CN114105325B - 一种适用于海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂及其应用 - Google Patents
一种适用于海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂及其应用。该阻垢缓蚀剂包含组分A和组分B;组分A由质量百分比为27%‑45%聚马来酸、19%‑41%丙烯酸与2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸共聚物、14%‑23%2‑羟基膦酰基乙酸、0%‑14%2‑磷酸基‑1,2,4‑三羧酸丁烷组成,余量为纯水;组分B由质量百分比为30%‑40%氯化锌、2%‑5%稳定剂组成,余量为纯水。用于循环冷却***中时,事先根据需要进行pH和钙离子调控,然后加入阻垢缓蚀剂即可。该阻垢缓蚀剂的磷锌含量低,总有效药剂投加浓度低,同时对碳钢和不锈钢材料的腐蚀性小,可用于采用海水淡化水作为补充水的循环冷却***中。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域,特别涉及一种适用于海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂及其应用。
背景技术
海水淡化作为解决淡水资源匮乏的战略选择,是确保国家安全和可持续发展的必然要求,也是沿海地区未来生存和发展的必然要求。然而海水淡化产品水具有强腐蚀性,将其用作循环冷却补充水,会造成大面积碳钢管道和设备的腐蚀,直接威胁电厂等工业企业的安全运行。而添加阻垢缓蚀剂是一种经济且行之有效的解决方法。
目前,国内公开的海水淡化水缓蚀剂专利配方多由稀土盐、硅酸盐、磷酸盐、锌盐等组成,有效抑制了海水淡化水对碳钢、铜合金的腐蚀,但大部分研究成果均处在实验室或中试实验研究阶段,并没有工业化应用实例。同时,实验用水均为单一海水淡化水,未考虑企业采用多元供水的实际情况,其补水水质复杂多变,与海水淡化水存在不小的差距。另外,循环冷却水***含有热交换装置,如果不添加阻垢剂成分,仍然有一定的结垢风险。
CN103319008A公开了一种将海水淡化水作为补水应用于循环冷却***的缓蚀剂,该缓蚀剂包含两种组分,组分一由钒酸盐或/和钨酸盐或/和钼酸盐组成,组分二由乌洛托品或/和硫脲组成。该发明能够减缓海水淡化水对循环水设备的腐蚀,但其包含稀有金属盐,价格较高。而且该配方不含阻垢成分,用作循环水处理药剂存在很高的结垢风险。
CN102303926 A公开了一种海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀剂,其由葡萄糖酸钠和硅酸钠组成。而且实验采用旋转挂片法,评价了上述缓蚀剂的缓蚀效果,实验结果显示,碳钢腐蚀速率≤0.1060mm/a,高于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中规定碳钢腐蚀速率应≤0.075mm/a的指标要求。
CN105063625A公开了一种用于海水淡化一级反渗透产水介质中的三元复配缓蚀剂,其由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)、聚天冬氨酸(PASP)和硫酸锌组成,电化学实验结果表明,当UHCI、PASP与硫酸锌复配比为80mg/L:10mg/L:10mg/L时,缓蚀率为90.4%。该配方中UHCI仍处于实验室研究阶段,原料不易得,且药剂投加浓度较高。
CN101705489A公开了一种适用于海水淡化一级反渗透产品水中碳钢的高效缓蚀剂,其缓蚀剂配方为:聚磷酸钠25-75mg/L,硫酸锌5-10mg/L,偏硅酸钠5-15mg/L,在流速为2m/s的动态水中该缓蚀剂可使碳钢的腐蚀速率降至0.027mm/a以下,但该配方中聚磷酸钠含量≥25mg/L,含磷量过高。
目前,污水处理厂进水水质没有国家标准,其进水水质由污水处理工艺、区域进水情况而定,一般污水处理厂进水总磷(以磷酸根计)限值约为4-6mg/L,锌离子等达到《污水综合排放标准》三级标准即可。因此,有必要研究一种低磷锌含量、对碳钢和不锈钢材料的腐蚀性小、药剂投加浓度低的阻垢缓蚀剂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种适用于海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂及其应用,该阻垢缓蚀剂含磷和锌的组分含量低,总有效药剂投加浓度低,药剂用量少;同时对碳钢和不锈钢材料的腐蚀性小,还具有低毒、高效、环保等特点,适用于海水淡化水用作循环冷却补充水的循环冷却***补充水体系。
