專利名稱:一種處理含硫化物的循環(huán)冷卻水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理含硫化物的循環(huán)水的方法，確切地說，是用于抑制含硫化物的循環(huán)水對(duì)金屬設(shè)備腐蝕的方法。
技術(shù)背景循環(huán)冷卻水的處理在20世紀(jì)三十年代是通過簡(jiǎn)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(jìn)行阻垢、緩蝕和殺菌處理。近些年來，隨著對(duì)水處理藥劑的不斷研究和開發(fā)，水處理方案也在不斷改進(jìn)，由早期的聚磷酸鹽水處理劑的加酸運(yùn)行方案發(fā)展到多種配方的自然pH值運(yùn)行方案，不僅使處理效果大大提高，而且對(duì)環(huán)保也更為有利。
但是，由于換熱器穿孔或封頭墊片失效等原因，常常會(huì)引起含硫化物的物料泄漏到循環(huán)水系統(tǒng)中，加重了循環(huán)水的腐蝕性，同時(shí)也大幅度降低了正常使用的緩蝕劑的緩蝕效果，造成設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕和穿孔，影響工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。對(duì)這種情況的處理，現(xiàn)有技術(shù)一般是用新鮮水反復(fù)置換被硫化物污染的循環(huán)水，或大幅度降低循環(huán)水濃縮倍數(shù)以降低循環(huán)水中硫化物濃度，來降低硫化物對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕，減小對(duì)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(yè)生產(chǎn)的要求，同時(shí)還造成水資源和水處理劑的浪費(fèi)，大幅度增加了循環(huán)水的處理費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種簡(jiǎn)單、有效、經(jīng)濟(jì)的含硫化物的循環(huán)冷卻水的處理方法，解決循環(huán)水系統(tǒng)因硫化物的漏入導(dǎo)致常用水處理劑失效，引起水冷器嚴(yán)重腐蝕等問題。
本發(fā)明提供的處理含硫化物循環(huán)水方法的核心是提高現(xiàn)行循環(huán)水系統(tǒng)的pH值，使循環(huán)水pH值達(dá)到10～14，在該pH值范圍可大幅度降低循環(huán)水的腐蝕性，同時(shí)增強(qiáng)碳鋼類設(shè)備的抗腐蝕能力。
本發(fā)明所說的堿性物質(zhì)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(yōu)選NaOH和KOH。堿性物質(zhì)的投加濃度為50～2000mg/L，優(yōu)選150～800mg/L。在上述濃度范圍內(nèi)，循環(huán)水的pH值控制在9.5～14，優(yōu)選10.5～13.0。
采用本發(fā)明方法，不加其它水處理劑即可明顯降低含硫化物循環(huán)水的腐蝕性，但是為了進(jìn)一步控制運(yùn)行中產(chǎn)生的腐蝕、結(jié)垢和微生物滋生等問題，可根據(jù)循環(huán)水中硫化物的濃度以及微生物的含量適當(dāng)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，苯并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(yōu)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-丙烯酰胺基-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(yōu)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(yōu)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(yōu)選5～50mg/L。
用本發(fā)明方法處理循環(huán)水時(shí)，在循環(huán)水排放時(shí)只需加入無機(jī)酸，調(diào)節(jié)pH值到6.5～8.5即可排放，不污染環(huán)境。
本發(fā)明方法大大降低了循環(huán)水的腐蝕性，碳鋼腐蝕速率可以控制在0.075mm/a以下，而且對(duì)循環(huán)水中硫化物含量達(dá)到20mg/L的嚴(yán)重情況也十分有效，與現(xiàn)有技術(shù)要求硫化物含量在0.2mg/L以下相比，本發(fā)明方法可顯著抑制硫化物對(duì)設(shè)備的腐蝕和對(duì)緩蝕劑的影響。本發(fā)明方法還可降低緩蝕劑和殺菌劑的用量，操作簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，處理費(fèi)用低。
本發(fā)明方法不僅可以降低含硫循環(huán)水的腐蝕性，還可以抑制結(jié)垢?，F(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為，在低pH值下，水的腐蝕性強(qiáng)，結(jié)垢性弱，微生物易于繁殖，而在高pH值下則相反，水的腐蝕性弱，結(jié)垢性強(qiáng)，微生物不易繁殖，而且一般認(rèn)為pH值高于9.5時(shí)，結(jié)垢性難以控制，因此，尚未檢索到pH值高于9.5的處理循環(huán)水的方法。
本發(fā)明采用在9.5～14的高pH值處理含硫循環(huán)水，克服了現(xiàn)有技術(shù)的偏見，達(dá)到了既降低腐蝕和又抑制結(jié)垢的目的。這是由于，在現(xiàn)有技術(shù)采用的低pH值下，由于碳酸鈣、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(fā)明采用的高pH值下，循環(huán)水流經(jīng)涼水塔時(shí)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、碳酸鎂等懸浮于水中的軟垢，隨著循環(huán)水的流動(dòng)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(jié)垢程度，因此，粘附速率可以控制在20mg/cm2.mon.以內(nèi)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例說明高pH可抑制S2-腐蝕。
試驗(yàn)水質(zhì)鈣硬52mg/L，總堿度73mg/L，Cl-26mg/L，SO42-18mg/L，pH7.3。
