油气处理厂循环水设备防腐阻垢技术研究.pdf

第 4 3卷第 5期 2 0 1 4年 5月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y V o ] ． 4 3 ． N O ． 5 M a y，2 0 1 4 油气处理厂循环水设备防腐阻垢技术研究 司 小 明 陕西延长石油 集团 有限责任公司研究院， 陕西 西安 7 1 0 0 7 5 摘 要针对哈国某油气处理厂循环水系统所出现的问题 ，对不停车清洗、预膜 ，并添加缓蚀剂和阻垢剂 进行油气处理厂循环水处理的技术应用情况进行研究。对不同种类的缓蚀剂 、阻垢剂和预膜剂进行了筛选 ，对 药剂配伍性能进行了研究 ，并对该技术实施效果进行了分析与评价。应用实践表明，经过不停车清洗预膜并投 加缓蚀剂和阻垢剂处理后 ，系统结垢与腐蚀程度都得到了明显改善，该技术有助于循环水系统的长周期高效运 行，是循环水系统正常运行的重要环节之一。 关键词循环水；缓蚀剂 ；阻垢剂；预膜剂 中图分类号 T E 6 8 5 文献标 识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 40 5 0 7 6 4 0 3 S t udy on t he Ant i - s c a l e a nd Ant i - - c o r r o s i o n Te c hno l o g y f o r t he Ci r c ul a t i ng W a t e r Equ i pm e n t s i n Oi l - g a s Pr o c e s s i ng Pl a n t s S HI Xi ao - mi n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f S h a a n x i Y a n c h a n g P e t r o l e u m G r o u p C o ． ， L t d ． ， S h a a n x i Xi ’ a n 7 1 0 0 7 5 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e a n t i s c a l e a n d a n t i c o r r o s i o n t e c h n o l o g y f o r t h e c i r c u l a t i n g wa t e r s y s t e m o f a n o i l g a s p r o c e s s i n g p l a n t i n Ka z a k hs t a n wa s s t u d i e d ．At fi r s t o n l i n e c l e a n i n g we r e c a r r i e d o u t ．t h e n p r e fil mi n g a g e n t wa s a d d e d t o for m p r o t e c t i v e fi l m o n t h e s u r f a c e o f t h e e q u i p me n t s ． a t l a s t t h e c o r r o s i o n i n h i b i t o r a n d s c a l e i n h i b i t o r we r e a d d e d t o t h e c i r c u l a t i n g wa t e r ． Di f -f e r e n t c o r r o s i o n i n h i b i t o r s a n d s c a l e i n h i b i t o r s we r e s c r e e n e d，t h e c o mp a t i b i l i t y o f t h e a g e n t s wa s s t u d i e d ， a n d t h e e f f e c t o f t h e t e c h n i q u e wa s e v a l u a t e d ． T h e p r a c t i