为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
提供一种适用于海水淡化水用作循环冷却补充水的缓蚀阻垢剂,包含组分A和组分B,其中:
组分A和组分B的质量比为2.5:1-7:1;
按质量百分比计,所述组分A由以下原料组成:27%-45%聚马来酸,19%-41%丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物,14%-23%2-羟基膦酰基乙酸,0%-14%2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷,余量为纯水;
按质量百分比计,所述组分B由以下原料组成:30%-40%氯化锌,2%-5%锌稳定剂,余量为纯水。
按上述方案,组分A和组分B的质量比为3:1-5:1。
按上述方案,所述组分B中的稳定剂为盐酸、氨基磺酸、EDTA钠盐中的至少一种。所述组分B中,通过加入稳定剂防止锌离子析出。
按上述方案,丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物分子量为4000-6000。
提供一种上述阻垢缓蚀剂在循环冷却***中的应用,包括以下步骤:
在循环冷却***的循环水中根据需要加入pH调节剂使循环水pH值为7.5-8.5,同时当循环水中钙离子浓度<15mg/L时,加入钙盐使钙离子浓度维持在15-25mg/L之间,当钙离子浓度≥25mg/L,无需补加钙盐;将上述阻垢缓蚀剂投入循环水中,其中组分A在循环水中的投加浓度为50-70mg/L,组分B投加浓度为10-20mg/L;所述循环冷却***以海水淡化水或包括海水淡化水的混合水作为补充水。
按上述方案,所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠中的至少一种。
按上述方案,所述钙盐为氯化钙、碳酸氢钙中的至少一种。
按上述方案,所述海水淡化水为反渗透海水淡化水。
本发明的有益效果是:
1.本发明提供的阻垢缓蚀剂,含磷和锌的组分含量低,并通过药剂间的优化组合,有效降低了总有效药剂投加浓度(约为24mg/L-32mg/L),药剂用量少;同时对碳钢和不锈钢材料的腐蚀性小,Q235碳钢试片腐蚀速率≤0.03mm/a、不锈钢试片腐蚀速率≤
0.001mm/a,低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中规定碳钢腐蚀速率应≤0.075mm/a、不锈钢腐蚀速率应≤0.005mm/a的指标要求;而且在药剂使用期间,循环***水质控制也较为稳定,在30天的实验周期内,总磷含量低于5mg/L,含磷量低;锌离子低于2mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准;此外阻垢缓蚀剂原料易得,还具有低毒、高效、环保等特点,适用于海水淡化水用作循环冷却补充水的循环冷却***补充水体系。
2.本发明提供的阻垢缓蚀剂,使用时,事先根据需要加入pH调节剂或钙盐对循环水pH和钙离子浓度进行调控,再加入所述阻垢缓蚀剂,在药剂用量较小的情况下,具有良好的阻垢缓蚀效果,循环***水质控制稳定,循环水中磷锌含量低。
具体实施方式
以下通过实施例进一步对本发明进行解释说明。
实施例1
本发明提供一种适用于海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂,包含组分A和组分B;所述组分A由质量百分比为45%聚马来酸、20%丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(分子量为4000-6000)、23%2-羟基膦酰基乙酸和12%纯水组成。所述组分B由质量百分比为35%氯化锌、2%盐酸和63%纯水组成。
所述阻垢缓蚀剂应用于河北某发电厂,循环冷却***管道材质为Q235碳钢,换热器材质为316L不锈钢材质,循环水量2000m3/h,保有水量为1500m3/h;该厂污水处理设备总磷限值为5mg/L。
药剂使用期间,循环冷却***补充水几乎全部采用反渗透海水淡化水。
表1为药剂使用期间部分补充水水质检测结果。
表1
检测项目 | 单位 | 第1天 | 第15天 | 第30天 |
电导率 | μS/cm | 280.0 | 321.8 | 235.8 |
pH | / | 6.50 | 6.43 | 6.81 |
氯离子 | mg/L | 80.77 | 90.99 | 68.24 |
总碱度 | mg/L | 3.74 | 3.40 | 4.93 |
钙离子 | mg/L | 0.73 | 0.97 | 1.40 |
镁离子 | mg/L | 1.23 | 1.47 | 1.44 |
本发明所述的阻垢缓蚀剂的使用方法为:先分别在循环水中加入碳酸钠和氯化钙,使***水pH值为7.5-8.5,钙离子浓度维持在15-25mg/L之间;然后根据排污量计算药剂投加量,其中组分A在循环水中的投加浓度为60-68mg/L,组分B投加浓度为15-17mg/L。
表2为药剂使用期间部分循环水水质检测结果。
表2
表3为药剂使用期间月度腐蚀速率监测结果。
由表1至表3可知,当循环冷却***补充水全部为海水淡化产品水时,采用“调节水质+缓蚀阻垢剂”的联合使用方案,能有效抑制Q235碳钢、316L不锈钢的腐蚀。在667h的实验周期内,Q235碳钢的平均腐蚀速率<0.007mm/a,316L不锈钢平均腐蚀速率约为0.001mm/a,均远低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中规定碳钢腐蚀速率应≤0.075mm/a、不锈钢腐蚀速率应≤0.005mm/a的指标要求。而且循环***水质控制也较为稳定,在30天的实验周期内,总磷为2.53-4.52mg/L,符合该厂污水处理设备进水设计指标;锌离子1.51-1.70mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
实施例2
本发明提供一种将海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂,包含组分A和组分B;所述组分A由质量百分比为45%聚马来酸、20%丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(分子量为4000-6000)、23%2-羟基膦酰基乙酸和12%纯水组成。所述组分B由质量百分比为35%氯化锌、2%盐酸和63%纯水组成。
所述阻垢缓蚀剂应用于河北某发电厂,设备材质包括碳钢、316L不锈钢、304不锈钢等,循环水量26000m3/h,保有水量为13000m3/h;该厂污水处理设备总磷限值为5mg/L。
药剂使用期间,循环冷却***补充水几乎全部采用反渗透海水淡化水。
表4为药剂使用期间部分补充水水质检测结果。
表4
本发明所述的阻垢缓蚀剂的使用方法为:由于该循环冷却***前期采用入海口河水作为补充水,致使***水中总碱度、钙离子含量均较高,所以不需要额外调节水质。药剂投加量根据排污水量计算即可,其中组分A在循环水中的投加浓度为60-68mg/L,组分B投加浓度为15-17mg/L。
表5为药剂使用期间部分循环水水质检测结果。
表5
表6为药剂使用期间月度腐蚀速率监测结果。
表6
由表4至表6可知,当循环冷却***补充水几乎全部为海水淡化产品水时,采用“调节水质+缓蚀阻垢剂”的联合使用方案,能有效抑制Q235碳钢、316L不锈钢的腐蚀。在667h的实验周期内,Q235碳钢的平均腐蚀速率<0.03mm/a,316L不锈钢平均腐蚀速率约为0.001mm/a,均远低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中规定碳钢腐蚀速率应≤0.075mm/a、不锈钢腐蚀速率应≤0.005mm/a的指标要求。另外,循环***水质控制也较为稳定,在30天的实验周期内,总磷为4.50-4.96mg/L,符合该厂污水处理设备进水设计指标;锌离子1.70-1.90mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
实施例3
本发明所述的一种将海水淡化水用作循环冷却***补充水的阻垢缓蚀剂包含组分A和组分B。所述组分A由质量百分比为27%聚马来酸、37%丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(分子量为4000-6000)、14%2-羟基膦酰基乙酸、14%2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和8%纯水组成。所述组分B由质量百分比为35%氯化锌、5%氨基磺酸和60%纯水组成。
所述阻垢缓蚀剂应用于河北某发电厂,设备材质包括碳钢、316L不锈钢、304不锈钢等,循环水量21000m3/h,保有水量为13000m3/h;该厂污水处理设备总磷限值为5mg/L。
药剂使用期间,循环冷却***补充水采用以反渗透海水淡化水与入海口河水为主的多元混合水。
表7为药剂使用期间部分补充水水质检测结果。
表7
检测项目 | 单位 | 第1天 | 第16天 | 第32天 |
电导率 | μS/cm | 682.6 | 687.5 | 809.1 |
pH | / | 7.19 | 7.86 | 8.21 |
氯离子 | mg/L | 176.68 | 138.81 | 157.32 |
总碱度 | mg/L | 13.95 | 51.05 | 59.90 |
钙离子 | mg/L | 7.54 | 23.20 | 24.94 |
镁离子 | mg/L | 10.20 | 14.31 | 20.87 |
本发明所述的阻垢缓蚀剂的使用方法为:由于该循环冷却***补充水采用以反渗透海水淡化水与入海口河水为主的多元混合水,***水中总碱度、钙离子含量均较高,所以也不需要额外调节水质。药剂投加量根据排污水量计算即可,其中组分A在循环水中的投加浓度为50-60mg/L,组分B投加浓度为12-15mg/L。
表8为药剂使用期间部分循环水水质检测结果。
表8
表9为药剂使用期间月度腐蚀速率监测结果。
表9
由表7至表9可知,当循环冷却***中钙离子、总碱度含量较高时,不需要调节水质,仅添加阻垢缓蚀剂即能有效抑制Q235碳钢、316L不锈钢、304不锈钢等金属材料的腐蚀。在744h的实验周期内,Q235碳钢的平均腐蚀速率<0.013mm/a,316L不锈钢平均腐蚀速率约为0.0004mm/a,304不锈钢平均腐蚀速率约为0.0003mm/a,均远低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中规定碳钢腐蚀速率应≤0.075mm/a、不锈钢腐蚀速率应≤0.005mm/a的指标要求。同时,循环***水质控制也较为稳定,在32天的实验周期内,总磷为3.35-3.95mg/L,符合该厂污水处理设备进水设计指标;锌离子1.40-1.70mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰,都应为本发明的技术范畴。
Claims (8)
1.一种适用于海水淡化水用作循环冷却补充水的阻垢缓蚀剂,其特征在于,包含组分A和组分B,其中:
组分A和组分B的质量比为2.5:1-7:1;
按质量百分比计,所述组分A由以下原料组成:27%-45%聚马来酸,19%-41%丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物,14%-23%2-羟基膦酰基乙酸,0%-14%2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷,余量为纯水;
按质量百分比计,所述组分B由以下原料组成:30%-40%氯化锌,2%-5%锌稳定剂,余量为纯水。
2.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂,其特征在于,组分A和组分B的质量比为3:1-5:1。
3.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂,其特征在于,所述组分B中的锌稳定剂为盐酸、氨基磺酸、EDTA钠盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂,其特征在于,所述组分A中丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物分子量为4000-6000。
5.一种权利要求1-4任一项所述的阻垢缓蚀剂在循环冷却***中的应用,其特征在于,包括以下步骤:
在循环冷却***的循环水中根据需要加入pH调节剂使循环水pH值为7.5-8.5,同时当***循环水中钙离子浓度<15mg/L时,加入钙盐使钙离子浓度维持在15-25mg/L之间,当钙离子浓度≥25mg/L,无需补加钙盐;将所述阻垢缓蚀剂投入***循环水中,其中组分A在所述循环水中的投加浓度为50-70mg/L,组分B投加浓度为10-20mg/L;所述循环冷却***以海水淡化水或包括海水淡化水的混合水作为补充水。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述钙盐为氯化钙、碳酸氢钙中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述海水淡化水为反渗透海水淡化水。
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