軟化水中碳鋼緩蝕劑的研究
隨著水資源的日益短缺，節(jié)水已成為世界性的問題。近年來隨著反滲透等先進(jìn)水處理技術(shù)和設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使用軟化水或純水作為工業(yè)循環(huán)冷卻水得到了推廣，特別是一些高溫裝置需要使用軟化水才能滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)冷卻換熱的要求。以上用途的軟化循環(huán)水中硬度一般在0-15mg/L左右，這類水的顯著特點(diǎn)是不結(jié)垢，但腐蝕性極強(qiáng)，因此解決金屬的腐蝕特別是碳鋼設(shè)備的腐蝕問題成為使用軟化水工作的關(guān)鍵。由于成本和環(huán)境保護(hù)等問題的制約，通常的碳鋼緩蝕劑如亞硝酸鹽、鉻酸鹽和鉬酸鹽無法采用，因此棗莊市泰和化工廠研發(fā)部門將開發(fā)使用性價(jià)比高，對(duì)環(huán)境友好的緩蝕劑為我們工作的重點(diǎn)。
下面以我單位所設(shè)計(jì)處理的西部某大型石化廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實(shí)例來說明。
1．循環(huán)冷卻水系統(tǒng)介紹：
1.1設(shè)備材質(zhì)：A3鋼，少量不銹鋼
1.2平均水溫：30~40℃
1.3水質(zhì)分析結(jié)果見表1
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1.4通過計(jì)算，該水質(zhì)的Ryznar指數(shù)為10左右，屬于強(qiáng)腐蝕性水質(zhì)。
2配方篩選：
下面我們模仿現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)況，采用旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)儀進(jìn)行藥劑篩選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。
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2.1實(shí)驗(yàn)條件：
（1）試片材料：A3鋼規(guī)格：I型50mm×25mm×2mm表面積28.0cm2未預(yù)膜
（2）水溫：40℃
（3）轉(zhuǎn)速：96r/min
（4）試驗(yàn)用水：按分析指標(biāo)配制(配后測(cè)PH=8.26)
（5）方法：參照HG/T2159-91（水處理劑緩蝕性能的測(cè)定—旋轉(zhuǎn)掛片法）
通過表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，軟化水對(duì)碳鋼的腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而通常的水穩(wěn)劑如HPA/Zn2+的緩蝕效果也并不理想，加之HPA溶鋅能力有限，在使用上受限制。通過試驗(yàn)篩選出了具有良好緩蝕效果的TH-681和鋅鹽的復(fù)配物。并通過進(jìn)一步的試驗(yàn)確定了鋅離子最佳投放比例，見表3。
通過以上試驗(yàn)看出，TH-681和鋅復(fù)配，在鋅離子達(dá)到6mg/L以上時(shí)腐蝕速率遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
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3．現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)：
該石化廠系統(tǒng)循環(huán)水量為2000m3/h，采用TH-681－Zn2+為緩蝕藥劑，以軟化水為補(bǔ)充水的系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)（水質(zhì)分析結(jié)果見表1），藥劑投加量為60-70mg/L，連續(xù)運(yùn)行4個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)掛片腐蝕速率檢測(cè)結(jié)果見表4。
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運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)循環(huán)水中鐵離子始終小于0.5mg/L，水體呈無色。該藥劑性能優(yōu)良，能有效控制軟化水系統(tǒng)中碳鋼設(shè)備的腐蝕問題。
4.機(jī)理探討
在冷卻水中，TH-681是一種陽極型緩蝕劑，可以螯合鈣、鋅等二價(jià)金屬離子，在TH-681－鋅體系中，形成的膦酸鋅絡(luò)合物在金屬表面形成了一層致密的化學(xué)吸附膜，阻止了腐蝕介質(zhì)向金屬擴(kuò)散，使金屬得到保護(hù)。另外部分鋅鹽投入水中后會(huì)以氫氧化鋅的形式沉積在金屬表面，形成了陰極緩蝕膜，抑制了溶解氧的腐蝕[2]。TH-681和鋅鹽兩者配合使用表現(xiàn)出良好的協(xié)同增效作用。
5.結(jié)束語
針對(duì)軟化水系統(tǒng)水質(zhì)腐蝕性極強(qiáng)的特點(diǎn)，采用TH-681－鋅復(fù)合緩蝕劑，在鋅離子濃度達(dá)到6mg/L時(shí)，緩蝕效果優(yōu)良（碳鋼腐蝕速率<0.02mm/a），并在具體實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。本品使用安全，性價(jià)比高，不含亞硝酸鹽和鉻酸鹽等有毒物質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
1.余正齊李本高《石油化工腐蝕與防護(hù)》2001.18(1).48
2.高勁松《軟水作為連鑄機(jī)凈環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定研究》.97水處理技術(shù)研討會(huì)論文集
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