c e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e s c a l i n g a n d c o r r o s i o n h a d b e e n i mp r o v e d o b v i o u s l y , s o t h e t e c h n o l o g y i s a p p r o p r i a t e f o r r u n n i n g c i r c u l a t i n g wa t e r s y s t e m． Ke y wo r d s Ci r c u l a t i n g wa t e r Co r r o s i o n i n h i b i t o r ； S c a l e i n h i b i t o r ； Pr e fi l mi n g a g e n t 循环水 系统经过一段时间运行 ，受生产环境 、 水质波动等因素的影响 ，常在系统管网不同部位产 生生物黏泥、盐垢类沉积物和腐蚀产物等，影响系 统换热效果及长周期运行 。为保证循环水系统长周 期运转 ，提高换热效率 ，对装置需定期进行清洗。 清洗后，整个系统再进行预膜，即在冷却器及管道 的金属表面形成一层薄而致密的抗腐蚀保护膜，并 在循环水中添加适当的防垢剂和缓蚀剂以延长设备 清洗周期 ，保持换热效果。不停车清洗预膜缓蚀阻 垢技术在循环水处理系统具有重要的意义u 。现以 哈国油气处理厂循环水系统为例 ， 阐述不停车清洗 ， 预膜并添加药剂技术 的应用情况。 l 技术路线 1 ． 1 系统参数与状态 该厂循环水系统由集水池、循环水泵 、 水处理 设备、 循环水用户 各换热器 、 冷却塔、 旁滤系统、 加 药系统 、排 污系统等组成 。系统 中循环水量 为 1 4 0 0 m ／ h ， 旁滤处理流量为 8 0 m ／ h ， 排污泵的排污 能力为7 0 m ／ h 。在进行处理前循环供水、回水温差 只有 4℃左右 ，只是冷却塔设计能力 的一半 ，不能 把工艺介质冷却到要求 的工艺温度。现场生产记录 显示， 循环水供水温度不高， 最高温度记录为 2 5℃； 换热器结垢严重 ，部分换热器介质流量大大低于设 计参数。在循环水系统供水水量、温度正常的情况 下 ，冷却效率低主要是由于换热器的热交换效率低 造成的。 1 ． 2 试验方案 根据循环水系统的现场情况 ，我们采用不停车 的化学清洗除锈除垢方案 ，清洗后立即加预膜剂进 行预膜 ，并定期投加缓蚀阻垢剂来进行处理。化学 清洗的 目的是去除系统中的水垢 、锈垢 ，提高换热 设备的效率；化学清洗后干净的金属表面反应活性 高 ，预膜剂可以在金属表面吸附成保护膜 ，降低设 备的腐蚀；投加缓蚀阻垢剂的目的是在循环水系统 正常运行中控制系统腐蚀、结垢。 2 室内药剂筛选 根据现场循环冷却水系统状态，采用室内试验 对缓蚀剂和阻垢剂进行筛选 ，并对药剂配伍性能进 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 3 2 0 作者简介 司小明 1 9 7 5 一 ，男，陕西西安人，工程师，硕士学位 ，2 0 0 5年毕业于西北大学生物化工专业，研究方向化学分析与水处理c E -m a i l s x m l x l 1 6 3 ． c o m。 第 4 3卷第 5 期 司小明，等油气处理厂循环水设备防腐阻垢技术研究 7 6 5 行研究。 2 ． 1 现场水质分析 对循环水系统使用的现场水样进行水质分析 ， p H为 7 ． 2 4 ，其他离子浓度见表 1 。依据现场记录， 循环水浓缩倍数在 2 ． 0上下浮动。取现场 自来水水 样进行室内药剂筛选工作 。 表 1 循 环水水质分析 Ta bl e 1 The wa t e r qual i t y ana l y s i s o f c i r c ul a t i ng wat e r g ’ L 2 ． 2 缓蚀剂筛选 针对现场循环水的水质特点 ，模拟现场使用环 境，采用旋转挂片法对缓蚀剂进行筛选 。在敞开 式循环水系统中，循环水有一定 的蒸发 ，水 中各离 子浓度都会发生变化，因此对水样在一定浓缩倍数 时缓蚀剂的性能进行 了比较 。