缓蚀阻垢剂在闭路循环水系统中的应用

1、中国精细化工协会第二届水处理化学品行业年会论文集MBl401缓蚀阻垢剂在闭路循环水系统中的应用王杨1，李冶平2，佟晶杰3，王丽艳3，张志红1，马玲1， (1辽宁力普工业技术有限公司，辽宁抚顺113122； 2抚顺石化公司腈纶化厂，辽宁抚顺113008；3秦皇岛奥莱特腈纶有限公司，河北秦皇岛066000)【摘要J本文针对密团冷冻水系统的工艺状况及水质特点，经实验室配方筛选试验，研制 出了适合于密闭系统的缓蚀阻垢剂MBl401，MBl401是由铝酸盐、硅酸盐、分散剂、有色金 属保护剂等多种组分组成，对碳钢及铜，特别是对金属铝有良好的缓蚀作用。经过近三年在抚顺 腈纶厂、秦皇岛奥莱特腈纶有限公司的工业

2、应用表明：该药剂缓蚀性能优良，现场应用后各项 水质指标得到了改善，系统负荷明显减小，传热效率有了提高而且该产品性价比优良f关键词l密闭冷冻水系统，脱盐水，铝酸盐，缓蚀荆Application of corrosion and scale inhibitor M【B1401to the closed circulating water systemWang Yang I，Li YePing 2，Tong JingJie3，Wang uyan 3，Zhang Zhihong l，Ma Lin91(1 Liaoning Leap Industrial Technology Co，Ltd，Liaoni

3、ng Fushun 113122：2 Fushun Petrochemical Corporation acrylic fibers chemical plants，Fushun 113008； 3 Qmhuangdao Aolaite acrylic fibers Co，Ltd，Hebei Qmhuangdao 066000) Abstract：This article in view of the closesd freezing water system craft condition and the water quality characteristic，corrosion and

4、scale inhibitor MBl401 has been developed after the laboratory formula screening experiment，which suitable for theclosesd freezing water systemMBl401 includes molybdate，silicate，dispersion agent， nonferrous metal protecting agent and SO on many kinds of components etc，to the carbon steel and the cop

5、per，specially has the good corrosion inhibition function to the metal aluminumAfter in the recent three years in the FushunAcrylicFiber Factory， the Qinhuangdao Aolaite Acrylic Fiber Limited CompanyS industrial applicationindicated that，MBl401 corrosion inhibition Call be fine，after the field applic

6、ation，佩王杨等：MBl401缓蚀阻垢剂在闭路循环水系统中的应用each water quality indicators have improved，the system load is reduced obviously， the heat transfer efficiency has impovedMoreover this product performance-to-price ratio is fineKey words：Closedfreezing water system，Desalination Water，Molybdate，corrosioninhibitor密闭冷

7、却(冷冻)系统一般用在热流量较小或有特殊要求的工业生产系统，如空 调、内燃机、变压器油冷却器、核反应堆的辅助冷却器等。系统大多数采用软化水或 除盐水做冷媒，这使得冷冻水系统中不存在水的浓缩，因此结垢不是问题。但由于其 冷媒为脱盐水，去掉了水中的硬度，与新鲜水和工业循环水相比，具有更强的腐蚀性。 同时密闭系统中都设有膨胀水箱或贮水槽，在该处尽管加盖，但并不密封，冷却水虽 不与大气直接接触，但水中仍有溶解氧存在：由于系统循环泵轴封及管道接口等处的 渗漏，所以在定期补充少量冷却水的同时也带入了溶解氧。因此该系统也存在氧的电 化学腐蚀。另外，在密闭冷却(冷冻)水系统中，由于换热设备材质比较复杂，如碳

8、钢、铜、铝及不锈钢等共存，故易发生电偶腐蚀。因此，单从腐蚀的控制而言，以脱 盐水或软化水为冷媒的冷冻水系统腐蚀的控制难度较大本文中MBl401现场应用于 抚顺腈纶和秦皇岛腈纶的冷冻水系统，其系统都是引进国外成套技术，主要为腈纶生 产过程的聚合反应釜及部分换热设备提供冷媒。因此，冷冻水系统的处理效果直接影 响到腈纶企业的正常生产。抑制腐蚀最常用的方法是在系统中投加缓蚀剂，以达到减缓腐蚀或不腐蚀的目的。 目前，国内外常用的脱盐水缓蚀剂是以亚硝酸钠为主剂的复配产品，虽然其缓蚀效果 较好，但其环保性能较差，这使得其使用范围受到了越来越多的限制。而单独使用铝 酸盐作缓蚀剂，虽然其环保性能不容置疑，但其缓

