀剂的阻垢、缓蚀方面的性能进行了测试。　　2.1试验仪器和药品　　分析天平、旋转挂片腐蚀试验仪、恒温

4、水浴锅、烧瓶、温度计、酸度计、分光光度计、电导率仪、恒温干燥箱、马弗炉、水质测定相关设备药品等。　　2.2试验用药剂和水质　　试验用的无磷阻垢缓蚀药剂，由丙烯酸丙烯酸磺酸丙烯酸酯马来酸共聚物和天然提取物复合生产，技术指标见表4。此复合物是不含磷的纯有机产品，在工业循环水中使用，减少了微生物的营养源，更符合环保需要。　　2.3阻垢性能测定　　通过静态阻垢试验考察无磷阻垢药剂的阻垢性能，试验方法参照《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》(GB16632-2008)进行。测定试验前后水中的钙离子浓度，计算阻垢率。试验采用不加酸和

5、加酸两种方式进行。　　在试验水中分别投加无磷阻垢缓蚀剂，使药剂的质量浓度达到10、20、30、40mg/L，不同药剂浓度下的阻垢率见图1所示。可以看出当药剂投加浓度达到20mg/L时，不加酸调整的阻垢率为90%，加酸调整后阻垢率可以达到97%以上，药剂量再增加则阻垢率趋于平稳。　　2.4缓蚀性能测定　　通过旋转挂片试验考察无磷药剂的缓蚀性能。试验方法参照《水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法》(GB18175-20000)进行。试片材质:A3碳钢。在试验水中投加无磷阻垢缓蚀剂，使药剂的质量浓度达到40、60、80、100mg/L，

6、不同药剂浓度下的腐蚀率见图2所示。当药剂浓度达到60mg/L时，不加酸调整水质的碳钢腐蚀率可以达到0.055mm/a，加酸调整水质后的碳钢腐蚀率可以达到0.070mm/a。　　3现场应用　　3.1化学水处理技术方案　　主要包括投加无磷阻垢缓蚀剂，用来控制换热设备的结垢和控制用水设备的腐蚀;投加主要成分为有效氯的氧化性杀菌剂、投加主要成分为有机溴和有机硫的非氧化性杀菌剂，协同控制循环水中微生物的繁殖，控制粘泥的增长。加硫酸调整循环水的PH值在8～9之间。　　3.2循环水运行效果　　3.2.1在5月至10月的生产期间，生产设备的运行

7、参数一直正常，开机检查也没有结垢现象。　　3.2.2在水池中挂片测定腐蚀率，结果均符合国家标准的规定。药剂投加量60mg/L时，碳钢腐蚀速率0.063mm/a;药剂投加量提高到100mg/L时，碳钢腐蚀速率0.010mm/a。　　3.2.3检查用水设备没有粘泥附着，没有明显菌藻生长。检测细菌总数为6.0103个/mL，符合国家标准的要求。　　4结果讨论　　煤气化装置周围环境一般比较差，给管理带来不少困难。循环水系统为很多设备提供冷却水，对水质要求很高。无磷水处理药剂在煤气化循环水的应用中，取得很好的使用效果，创造了良好的经济效益

8、和环境效益。无磷阻垢缓蚀剂投加浓度从60mg/L提高到100mg/L时，碳钢腐速率从0.063mm/a下降到0.010mm/a，缓蚀效果更明显。操作时可以从使用效果与经济效益的平衡来考虑合适的药剂投加量。　　选择使用无磷水处理药剂可以减少排水中的磷含量，减轻水体