试验表明，K L 1 、K L 2 和 P B T C A具有一定的缓蚀性能。 对缓蚀．1生能较好 的 三种药剂加样量进行研究 ，在水样浓缩 2倍时的实 验结果见表 2 。由表 2可看出 ，K L 2与 K L 1 缓蚀率 较高 ，加药浓度选择 5 0 m g L 可满足现场使用。 表 2 缓蚀剂筛选 水样浓缩 2倍 Ta bl e 2 The s cr e e ni ng o f c o r r os i on i nhi b i t o r s 2 ． 3 阻垢剂筛选 表 3阻垢剂筛选 Ta b l e 3 Th e s c r e e n i n g o f c o r r o s i o n i n h i bi t o r s 采用高温失钙法 对阻垢剂进行筛选 ，加药浓 度选择各药剂的常规加药浓度 。结果表明水样不浓 缩 时各阻垢剂阻垢性能差异很小 ，这主要是 由于水 中的钙离子浓度 比较低 ，采用高温失钙法对水样处 理后 ，基本没有钙垢析出，从而导致各结果之间差 异较小 。要对 比药剂阻垢性能的差异 ，应该在较高 的浓缩倍数下进行高温失钙试验。当试验过程中水 样浓缩倍数达到 2 ． 5倍 ， 加药浓度选择 5 0 mg 时， 筛选 出较好的阻垢剂为 MA A A、P A AS 、H P MA、 T 一 2 5 5 、K P 0 3 ，试验数据如表 3所示 。由表 3可看 出阻垢效果最好的药剂是 K P 0 3 ， 。 2 ． 4 药剂配伍性能试验 由于缓蚀剂和阻垢剂在现场是同时使用 ，因此 对阻垢剂和缓蚀剂的配伍性能需进行研究。试验 中 对缓蚀剂 K L 2与阻垢剂 K P 0 3的配伍性能进行了研 究 ，二者混合后混合液呈淡黄色，澄清且透明，稳 定不产生沉淀；二者混合使用时缓蚀率没有明显变 化 ；阻垢效果有一定提高 ，因此二者具有一定的协 同作用 ，可混合使用。 2 ． 5 预膜剂评价 清洗剂清洗后的金属表面活性很高， 很容易腐 蚀 。预膜处理是系统清洗后 ，采用预膜剂使金属表 面快速形成保护膜，防止腐蚀产生。预膜剂评价试 验结果见图 1 。由图 1 可看 出， 预膜剂加药量在 2 0 0 mg 以上时，预膜效果明显 。 图 1 挂片腐蚀状况 1 ． 4预膜剂加量分别为1 0 0 ， 2 0 0 ， 3 0 0 ， 0m g L 。 ’ Fi g ． 1 The co r r o s i on of s l i c e s t h e d o s a g e o f p r e fi l mi n g a g e n t 1 ． 4 1 0 0 mg L ‘ 。 ， 2 0 0 mg L ～ ， 3 0 0 mg L 0 mg L ～， r e s p e c t i v e l y 预膜的主要 目的是防腐 ，因此将预膜剂和缓蚀 剂结合起来评价药剂对金属的缓蚀效果 ，试验数据 如表 4所示 。由表 4可看出，经过预膜后投加缓蚀 剂 ，明显提高 了药剂的缓蚀性能。 表 4 预 膜剂对缓蚀剂性能 的影响 Tab l e 4 The e f f e c t of pr efil mi n g ag e nt t O c or r os i o n i nhi bi t o r 3 现场效果评价 根据现场循环水系统情况 ， 现场处理方案为 1 在凉水塔下的集水盘与水池一次性投加 5 0 0 k g 有机 酸化学清洗剂 ，运行 5 d ；2清洗后置换水 ，再一 次性加入 3 0 0 k g预膜剂 ，运行 2天 ；3水再次置 换后加入缓蚀阻垢剂混合液 1 0 0 k g ，运行 1 d后开 始正常运行 ，正常运行中每天适量补加缓蚀阻垢剂 混合液 。操作过程 中对总铁 、c a 浓度和浊度进行 监测 。 3 ． 1 化学清洗除垢效果及分析 在整个现场操作过程中， 循环水浊度一直不高 ， 多数时间处在 3 ． 0 F T U以下，在补充水量突然增大 时浊度明显偏高。该厂循环补充水是 自 来水，浊度 波动大。 在取样间隔的 4 h里， 系统水总体可循环 8 次，补充水量突然增大时，系统浊度会快速上升 ， 补充水量下降时，系统浊度又很快恢复，因此系统 的浊度主要受到补充水量和补充水浊度的影响。 清洗期间，循环水中钙离子浓度和总铁浓度显 著提高，清洗效果明显， 结合清洗监测结果和排污 量 ，自开始加药至循环水系统水质基本稳定 ，共清 洗掉铁垢 以 F e 0 ， 计 1 ． 