循環冷卻水系統化學清洗及預膜實踐

高明明 王超(黑龍江省大慶油田化工有限公司東昊油氣處理廠, 163000)

循環冷卻水系統化學清洗及預膜實踐

高明明 王超(黑龍江省大慶油田化工有限公司東昊油氣處理廠, 163000)

油田某原穩裝置循環冷卻水處理系統經過長期運行后，發現系統存在結垢、粘泥沉積和腐蝕情況。本文主要介紹了油氣廠對循環冷卻水系統進行化學清洗及預膜處理過程，并結合監測結果進行分析總結。

循環冷卻水；化學清洗；預膜處理

0 引言

油田某原穩裝置循環冷卻水處理系統于2004年投入使用，設計循環水量100m3/h，保有水量200m3。因裝置運行周期較長，水系統內細菌及生物粘泥大量滋生，粘泥和油污混在一起，附著在設備、管線表面，換熱效率降低，同時循環水濁度、電導率、總鐵含量等各項指標合格率較低，管線存在結垢、粘泥沉積及腐蝕情況。為此，裝置對循環冷卻水系統進行了化學清洗及預膜，以達到改善換熱設備換熱效果和循環水質量的目的。

1 清洗預膜的作用機理

1.1 化學清洗

化學清洗由清洗剝離與酸洗兩個過程組成，均采用酸洗，即通過無機酸或有機酸與鐵銹及鈣垢發生化學反應，將Fe2O3、Fe3O4或CaCO3等物質除去。

1.2 預膜

通過酸洗使管道及換器設備通過投加具有緩蝕效果的預膜劑，與水中金屬離子(如Ca2+、Mg2+)等發生絡合反應而形成沉淀性保護膜，均勻地覆蓋在金屬表面，預膜可以有效地控制結垢的增長，以避免腐蝕產生。

2 化學清洗方案制定

2.1 粘泥剝離階段

控制循環水罐液位在1.5-2m，在循環水泵正常運行條件下，一次性投加劑殺菌劑ZD-002S(濃度為2000 mg/L)，加藥后按照1次/h的頻次對濁度指標進行監測，連續監測6h。根據濁度數據判定剝離終點。由檢測數據可以判斷，濁度上升至45mg/L并平穩為剝離終點，達到終點后，邊排污邊補水置換，直至循環水濁度小于10mg/L后準備進入化學清洗步驟。

2.2 化學清洗階段

控制循環水罐液位在1.5-2m，向循環水中一次性投加抗失水清垢劑ZD-005A。循環30min后，按照1次/h的頻次對pH值進行監測，連續監測10h(pH最佳控制范圍為5.5±0.2，如pH值未在控制范圍內可適當滴加DHW-105進行調節)。同時監測總磷、總鐵及濁度指標，并以1次/2h的頻次對其進行監測，連續監測10h。為保持化學清洗藥劑濃度，化學清洗期間盡量不進行補水排污操作。通過檢測數據可判斷當清洗終點為濁度上升至最大為97mg/L，總鐵含量最大值為5.102(連續測定相差±0.2 可判定平穩為清洗終點)，總磷控制范圍為在4-200之間，此時可判定為化學清洗階段終點。同時循環水系統可進行大量補排水進行系統置換4-12h后，連續測定三次濁度小于10 mg/L后，進入預膜階段。

3 預膜方案

化學清洗置換結束后，向循環水罐中一次性投加DHW-105長效降阻劑和ZD-005B抗失水清垢劑，并在循環水罐罐頂進行掛片監測(懸掛2片進行對比)。循環半小時后，按照1次/h的頻次對pH值進行監測，連續監測6h(pH最佳控制范圍為6.5±0.5，如pH值未在控制范圍內可適當滴加硫酸調節)。同時監測總磷、總鐵及濁度指標，按照1次/2h的頻次對其進行監測，連續監測6h。由檢測數據可以得出，預膜階段各項指標均在理論控制范圍內，數據顯示預膜效果良好。

預膜掛片顯示表面無銹蝕，成膜較明顯，肉眼可見，呈五彩紅紫色，表明預膜效果較好，達到系統內金屬表面均勻成膜的要求。

預膜結束后通過大量補水置換操作，將系統內總無機磷由預膜結束時的38.6mg/L降至10mg/L以下，已具備切換至正常運行的條件。

4 清洗預膜效果驗證

預膜結束后利用2片掛片進行預膜效果檢驗，分別進行掛片腐蝕及硫酸銅鹽蝕試驗。實驗結果顯示預膜過程中碳鋼最大腐蝕率為0.0465g/m2.h，平均腐蝕率為0.0434 g/m2.h，均符合《GB/T18590-2001金屬和合金的腐蝕點蝕評定方法》標準要求。同時對預膜后的碳鋼試片進行CuSO4-NaC1檢驗，發現銅的析出時間較長，均為30s以上，且試液滴上后能迅速擴散，說明成膜致密，表面光滑；而沒有經過預膜的掛片，試液滴上只有4s就出現紅點，并且試液滴到掛片上不會流動，預膜與未預膜差別較大。

5 結果與討論

(1)向循環系統進行加藥前，控制循環水罐液位在1.5-2m之間，有效保證藥劑濃度，達到良好的清洗預膜效果。

(2)化學清洗過程中要嚴控調整及監控pH值的變化，從而減少對設備的腐蝕；化學清洗結束后補水置換時間應盡可能短一些，以10-12小時為宜，可降低金屬的腐蝕機率。

(3)預膜時的濁度不宜控制過高。因為濁度提高，腐蝕狀況相應有所增加；同時在設備表面沉積物增多，產生較多的斑點，易形成局部腐蝕或孔蝕。因此，預膜時的循環水濁度應盡可能控制低一些，控制在10mg/L以內較適宜。

(4)預膜過程中pH值宜控制在6.5～7.0之間。因為預膜劑中三聚磷酸鈉占有一定比例，如pH值控制較高時，極易造成聚磷酸鈉分解，從而形成磷酸鈣垢，最終影響預膜效果。建議實際操作時，在控制循環水濁度的基礎上，pH值在6.0～7.0范圍較好。