无磷阻垢缓蚀剂在煤气化循环水中的应用

史 玉, 赵士学

(北京拓凯化工技术有限公司, 北京 100124)

无磷阻垢缓蚀剂在煤气化循环水中的应用

史 玉, 赵士学

(北京拓凯化工技术有限公司, 北京 100124)

通过考察煤气化循环水的工艺和水质特点，制定无磷水处理技术方案；在实验室测试了无磷阻垢缓蚀剂的阻垢性能和缓蚀性能；在现场应用的过程中没有结垢现象，挂片测定碳钢腐蚀速率可以达到0.010mm/a。在循环水中采用无磷水处理技术可以减少磷排放，减少环境污染。

无磷;阻垢缓蚀剂;煤气化;循环水

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，补充水水质指标见表1。

表1 补充新水水质指标

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.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，见表2。同时循环水的含盐量高，也存在很强的盐腐蚀。

表2 不同浓缩倍数下的稳定指数

计算时pH值9.1-9.3，总溶固经测定为电导率的75%，温度35℃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，见表3。

表3 加酸后的稳定指数

计算时pH值为9，碱度550mg/L，总溶固经测定为电导率的75%，温度35℃

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。

表4 无磷阻垢缓蚀剂技术指标

试验用水质是从现场采集的生产新水，水质指标见表1。

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。

图1 不同药剂浓度下的阻垢率

图2 不同药剂浓度下的腐蚀率

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，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 循环水运行和水质检测情况

表5中是摘录的循环水水质检测数值，现场操作采用加酸运行。

表5 循环水水质检测数值

表5(续)

3.3 循环水运行效果

3.3.1 在5月至10月的生产期间，生产设备的运行参数一直正常，开机检查也没有结垢现象。

3.3.2 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。

3.3.3 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6.0×103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，减轻水体富养化，减少环境污染；有利于减轻微生物的繁殖和苔藻生长，从而减少循环水杀菌灭藻剂的用量；减少循环水中磷酸盐沉积，提高换热设备的传热系数，降低能量消耗。

[1] 周本省.工业水处理技术[M].2版.北京：化学工业出版社,2002.

[2] 贺永德.现代煤化工技术手册[M]. 2版. 北京：化学工业出版社,2010.

[3] 严莲荷.水处理药剂及配方手册[M]. 北京：中国石化出版社，2003.

[4] 环境保护部. GB13458-2013合成氨工业水污染物排放标准[M].北京：中国标准出版社，2013.

[5] 中国工程建设标准化协会化工分会. GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范[S].

[6] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].4版. 北京：中国环境科学出版社，2002.

(本文文献格式：史 玉, 赵士学.无磷阻垢缓蚀剂在煤气化循环水中的应用[J].山东化工，2016，45(08)：93-95.)

Application of Non Phosphorus Scale and Corrosion Inhibitor Used in Coal Gasification Circulating Cooling Water

Shi Yu，Zhao Shixue

(Beijing Tuokai Water Treatment Ttechnical Co.,Ltd.,Beijing 100124,china)

Through the investigation of the coal gasification circulating water technology and water characteristics, to develop non phosphorus water treatment technique；In the laboratory test the anti fouling performance and corrosion inhibition performance of non phosphorus corrosion inhibitor；No fouling in the process of practical application, the corrosion rate of carbon steel was 0.010mm/a. In the circulating cooling water using non phosphorus water treatment technology can reduce phosphorus emissions, reduce pollution to the environment.

non phosphorus; corrosion inhibitor; coal gasification; circulating cooling water

2016-03-07

史 玉(1974—)，北京人，工程师，本科。主要从事水处理化学品的研究和水务运营管理工作。

TQ085.4

B

1008-021X(2016)08-0093-03