0 k g 、钙垢 以 C a C O 计 1 6 6 ． 5 k g。 3 ． 2 腐蚀控制效果 在化学清洗之前与投加缓蚀阻垢剂之后 ，在集 水池同一位置挂腐蚀挂片 A 3 钢 各 7 d ，监测挂 片腐蚀情况。结果表明化学清洗处理之前 ，系统循 环水有一定腐蚀性 ，腐蚀监测挂片表面除有 1 e m 的斑蚀外 ，点蚀较多 ；而加缓蚀阻垢剂处理后 ，试 验后挂片表面仍然光亮如新。试验结果表明，化学 清洗前平均腐蚀速率为 0 ． 1 0 7 7 m m a ～ ， 投加缓蚀阻 垢剂后平均腐蚀速率下降到 0 ．0 0 2 0 m ma ～ ， 腐蚀控 制效果明显。 3 ． 3 结垢抑制效果 不加化学药剂时 ，现场 自来水不同浓缩倍数下 的失钙率情况如表 5所示 。循环水系统投加缓蚀阻 垢剂后 ，失钙率情况如表 6 所示。 表 5 现场自来水不同浓缩倍数下的失钙情况 Ta bl e 5 The c a l c i um l os s o f t a p wa t e r wi t h di f f e r e nt c onc e n t r a t i o n m ul t i pl e 表 6 现场循环水加缓蚀阻垢剂后的失钙情况 Ta bl e 6 Th e c a l c i um l os s o f c i r c ul a t i n g wa t e r a f t e r a ddi ng a g e n t s o n s i t e 水浓缩倍数 1 ． 9 3 2 ． 1 4 1 ． 6 8 1 ． 6 9 1 ． 5 7 失钙率， ％ 1 ． 5 7 6 ． 7 6 5 ． 9 0 O 6 3 0 ． 3 2 由表 5可看出 ，在不加缓蚀阻垢剂的情况下 ， 自来水经过水浴不间断加热浓缩处理后 ，不同浓缩 倍数下，钙离子浓度有所不同，在浓缩倍数为 2 ．0 时， 水中钙离子浓度达到最大值 3 4 m g ／ L ， 之后随浓 缩倍数的提高，钙离子浓度反而下降，失钙率迅速 上升 ，因此系统投加合适的缓蚀阻垢剂进行处理是 必要的 。与表 5中的不加药时 自来水不同浓缩倍 数下的失钙率相比，表 6中系统循环水失钙率下降 明显 ，表明投加缓蚀阻垢剂后 ，钙析出结垢 的趋势 明显下降。 4 结束语 该厂循环水系统经有机酸除锈除垢剂清洗 ， 从清 洗过程循环水中钙离子浓度的变化可看出， 换热器结 垢严重 ， 清洗效果明显。 从缓蚀阻垢剂投加前后的腐 蚀挂片监测情况看 ， 缓蚀阻垢剂产生了良好的缓蚀作 用， 有效控制了系统腐蚀； 从控制结垢的数据分析看， 在系统运行浓缩倍数下 ，失钙率较 自来水失钙率低 ， 达到了控制钙析出结垢的目的 ， 阻垢效果明显。实践 结果表明不停车清洗 、 预膜 ， 并投加适当的缓蚀阻垢 剂进行循环水处理是一种有效方案。 参考文献 [ 1 ] 葛墁丽，余维松．不停车清洗预膜技术在循环水场的应用[ J 1l _1 业 水处理 ，2 0 1 0 ， 3 0 3 8 9 9 2 ． [ 2]李鹏． 电厂循环冷却水系统不停车清洗预膜实践与评价『 J 1． 轻松排 水动态， 2 0 0 7 4 1 0 1 1 ． [ 3 ]G B 5 0 0 5 0 9 5工业循环冷却水处理设计规范 ． [ 4凋 本省． 工业水处理技术[ M】北京化学1 _ 业出版社， 2 0 0 2 1 6 8 1 6 9 ． [ 5]G B ／T 1 8 1 7 5 2 0 0 0 ． 水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法[ s ] ． [ 6] G B ／ T 1 6 6 3 2 1 9 9 6 ．水处理药剂阻垢性能的测定 碳酸钙沉积法【 s 】 ． [ 7]G B 7 4 7 6 8 7 水质钙的测定 E D T A滴定法[ [ 8 ] F H Z D ZL S Y S 一 0 0 4 7 ．天然卤水及盐水一铁 总铁 、 高铁 、 亚铁 的测定一分光光度法[ S ] ． [ 9]张晓燕，陶大富． 塔西南石化厂循环水提高浓缩倍数初探l J Il L 业 水处理， 2 0 0 7 ， 2 7 f 1 1 8 1 8 3 ．