9、蚀性能和经济性不是很理想。针对 目前密闭水系统缓蚀剂的现状，并结合腈纶冷冻水系统的水质特点及闭路系统的工艺 条件，我们在实验室内研制出了以钼酸盐为主剂，并配以分散剂、有色金属保护剂等 辅剂，适用于密闭冷冻水系统的MBl401系列产品。该产品不仅适合在脱盐水中使用， 还适合于在含有一定钙硬的工业水中使用，且耐氯离子、硫酸根离子能力较强，高效、 无毒、稳定，环保性能好，是亚硝酸盐类缓蚀剂较理想的替代品1 MBl401缓蚀机理MBl401是由钼酸盐、硅酸盐、分散剂、有色金属保护剂等多种组分组成。从成膜12中国精细化工协会第二届水处理化学品行业年会论文集、wt理论考虑：钼酸盐能在铁的阳极上生成亚铁高铁

10、钼氧化物络合物的钝化膜。而药剂组 分中的硅酸盐在水中呈一种带负电荷的胶体粒子，与金属表面溶解下来的离子结合， 形成了一层难溶的沉淀膜，弥补了铝酸盐钝化膜的缺陷，阻止了冷冻水中氧的扩散和 金属的溶解，从而起到缓蚀作用。药剂中的其它组分能与金属形成吸附膜，具有协同 增效作用。从电化学角度考虑：所加药剂在金属表面成膜后，具有抑制阳极作用，使 构成金属腐蚀的阴极反应的氧、氢电极电位低，与金属的阳极溶解反应的平衡电位之 间的电位差小，腐蚀电流减小，从而达到缓蚀作用。药剂中的铜缓蚀剂能与水中铜离 子螯合形成亚铜螯合膜，从而对铜起到缓蚀作用。抚顺腈纶和秦皇岛腈纶密闭系统中的反应釜夹套是金属铝， 原系统使用的

11、药剂含 有的有机膦成分对碳钢有缓蚀作用，但对金属铝缓蚀性能差，而MBl401中的钼酸盐、 硅酸盐复配对金属铝具有优良的缓蚀作用，而且药剂中的共聚物分散剂，使硅酸盐能 在含有一定硬度的冷却水中运行，而无需担心形成硅酸盐垢。2现场应用21抚顺腈纶的现场应用MBl401在实验室内研制成功后，首先在抚顺腈纶进行了现场应用。抚顺石化公司 腈纶厂腈纶车间聚合反应釜夹套是采用冷冻水对反应釜进行冷却以使釜内温度控制在 8±l的设施，冷冻水系统采用脱盐水为冷媒，容积为500m3，系统设计为封闭式运行， 但由于系统本身存在着水量损失，所以需要补充一定量的新脱盐水，补充量约为O5 m3h，即12 md。系

12、统无过滤设施。211应用前的冷冻水及补水的水质状况应用前的冷冻水及补水的水质状况见表1表l水质分析数据项目pH值电导，(雌cm)浊度(mgL)总铁，(mg几) 冷冻水72 500左右40±1034补水67IO牛2O212现状分析通过与该单位相关领导和技术人员的交流，并根据其提供的基础资料，我们认为： 系统的电导率过高，可能是由于所投加的水处理药剂和介质泄漏所致。浊度和总铁一13俪王杨等：MBl401缓蚀阻垢剂在闭路循环水系统中的应用直居高不下，是由于系统腐蚀较严重，腐蚀产物脱落以及垢下腐蚀所致。 213实施方案我公司于2004年3月16日，针对抚顺腈纶的实际情况，制订了将MBl401

13、用于 腈纶冷冻水系统的实施方案。系统进行清洗后，不预膜，直接进行基础投加，投加浓 度为500 mgL，按系统保有水量计，一次性投加250 kg MBl401以后每天投加6 l(g， 同时交替投加氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂。实施过程中的监测项目有pH值、电导、浊度、总铁、铝酸盐含量，监测频率为1 次天。实施过程中的控制指标及补救措施见表2。表2控制参数及补救措施参数控制范围补救措施pH值7590过量即捧放总碱度(以ppmCaC03计)400过量即排放氯根(以ppmCI计)100过量即排放浊度(NTU) 20过量即排放或投加3201剥离剂，加强过滤操作 总铁(以ppmFe计)2过量即排放，调整M

14、Bl401的剂量 残余氯(以ppmCl2计)01O3调节漂白水加药量MoO(以ppm M004计) 6±2调节MBl401加药量 电导率(xscm)300过量即排放异氧菌(105个mL)105调节杀菌剂加药量或频率腐蚀速率(inma)0IOO调节MBl401加药量 悬浮物(以ppm计) 30过量即排放，或加强过滤操作214应用结果表3各年月平均腐蚀速率(mma)年度碳钢铝2004年00028000032005年00025000042006年000240000214中国精细化工协会第二届水处理化学品行业年会论文集鲕t抚顺腈纶冷冻水系统原处理方案一直存在较严重的垢下腐蚀，出口温度达不到工

15、 艺要求，换热效率下降，一度使生产不能正常运行，只能采取频繁用氨基磺酸清洗以 及大量补水排水的措施，致使系统问题加剧。自2004年4月，MBl401在应用以来， 系统各项水质指标都有了一定的改善从现场腐蚀监测挂片来看，挂片表面一直处于光 亮的状态，未见任何腐蚀。期间介质泄露(主要是有机物)对缓蚀也没有太大的影响。各 年的月平均腐蚀速率见表3。水质指标控制参数中的两个主要指标浊度和总铁各年的控 制情况见图1、图2。5040o 邑3D 蜊爱20lO0Jan-04 Feb·04 Mar·Apt·04 Jun·04 Aug-Nov·Jan-05 Apt

