水質穩定化學處理在TDI 循環冷卻水的應用

王京山 李飛飛

（煙臺巨力精細化工股份有限公司 山東煙臺 265202）

引言：地球上的淡水資源是有限的,水是人類最寶貴的財富之一,可供人類利用的水資源就更少,節約用水已刻不容緩.為此,近年來國家在憲法中又頒發了“水法”,這些做法促進并強迫我們重視節約使用水并且控制水的污染,以利于工農業進一步發展和人類自身的繁衍；而在工業用水的總量中有70-80%是工業冷卻水，可見循環冷卻水在工業節水中的重要作用.

一、緩蝕阻垢劑成分及作用特點

該系統補充水水質較好，但濃縮后結垢腐蝕性增強，結垢性腐蝕性中等。因此在水穩劑配方篩選時應阻垢以為主，兼顧緩蝕。我們選擇QA-6973 作為該系統的緩蝕阻垢劑，它主要由2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸鹽共聚物、多氨基多醚基甲叉膦酸、特殊界面活性劑等組成的復合緩蝕阻垢劑，利用有機膦羧酸和緩蝕劑在金屬表面形成的保護膜起到緩蝕作用，同時對水中的碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣等均有良好的螯合分散和晶格畸變作用；按照合理配比原則充分發揮其協同效應，具有阻垢力強、不易分解、緩蝕率高、耐高溫等特點。

二、敞開式循環冷卻水系統易產生的危害

天然水中都溶解有重碳酸鹽,這種鹽是冷卻水發生水垢附著的主要成份。

補充水系統中重碳酸鹽的濃度較低,在循環冷卻水系統中,重碳酸鹽的濃度隨著補水的濃縮而增加,當其濃度達到飽和狀態時,或者在經過換熱器表面使水溫升高時,會發生下列反應:

冷卻水經過冷卻塔向下噴淋時，溶解在水中的游離CO2要逸出，這就促使上述反應向右進行。

CaCO3沉積在換熱器傳熱表面，形成致密的碳酸鈣水垢，它的導熱性能很差，不同的水垢，其導熱系數不同，但一般不超過1.16w/(m2·k),而鋼材的導熱系數為48 w/(m2·k)，可見水垢的形成，必定會影響換熱器的傳輸效率。

三、水質穩定化學處理過程

因此氧化性殺生劑和粘泥剝離劑交替沖擊投加效果較好，具體方案如下（按每月模擬投加計劃）：

（1）1 日8 點30 分沖擊性投加氧化性殺生劑200ppm（約0.6 噸）；

（2）8日8點30分沖擊性投加粘泥剝離劑150ppm（約0.45 噸）。

（3）15 日8 點30 分沖擊性投加投加氧化性殺生劑200ppm（約0.6 噸）；

（4）22日8點30分沖擊性投加粘泥剝離劑150ppm（約0.45 噸）。

如此類推。

1.控制運行主要控制指標及分析頻率.

注: 若上表中各指標超出控制值,加大排污。。

2.濃縮倍數的計算

濃縮倍數是循環冷卻水管理的一項重要指標。目前一般對補充水中含鹽量變化不大的水質以控制濃縮倍數為主；反之以控制循環水中離子濃度為主。

循環水質總固體濃度或不，與其它離子起反應的某一離子濃度，與補充水中總固體濃度或相對應離子濃度的比值稱為濃縮倍數，以N 表示。

式中：CA 為循環水中某離子濃度（mg/L）

CB 為補充水中某離子濃度（mg/L）

M 為補充水量（t/h）

B1為排污水量（t/h）

B2為飛濺損失水量（t/h）。

在符合以上管理目標值時，碳鋼掛片腐蝕率小于0.075mm/a，試管黏附速率小于25mcm，生物粘泥小于4ml/m3。

3.大修期間現場水冷器檢測及污垢樣品分析

對生產裝置中所有水冷器應建立腐蝕檔案卡片，記錄水冷器位號、型號、形式、材質、工藝介質參數、傳熱面積、冷卻水進出口溫度及流量等參數，并在熱端固定位置進行照相存檔、記錄每次大檢修拆檢情況、并在傳熱面上取有代表性污垢樣品進行分析，根據分析結果判斷污垢的類型。

