循環水系統低磷預膜劑的性能評價

杜天悅 郭亞麗

（中國石油烏魯木齊石化分公司研究院，新疆 烏魯木齊 830019）

0 引言

清洗預膜是工業循環冷卻水處理中必不可少的重要環節，清洗預膜處理會在冷卻水系統設備表面形成一層致密耐腐蝕的保護膜，降低設備初期腐蝕，從而起到保護設備、提高設備抗腐蝕能力，延長其使用壽命的目的[1]。

目前使用最多的是聚磷酸鹽—鋅鹽和有機膦 -聚磷酸-鋅鹽[2]，它不僅來源廣泛 、價格低廉，而且容易溶解、運輸方便，使用范圍廣。上述兩種預膜劑中一般選用的是中高磷系配方，它存在以下缺點：高磷配方藥劑的水排放到環境中容易使水質富營養化，污染環境，給下游污水處理帶來困難；采用中高磷鋅預膜劑預膜，需嚴格控制各項條件，如溫度、pH、流速等，控制不好會形成難溶的磷酸鈣沉淀，造成預膜不均，效果不理想；預膜結束后需要把循環水完全換掉，生產系統才能開車運行，造成水資源浪費。 針對上述情況，通過多次實驗和現場應用驗證，研制出一種高效預膜劑PMZ5-1，具有成膜速度快，膜質細密均勻，化學穩定性好，腐蝕率低等特點；同時對水質的適應力強，可以適用于不同pH的水質范圍，在研制低磷配方的緩蝕阻垢劑的基礎上，配套研發相適應的低磷或無磷預膜劑，也是課題組研發應用低磷或無磷配方系列藥劑的重要組成部分。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

旋轉掛片腐蝕實驗儀：江蘇省高郵市儀器廠研制；

試片：20#A3碳素鋼（I型）。

1.2 實驗方法

1.2.1 預膜方法

將實驗復配的預膜劑按一定濃度配置成預膜液置于2000mL的大燒杯中，利用旋轉掛片腐蝕實驗儀對20#碳鋼片（I型）進行預膜，碳鋼片試前按 HG/T 3523要求處理，實驗溫度：50±1℃或常溫，掛片轉速：75±5轉/分。

1.2.2 驗膜效果檢驗

按照 HG/T 3778- 2005《冷卻水系統化學清洗 、預膜處理技術規則》中10.4.2效果檢驗的方法進行：

（1）試膜液配制：用15.0g氯化鈉和5.0g硫酸銅（CuSO4，·5H2O）溶于100mL蒸餾水中，搖勻備用；

（2）將試膜液滴在掛片藍紫色色暈明顯的部位，膜對硫酸銅試膜液反應變色時間差應≥10S。

2 結果與討論

2.1 實驗用預膜劑PMZ5-1，其性能指標檢測情況如表1所示

表1 預膜劑PMZ5-1性能指標檢測

2.2 pH條件影響性能實驗

將預膜劑PMZ5-1配置成總磷濃度為25mg/L，鋅含量為10mg/L的預膜液在常溫條件下，通過H2SO4（1+1）溶液和NaOH溶液（2mol/L）調節預膜液的pH在5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9九種條件下進行預膜實驗，預膜48小時，驗膜情況如表2所示。

表2 不同pH條件下的預膜情況

從表2可知，預膜液在pH6.5～8.0時預膜滿足標準要求。將此預膜劑直接投加到新水中，檢測其pH在7.6左右，在預膜操作中可以不用調節pH，就能滿足預膜要求。

2.3 與某院預膜劑的比對性能實驗

某院的預膜劑52731和52732，投加濃度分別為300mg/L和100mg/L，預膜條件溫度35℃，pH調節在6.5左右。PMZ5-1投加濃度308mg/L，溫度無需調節，在室溫下進行，并對預膜片在不加緩蝕劑的新水中旋轉30h，進行腐蝕率和緩蝕率的測定比對。其實驗情況如表3所示。

表3 PMZ預膜劑與某院預膜劑預膜實驗比對情況

從表3可知，研發的PMZ5-1預膜劑與某院預膜劑相比，預膜效果相當，但PMZ預膜劑的預膜條件更加寬泛，總磷和鋅含量均低于比較藥劑。

2.4 預膜片在生產現場的應用實驗。

用配置的預膜劑對9片A3碳鋼掛片進行預膜，預膜溫度為室溫26℃，預膜時長48h，預膜完成后，對其中一個掛片進行硫酸銅驗膜滴定監測，其變色時間為17.8S（滿足指標≥10S要求）。其余8片均在當日與現場未預膜監測掛片同時掛在現場循環水系統中，進行腐蝕速率對比實驗。30天后將全部掛片同時取回處理、稱重后，計算其腐蝕速率，如表4所示，從表中可看出預膜片的腐蝕率均低于未預膜過的片。

表4 現場掛片腐蝕率比對情況統計

3 結語

（1）PMZ5-1低磷預膜劑具有良好的緩蝕性能，在pH6.5～8.0的水質中，常溫下預膜30h，其預膜效果即可滿足標準使用要求，現場應用效果良好；

（2）PMZ5-1投用在循環水中總磷含量僅為25mg/L左右，遠遠低于常用預膜產品的總磷含量，可有效地解決長期出現的預膜后總磷遲遲不降，無法及時投加正常水穩劑的問題；

（3）PMZ5-1不加任何化學助劑即可調制成一種穩定的溶液，現場應用時可簡化操作條件 ，給操作人員帶來便利。