16、-05 Au哥Dec·05 Feb·06 Apr-06 Jun-06 040404 05日期图1浊度变化曲线Jan-04 Feb-04 Mar-Apt-04 Jun-04 Aug-Nov-Jan·05 Apt-05 Aug-Dec-05 Feb-06 Apr-06 Jun-06 040404 05日期图2总铁变化曲线15q-wt王杨等：MBl401缓蚀阻垢剂在闭路循环水系统中的应用从以上的分析我们可以看出：自从2004年4月使用MBl401后，对浊度有较好的控 制效果，水体浊度值远远小于控制标准，平均值控制在10 mgL左右。同时具有很好 的腐蚀抑制作用，系统总铁

17、值基本可控制在1 mgL左右，腐蚀速率远远小于控制标准。 系统自使用MBl401后，除各项水质指标有了改善外，系统的负荷明显减小，传热效率有了提高，延长了设备的使用寿命，用水量为原用水量的50-70左右。22秦皇岛腈纶的现场应用221系统的基本情况秦皇岛系统容积V=600m3，循环水量R=450-一600 m3H，供水温度8"-10"C，换热 设备材质有碳钢、不锈钢、铜、铝，系统设计为密闭式运行，采用除盐水作为系统补 水。后期由于各种原因，调整为采用工业水作为系统补水，并在冬季经敞开式冷却塔 冷却以减少动力消耗。我们就是基于秦皇岛腈纶冷冻水系统这种基本情况进行了 MBl40

18、1的现场应用。222水质指标系统补水冷冻水水质指标见表4表4补水冷冻水水质指标项目pH值总碱度(ragL)以CaC03计电导率I(弘slcm) 工业水78612750 520冷冻水75913250 448项目总钳(mgLl钙离子(meL)，以CaC03计浊度(mgLl 工业水O1612502549冷冻水21693803953项目化学耗氧量(mgL)总硬度(ragL)，以CaCO，计 工业水I3819276冷冻水56415050223实施方案根据秦皇岛腈纶的具体情况，我们制订了MBl401应用于秦皇岛腈纶的实施方案， 并于2004年4月9日在秦皇岛腈纶进行了现场应用。系统进行清洗后，不预膜，直接

19、 进行基础投加，投加浓度为600 mgfL，技系统保有水量计，一次性投加360 kg MBl401， 以后每周冲击投加56 lg MBl401，同时交替投加氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂。实施过程中的监测项目有pH值、电导、浊度、总硬、总铁、铝酸盐含量，监测频16中国精细化工协会第二届水处理化学品行业年会论文集<可i鼍率为1次天。实施过程中的控制指标及补救措施见表4(其它指标均相同，总硬要求 控制得越低越好争取完全达到脱盐水运行)224应用结果秦皇岛腈纶冷冻水是腐蚀性水质，原系统的主要问题是腐蚀控制不利，尤其是聚 合釜腐蚀严重，原处理方案为有机膦方案，正常可以对碳钢，铜提供良好的保护，但

20、对于聚合釜夹套的金属铝没有缓蚀作用，因此MBl401相对原方案显示出了优越性。 自从MBl401在秦皇岛腈纶应用以来，各项水质指标控制得均很平稳，浊度始终维持在10 mgL左右，总铁基本控制在10 mgL以下，腐蚀速率远远低于前期腐蚀速率及 国标要求，这说明系统的腐蚀得到了很好的控制。原系统在运行一段时间后需要清洗，而采用了MBl401以后，系统连续正常运行的时间延长，在年度检修时，打开反应釜， 可以清楚的观察到反应釜内壁表面很光洁，原系统中的坑状腐蚀问题没有进一步恶化， 特别是解决了原系统需用氨基磺酸清洗造成的聚合釜腐蚀严重的问题。换热效率提高， 保证了生产工艺的要求。MBl401使用前后系

21、统的腐蚀速率见表5。水质指标控制参数 中的两个主要指标浊度和总铁各年的控制情况见图3、图4。表5 MBl401使用前后系统的腐蚀速率单位衄a不同材质的试片时间A3碳钢20碳钢铝挂片铜挂片 国标或企标要求O125001250000500005020036。17(前期厂方提供数据l0。26450255100240000972004510(加入MBl401后)00057000720000200001200551000048000670000300002200651000039000640000200001o 瓷量魁 弱钙弱如”博加，0Jan·04 Feb一04 Mar-Apr·04 Jun-04 May-Sep·04 Dec·04 Feb·05 Apt·05 Jul·05 5ep-05 Jan·06 Mar-0404 06日期图3浊度变化曲线17饷王杨等：MBl401缓蚀阻垢剂在闭路循环水系统中的应用dE签 蘧l0Jan