根據以上幾項分析及監測結果，結合裝置運行實際情況綜合分析后，可以得出良好、較好、較差、很差4種等級，然后對堿性水處理方案實施效果得出正確的評價，并對下階段運行提出改進意見。

四、循環冷卻水系統清洗預膜

它能更好地保障水質穩定劑在循環冷卻水中充分有效地發揮作用，它是系統化學水處理所必需的基礎工作，是保證化學水處理效果的重要步驟。先用高濃度的預膜劑進行預膜，然后用低濃度的緩蝕劑進行日常運行，比直接用低濃度的緩蝕劑運行去控制腐蝕有效的多。

1.清洗操作程序

壓縮循環水系統為停機清洗后新投運系統，故清洗方案主要是除去在設備金屬表面的少量氧化物和油污。

（1）系統清理

為保證系統正常運行，避免雜物進入設備管網中，必須對整個系統進行人工清掃，去除人工可以去掉的雜物。

（2）系統水清洗

把循環水系統所有運行閥門打開，把系統補水到深度以泵不吸空為準。開啟循環水泵，維持最大流速沖洗設備內部、冷卻塔填料及管道系統。

（3）系統化學清洗

化學清洗是利用化學藥劑使油污等小雜質從金屬表面上剝離下來，使金屬表面清潔，給預膜工序創造良好條件；系統經水清洗后，其內部雜質基本上清除，如存在油污和浮銹等，須除去。

①開泵循環，單泵運行。

②加藥位置：泵前集水井入口處。

③QA-706 清洗劑為弱酸性液體，操作時要注意安全并配備必要的勞保用品。

④加藥方法：第一天加入清洗劑QA-706 350mg/L（系統保有水量3000m3,加藥量為3000×0.35=1050kg）,運行24 小時。運行過程中可人工撈出漂浮物。若泡沫過多可加消泡劑消泡。同時加入預膜劑QA-701 250 mg/L（系統保有水量3000m3,加藥量為3000×0.25=750kg）。

⑤第二天補加清洗劑QA-706 250 mg/L（系統保有水量1200m3,加藥量為3000×0.25=750kg）。⑥測定水中總磷含量在50～120mg/L。

⑦第四天維持循泵低流量運行，通過潛水泵排出系統中水，將系統水進行置換。

⑧排完水后維持最大流量對系統進行補水。

2.系統預膜

根據水質特點我們選用專用預膜劑QA-701，這種預膜劑主要由聚羧酸、表面活性劑、多種絡合劑物、緩蝕劑等組成，有機絡合物中氧原子的未共用電子對與鐵、鈣等金屬離子或帶有部分正電荷的鐵原子發生化學吸附，形成配位鍵，最后產生一層難溶的螯合膜覆蓋在碳鋼等金屬表面，這種膜電阻大并從而起到抑制腐蝕的作用，能使金屬和水中的腐蝕介質隔離。

（1）預膜

①排水結束后，在循環泵入口處集水池內沖擊投加QA-701 預膜劑350 mg/L( 加藥量為3000×0.35=1050kg)，同時補水到原水位。

②預膜條件

PH 值：自然平衡。Ca2+50-100mg/L 濁度 ＜10 mg/L水溫： 20℃ 水溫低時帶負荷并適當延長預膜時間

③預膜時間約72 小時。

④第七天預膜結束后補水到正常運行水位轉入正常加藥運行。

⑤清洗預膜期間分析項目及頻率：

五、結束語

清洗系統預膜的目的是減緩腐蝕設備、保護換熱器及附屬管道，延長設備使用壽命；對TDI 循環冷卻水進行水質穩定化學處理,這不僅能延長設備的使用壽命,提高冷卻效率,并且對保護環境和節約能源(節電、節水)減少大修費用及工作量，都有非常積極的意義。

[1] 孫少華,石業鵬,王成利， 循環水系統清洗的新工藝-《中國西部科技》- 2005

[2] 氯堿廠PVC、燒堿系統循環冷卻水正常運行化學處理操作規程