取2000mL有標(biāo)號(hào)的燒杯4只，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(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果見表1。
對(duì)比例取2000mL有標(biāo)號(hào)的燒杯4只，分別加入實(shí)施例1所述的水和不同濃度的Na2S，不加氫氧化鈉，按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果見表1。
實(shí)施例2本實(shí)施例說明高pH可抑制硫化物對(duì)緩蝕劑緩蝕效果的影響。
試驗(yàn)水質(zhì)與實(shí)施例1相同。
取2000mL有標(biāo)號(hào)的燒杯8只，分別加入2000mL上述水，再分別加入60mg/L的緩蝕阻垢劑(牌號(hào)RP-93，北京林華水穩(wěn)劑廠生產(chǎn))，以及不同濃度的NaOH和Na2S，參照HG/T2159-91進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果見表2。
表1 表2 結(jié)合表1和表2可以看出，含硫循環(huán)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(duì)緩蝕劑有明顯的抑制作用，而提高循環(huán)水的pH值后，腐蝕速率又大大降低，說明高pH可抑制硫化物對(duì)緩蝕劑緩蝕效果的影響。
實(shí)施例3本實(shí)施例說明加入不同濃度的堿對(duì)腐蝕速率的影響。
試驗(yàn)水質(zhì)與實(shí)施例1相同。
取2000mL有標(biāo)號(hào)的燒杯5只，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(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果見表3。
表3 實(shí)施例4本實(shí)施例說明本發(fā)明可適用于高鈣硬和高堿度的水質(zhì)。
試驗(yàn)水質(zhì)鈣硬152mg/L，總堿度213mg/L，CL-41mg/L，SO42-23mg/L，pH7.6。
取2000mL有標(biāo)號(hào)的燒杯4只，分別加入2000mL上述水，再分別加入60mg/L的緩蝕阻垢劑(牌號(hào)S-113，日本栗田公司生產(chǎn))以及不同濃度的NaOH和Na2S，參照HG/T2159-91進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果見表4。
表4 實(shí)施例5本實(shí)施例為動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)。
試驗(yàn)水質(zhì)按照實(shí)施例4配制，加入NaOH使?jié)舛冗_(dá)到300mg/L，攪拌均勻，在室溫下靜置24小時(shí)，抽取上層清液做動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)的補(bǔ)充水。
試驗(yàn)參照HG/T2160-91標(biāo)準(zhǔn)《冷卻水動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法》進(jìn)行。2根φ10×1×530mm的20#碳鋼試管進(jìn)行平行試驗(yàn)，試驗(yàn)水走管程。試管外用飽和水蒸汽加熱，控制試驗(yàn)水進(jìn)水溫度30±1℃，出進(jìn)口水溫差10℃，循環(huán)水濃縮倍數(shù)控制在3～4，試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行400小時(shí)。得到試管的腐蝕速率是0.031mm/a，粘附速率10.6mg/(cm2.mon.)。
權(quán)利要求
1.一種處理含硫化物的循環(huán)冷卻水的方法，包括在循環(huán)冷卻水中加入堿性物質(zhì)使其pH值達(dá)到9.5～14。
2.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所說堿性物質(zhì)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(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所說堿性物質(zhì)的投加濃度為50～2000mg/L。
4.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，所說pH值達(dá)到10～13。
5.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于還加入濃度為＞0～300mg/L的殺菌劑。
6.按照權(quán)利要求
5所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，還投加＞0～300mg/L的緩蝕劑。
8.按照權(quán)利要求
7所述的方法，其特征在于，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并三氮唑類銅緩蝕劑。
9.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，還投加＞0～300mg/L的阻垢劑。
10.按照權(quán)利要求
9所述的方法，其特征在于，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-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸的二元共聚物、丙烯酸與2-丙烯酰胺基-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(huán)冷卻水的方法，包括在循環(huán)冷卻水中加入堿性物質(zhì)使其pH值達(dá)到9.5～14，再根據(jù)情況適量投加其它水處理劑，如緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑等。所說的堿性物質(zhì)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(fā)明方法大大降低了循環(huán)水的腐蝕性，碳鋼腐蝕速率可以控制在0.075mm/a以下，同時(shí)本發(fā)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(jié)垢程度，粘附速率可以控制在20mg/cm
文檔編號(hào)C02F5/12GKCN1141257SQ00121548
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2000年8月11日
發(fā)明者李本高, 余正齊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan