一種處理含硫化物的循環冷卻水的方法
2023-05-24 21:50:46
專利名稱:一種處理含硫化物的循環冷卻水的方法
技術領域：
本發明涉及一種處理含硫化物的循環水的方法，確切地說，是用於抑制含硫化物的循環水對金屬設備腐蝕的方法。
技術背景循環冷卻水的處理在20世紀三十年代是通過簡單的加酸來防止碳酸鈣沉積，到五、六十年代開始使用專用的水處理劑進行阻垢、緩蝕和殺菌處理。近些年來，隨著對水處理藥劑的不斷研究和開發，水處理方案也在不斷改進，由早期的聚磷酸鹽水處理劑的加酸運行方案發展到多種配方的自然pH值運行方案，不僅使處理效果大大提高，而且對環保也更為有利。
但是，由於換熱器穿孔或封頭墊片失效等原因，常常會引起含硫化物的物料洩漏到循環水系統中，加重了循環水的腐蝕性，同時也大幅度降低了正常使用的緩蝕劑的緩蝕效果，造成設備的嚴重腐蝕和穿孔，影響工業生產的正常進行。對這種情況的處理，現有技術一般是用新鮮水反覆置換被硫化物汙染的循環水，或大幅度降低循環水濃縮倍數以降低循環水中硫化物濃度，來降低硫化物對金屬設備的腐蝕，減小對緩蝕劑的影響。這些方法雖然有一定的效果，但仍然滿足不了工業生產的要求，同時還造成水資源和水處理劑的浪費，大幅度增加了循環水的處理費用。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的上述缺陷，提供一種簡單、有效、經濟的含硫化物的循環冷卻水的處理方法，解決循環水系統因硫化物的漏入導致常用水處理劑失效，引起水冷器嚴重腐蝕等問題。
本發明提供的處理含硫化物循環水方法的核心是提高現行循環水系統的pH值，使循環水pH值達到10～14，在該pH值範圍可大幅度降低循環水的腐蝕性，同時增強碳鋼類設備的抗腐蝕能力。
本發明所說的鹼性物質可以是鋰、鈉和鉀的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物，例如，可以是NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、Na2O、K2O、Li2O、LiOH、Li2CO3和LiHCO3之一或其中兩種或兩種以上的混合物。優選NaOH和KOH。鹼性物質的投加濃度為50～2000mg/L，優選150～800mg/L。在上述濃度範圍內，循環水的pH值控制在9.5～14，優選10.5～13.0。
採用本發明方法，不加其它水處理劑即可明顯降低含硫化物循環水的腐蝕性，但是為了進一步控制運行中產生的腐蝕、結垢和微生物滋生等問題，可根據循環水中硫化物的濃度以及微生物的含量適當投加其它水處理劑，如緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑等。
所說緩蝕劑可以是羥基乙叉二膦酸、羥基膦基乙酸、胺基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸，苯並三氮唑類銅緩蝕劑等。緩蝕劑的用量可以是0，也可以是＞0～300mg/L，優選50～100mg/L。
所說阻垢劑可以是聚丙烯酸或鹽、聚馬來酸酐、丙烯酸與丙烯酸酯的二元共聚物、丙烯酸與AMPS(2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸)的二元共聚物、丙烯酸與AMPS和馬來酸酐的三元共聚物阻垢劑的用量可以是0，也可以是＞0～300mg/L，優選50～100mg/L。
所說的殺菌劑可以選自氯氣、次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸鈣、二氯異氰尿酸、三氯異氰尿酸、二氧化氯、溴水、次溴酸鈉、次溴酸鉀、次溴酸鈣、季銨鹽和季磷鹽之一或其中兩種或兩種以上的混合物。優選次氯酸鈉或二氯異氰尿酸或三氯異氰尿酸，投加濃度可以是0，也可以是＞0～300mg/L，優選5～50mg/L。
用本發明方法處理循環水時，在循環水排放時只需加入無機酸，調節pH值到6.5～8.5即可排放，不汙染環境。
本發明方法大大降低了循環水的腐蝕性，碳鋼腐蝕速率可以控制在0.075mm/a以下，而且對循環水中硫化物含量達到20mg/L的嚴重情況也十分有效，與現有技術要求硫化物含量在0.2mg/L以下相比，本發明方法可顯著抑制硫化物對設備的腐蝕和對緩蝕劑的影響。本發明方法還可降低緩蝕劑和殺菌劑的用量，操作簡單，不汙染環境，處理費用低。
本發明方法不僅可以降低含硫循環水的腐蝕性，還可以抑制結垢。現有技術認為，在低pH值下，水的腐蝕性強，結垢性弱，微生物易於繁殖，而在高pH值下則相反，水的腐蝕性弱，結垢性強，微生物不易繁殖，而且一般認為pH值高於9.5時，結垢性難以控制，因此，尚未檢索到pH值高於9.5的處理循環水的方法。
本發明採用在9.5～14的高pH值處理含硫循環水，克服了現有技術的偏見，達到了既降低腐蝕和又抑制結垢的目的。這是由於，在現有技術採用的低pH值下，由於碳酸鈣、碳酸鎂生成速度比較緩慢，逐漸沉積在器壁上，形成難以除去的硬垢。而在本發明採用的高pH值下，循環水流經涼水塔時從空氣中吸收大量的二氧化碳，與水中的氫氧化鈣、氫氧化鎂等迅速生成碳酸鈣、碳酸鎂等懸浮於水中的軟垢，隨著循環水的流動很容易被旁濾器捕獲而被除去，大大降低了水中鈣、鎂離子濃度和水冷器換熱面上的結垢程度，因此，粘附速率可以控制在20mg/cm2.mon.以內。
具體實施方式
實施例1本實施例說明高pH可抑制S2-腐蝕。
試驗水質鈣硬52mg/L，總鹼度73mg/L，Cl-26mg/L，SO42-18mg/L，pH7.3。
取2000mL有標號的燒杯4隻，分別加入2000mL上述水，再分別加入不同濃度的NaOH和Na2S，參照HG/T2159-91進行旋轉掛片腐蝕試驗，結果見表1。
對比例取2000mL有標號的燒杯4隻，分別加入實施例1所述的水和不同濃度的Na2S，不加氫氧化鈉，按照實施例1的方法進行旋轉掛片腐蝕試驗，結果見表1。
實施例2本實施例說明高pH可抑制硫化物對緩蝕劑緩蝕效果的影響。
試驗水質與實施例1相同。
取2000mL有標號的燒杯8隻，分別加入2000mL上述水，再分別加入60mg/L的緩蝕阻垢劑(牌號RP-93，北京林華水穩劑廠生產)，以及不同濃度的NaOH和Na2S，參照HG/T2159-91進行旋轉掛片腐蝕試驗，結果見表2。
表1 表2 結合表1和表2可以看出，含硫循環水中加入緩蝕劑的腐蝕速率甚至比不加緩蝕劑的腐蝕速率還要大，說明含硫化合物對緩蝕劑有明顯的抑制作用，而提高循環水的pH值後，腐蝕速率又大大降低，說明高pH可抑制硫化物對緩蝕劑緩蝕效果的影響。
實施例3本實施例說明加入不同濃度的鹼對腐蝕速率的影響。
試驗水質與實施例1相同。
取2000mL有標號的燒杯5隻，分別加入2000mL上述水，再分別加入2.0mg/L的S2-和不同濃度的NaOH，參照HG/T2159-91進行旋轉掛片腐蝕試驗，結果見表3。
表3 實施例4本實施例說明本發明可適用於高鈣硬和高鹼度的水質。
試驗水質鈣硬152mg/L，總鹼度213mg/L，CL-41mg/L，SO42-23mg/L，pH7.6。
取2000mL有標號的燒杯4隻，分別加入2000mL上述水，再分別加入60mg/L的緩蝕阻垢劑(牌號S-113，日本慄田公司生產)以及不同濃度的NaOH和Na2S，參照HG/T2159-91進行旋轉掛片腐蝕試驗，結果見表4。
表4 實施例5本實施例為動態模擬試驗。
試驗水質按照實施例4配製，加入NaOH使濃度達到300mg/L，攪拌均勻，在室溫下靜置24小時，抽取上層清液做動態模擬試驗的補充水。
試驗參照HG/T2160-91標準《冷卻水動態模擬實驗方法》進行。2根φ10×1×530mm的20#碳鋼試管進行平行試驗，試驗水走管程。試管外用飽和水蒸汽加熱，控制試驗水進水溫度30±1℃，出進口水溫差10℃，循環水濃縮倍數控制在3～4，試驗連續進行400小時。得到試管的腐蝕速率是0.031mm/a，粘附速率10.6mg/(cm2.mon.)。
權利要求
1.一種處理含硫化物的循環冷卻水的方法，包括在循環冷卻水中加入鹼性物質使其pH值達到9.5～14。
2.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於，所說鹼性物質選自鋰、鈉和鉀的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和碳酸氫鹽或其混合物。
3.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於，所說鹼性物質的投加濃度為50～2000mg/L。
4.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於，所說pH值達到10～13。
5.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於還加入濃度為＞0～300mg/L的殺菌劑。
6.按照權利要求
5所述的方法，其特徵在於，所說殺菌劑選自氯氣、次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸鈣、二氯異氰尿酸、三氯異氰尿酸、二氧化氯、溴水、次溴酸鈉、次溴酸鉀、次溴酸鈣、季銨鹽和季磷鹽之一，或其中兩種或兩種以上的混合物。
7.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於，還投加＞0～300mg/L的緩蝕劑。
8.按照權利要求
7所述的方法，其特徵在於，所說緩蝕劑選自羥基乙叉二膦酸、羥基膦基乙酸、胺基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和苯並三氮唑類銅緩蝕劑。
9.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於，還投加＞0～300mg/L的阻垢劑。
10.按照權利要求
9所述的方法，其特徵在於，所說阻垢劑選自聚丙烯酸或鹽、聚馬來酸酐、丙烯酸與丙烯酸酯的二元共聚物、丙烯酸與2-丙烯醯胺基-2-甲基-丙磺酸的二元共聚物、丙烯酸與2-丙烯醯胺基-2-甲基-丙磺酸和馬來酸酐的三元共聚物。
專利摘要
一種處理含硫化物的循環冷卻水的方法，包括在循環冷卻水中加入鹼性物質使其pH值達到9.5～14，再根據情況適量投加其它水處理劑，如緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑等。所說的鹼性物質可以是鋰、鈉和鉀的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物。本發明方法大大降低了循環水的腐蝕性，碳鋼腐蝕速率可以控制在0.075mm/a以下，同時本發明方法大大降低了水中鈣、鎂離子濃度和水冷器換熱面上的結垢程度，粘附速率可以控制在20mg/cm
文檔編號C02F5/12GKCN1141257SQ00121548
公開日2004年3月10日 申請日期2000年8月11日
發明者李本高, 餘正齊 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan