1　前言

中國石化有限公司洛陽分公司地處黃河流域，地下水質(zhì)屬于高硬度、高堿度水質(zhì)，作為循環(huán)水補(bǔ)充水使用時(shí)，由于超高硬度、超高堿度，水的腐蝕性較弱，結(jié)垢性較強(qiáng)。在2000年以前已經(jīng)使用ZH511HS加酸配方，由于該藥劑是由A、B兩種藥劑構(gòu)成，投加不方便，并且A與B濃度達(dá)到140mg/L，循環(huán)水中總磷含量高達(dá)12mg/L。使用該藥劑存在以下問題：一是藥劑消耗量大，使得循環(huán)水處理成本較高；二是加藥勞動(dòng)強(qiáng)度大；三是總磷含量高，容易滋生菌藻微生物，導(dǎo)致腐蝕增加、環(huán)境污染等產(chǎn)生。為了解決以上問題，我公司與石油化工科學(xué)研究院水處理中心共同合作，研究開發(fā)出加酸復(fù)合藥劑ZH331HS，在煉油循環(huán)水廠運(yùn)行三年多來，取得了滿意的效果。

2　ZH331HS藥劑的研究

2.1　補(bǔ)充水主要指標(biāo)

pH值7.48，mg2+156.0mg/L，CA2+234.0mg/L，總硬390.0mg/L，總堿315.9mg/L，K+2.1mg/L，CL-61.0mg/L，SO2-467.2mg/L。2.2　裝置主要參數(shù)循環(huán)水量12600m3/H，保水量7000m3，蒸發(fā)水量120m3/H，補(bǔ)充水量126m3/H，總排污量6m3/H；給回水溫差10℃。

2.3　采用加酸調(diào)節(jié)

pH值降低堿度循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水鈣硬約234mg/L，總堿約316mg/L(均以CACO3計(jì)，下同)，這種超高硬度、超高堿度水質(zhì)有很強(qiáng)的結(jié)垢傾向。濃縮2倍時(shí)，鈣硬與總堿度之和已超過1000mg/L，大部分現(xiàn)有的水處理劑不能適應(yīng)這種苛刻條件。因此，在高濃縮倍數(shù)下運(yùn)行時(shí)，必須加酸降低堿度或預(yù)處理降低硬度。在循環(huán)水中加入H2SO4，能與水中CO2-3發(fā)生反應(yīng)，降低了循環(huán)水的堿度，同時(shí)降低循環(huán)水的pH值，減少了結(jié)垢的傾向。

2.4　配方篩選

根據(jù)現(xiàn)場的水質(zhì)情況，選用有機(jī)磷酸鹽、多元醇磷酸酯、磺酸共聚物、鋅鹽等緩蝕劑和阻垢分散劑進(jìn)行復(fù)配篩選配方。用H2SO4控制pH值7.5～8.5，經(jīng)過多次初選和復(fù)選，篩選出阻垢緩蝕性能良好的高效復(fù)合性藥劑ZH331HS。對于分散水中的CACO3、CA(pO4)2、CASO4、Ｆｅ(OH)3、Zｎ(OH)2等效果很好。ZH331HS質(zhì)量指標(biāo)如下：外觀為無色或淺黃色水溶液；固含量，≥35.0%；總磷(以pO3-4計(jì))，≥8.5%；正磷(以pO3-4計(jì))，≤3.0%；1%水溶液的pH值，1.5±0.5。

2.5　緩蝕性能試驗(yàn)

腐蝕試驗(yàn)采用中國石化總公司《冷卻水分析和試驗(yàn)方法》中404法進(jìn)行。采用現(xiàn)場水，控制不同的藥劑投加濃度，實(shí)驗(yàn)期間用0.2mOL/L的H2SO4控制不同的pH值，試片不預(yù)膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

2.6　阻垢性能試驗(yàn)

阻垢試驗(yàn)采用中國石化總公司《冷卻水分析和試驗(yàn)方法》中401、402方法進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)用水同上，控制不同的藥劑投加濃度、不同的pH值，進(jìn)行阻碳酸鈣垢、阻磷酸鈣垢及穩(wěn)鋅效果的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

結(jié)果表明：①將pH值控制在8.0～8.5，使用ZH331HS濃度為50～90mg/L時(shí)，碳酸鈣阻垢率均在90%以上。②ZH331HS阻磷酸鈣垢性能良好。③隨著ZH331HS使用濃度升高，腐蝕速率Ⅰ降低，且在60～90mg/L范圍內(nèi)，腐蝕速率變化不大，低于60mg/L時(shí)，腐蝕速率大幅度增加。因此，我們在實(shí)際使用時(shí)控制ZH331HS濃度不低于60mg/L。④隨著pH值升高，腐蝕速率Ⅱ降低，且pH值在7.8～8.5范圍內(nèi)，腐蝕速率變化不大，pH值低于7時(shí)，腐蝕速率大幅度增加。

2.7　應(yīng)用ZH331HS動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)及旋轉(zhuǎn)掛片情況

試管及試片用六偏磷酸鈉加鋅配方進(jìn)行預(yù)膜處理，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)采用中石化標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)條件：①循環(huán)溫差10℃；②循環(huán)水流速，1.0m/S；③試管、掛片材質(zhì)，碳鋼；④裝置保水量110L。⑤試驗(yàn)濃縮倍數(shù)3～4，pH值7.5～8.5。動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果表3。

實(shí)驗(yàn)表明，pH值控制在7.5～8.5，藥劑投加濃度70mg/L，濃縮倍數(shù)控制在3～4范圍內(nèi)，預(yù)膜試片和不預(yù)膜試片腐蝕速率均低于0.020mm/A，預(yù)膜試管腐蝕速率低于0.046mm/A，不預(yù)膜試管腐蝕速率接近0.075mm/A，粘附速率均小于15.0mCm。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

自2000年8月至2001年4月，使用ZH331HS配方，在第三循環(huán)水場進(jìn)行8個(gè)月實(shí)驗(yàn)，腐蝕速率和粘附速率均達(dá)到石化集團(tuán)公司的“很好級”標(biāo)準(zhǔn)。2001年5月在煉油循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行推廣，在運(yùn)行過程中根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對循環(huán)水控制指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整，經(jīng)過調(diào)整后，生產(chǎn)裝置運(yùn)行良好，系統(tǒng)一直保持高負(fù)荷運(yùn)行，濃縮倍數(shù)控制在3.5左右，現(xiàn)場掛片無明顯腐蝕，腐蝕速率和粘附速率均達(dá)到石化集團(tuán)公司的“很好級”標(biāo)準(zhǔn)。中間兩次大檢修打開換熱器，各換熱器內(nèi)部無粘泥、無銹瘤、無結(jié)垢，局部流速低的位置和換熱器介質(zhì)溫度高的有輕度結(jié)垢、腐蝕情況。換熱器不需要任何清洗，節(jié)約了檢修費(fèi)用，年處理費(fèi)用比原來降低了94.8萬元。

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