金迪化纤循环水处理方案
摘 要: 工厂普遍采用循环水冷却设备,为达到阻垢、缓蚀及杀菌的目的,合理选择化学药剂在循环水处理中至关重要。介绍了金迪化纤公司循环水处理情况。
关键词: 化学药品; 水处理
湖南金迪化纤有限责任公司主要产品有聚酯切粒、长丝等。其公用工程建有4000t/ h 的循环水场, 给水温度32 ℃,回水温度42 ℃,浓缩倍数控制在3 ～4 ,热交换器材主要为碳钢、不锈钢、铜管,以碳钢为主,水走管程,流速约0. 51～1. 0m/ s。为保证设备安全地长周期运行,水处理工作很重要。因此 1998 年通过招标,与江苏武进精细化工厂签定并实施水处理合作协议。
1 循环水系统概况
循环水量4000t/ h ; 保有水量900t ; 排污水量 12t/ h ;补充水量42t/ h ;蒸发水量30t/ h ;浓缩倍数 3. 5 ;温差8～10 ℃;药剂停留时间75h 。
水质条件见表1 。
| 表1 水质条件 |
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根据循环水稳指数(R. S. I) 计算,当循环水浓缩倍数达到3. 5 时,R. S. I = 5 ,呈结垢型水质。具体判断公式参见中石化内部水处理标准《冷却水分析和试验方法》。
2 药剂选择方案
根据稳定指数计算,补充水水质经3 . 5倍浓缩后,结垢倾向明显。所以选择配方以阻垢分散为主, 同时控制Cl - 经浓缩后达22. 44mg/ L ,配方也应注意腐蚀的控制。
因循环水在碱性条件下氯气的杀生能力下降, 应选用适于高p H 条件下的非氧化性杀生剂。
根据设计思路,选择武进精细化工厂生产的 J C2463B 缓蚀阻垢剂,主要成分有膦骏酸、磺花共聚物、铜缓蚀剂等。
3 水质稳定试验
3. 1 静态阻碳酸钙垢试验
试验方法按照中石化公司《冷却水分析和试验方法》中“碳酸钙垢沉积法”进行。
试验水质:钙(以CaCO3 计) 67. 13mg/ L ,总硬度(以CaCO3 计) 83. 95mg/ L ,总碱(以CaCO3 计) 64. 95mg/ L ,Cl - 6. 41mg/ L ,p H 7. 49 。
试验条件:温度(80～90) ℃;时间10h ;恒温浓缩至3. 5 倍。试验结果见表2 。
| 表2 静态阻碳酸钙垢试验结果 |
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3. 2 静态阻磷酸钙垢试验
考虑到补充水中不含PO3 - 4 ,循环水中PO3 - 4 均为膦系药剂自身分解引入的。因此对阻磷酸钙垢试验方法进行了改进,即在进行阻碳酸钙垢的同时测试各水质实验前后的总磷含量,并计算绝对阻垢率。试验结果见表3 。(试验水质及试验条件同3. 1) 。
| 表3 静态阻磷酸钙垢试验结果 |
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3. 3 静态阻锌垢试验
试验方法:药剂中含Zn2 + 将带入循环水中,可能形成锌垢。因此,在进行阻碳酸钙垢的同时,检测水质前后Zn2 + 的含量,并计算绝对阻垢率。试验结果见表4 。(试验水质及试验条件均同前)
| 表4 静态阻锌垢试验结果 |
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3. 4 旋转挂片缓蚀试验
试验方法按中石化公司《冷却水分析和实验方法》中的“旋转挂片失重法”进行。试验水质: 同 311 ; K = 3. 5 。试验条件:温度50 ±1 ℃;转速75r/ min ,试验时间:72h ,试片: H 型标准试片为A3 钢、黄铜、不锈钢。药剂:J C2463B。试验结果见表5 。
| 表5 挂片腐蚀试验结果 |
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表5 阻垢缓蚀试验结果表明,J C2463B 药剂在投加量达到50～70mg/ L 时,对碳酸钙垢、磷酸钙垢、锌垢等的阻垢率达92 %以上,对碳钢、黄铜、不锈钢的腐蚀速率达到中石化有关规定的“好”和“很好”的标准,试验表明J C2463B 药剂适合该系统。
4 实施情况
一个完整的水处理方案,应包含缓蚀阻垢、分散、杀菌灭藻和排污处理五个方面,并涉及如下步骤:水冲洗、化学清洗、预膜处理、正常运行。其中化学清洗、预膜、正常运行需采用不同的化学药剂。
(1) 化学清洗阶段 采用武进精细化工厂生产的J C2161 清洗剂,按1000mg/ L 投加,该药剂主要由氨基磺酸、表面活性剂及多种缓蚀剂等组成,要求清洗效果显著、腐蚀率低、不产生氢脆等。通过化学清洗,清除水系统管壁上的油污垢及浮锈等,从而创造一个活化的金属表面,给预膜处理打下了基础。
(2) 预膜处理阶段 结合本系统的特点,采用该系列的J C2265A 预膜剂(400mg/ L ) 及J C2265B 增效剂(100mg/ L) ,同时在处理过程中投加J C2326 阻垢分散剂。为检验预膜效果,将事先处理好的A3 试片、不锈钢试片和黄铜试片挂入循环水池中,待预膜结束后,各取一片,看到表面有明显的五彩色晕, 用硫酸铜滴定法检测,时间差大于60s ,实施表明预膜效果非常好。
(3) 日常运行阶段 每月两次冲击式投加杀菌灭藻剂100mg/ L ,仍采用该厂生产的XF2990 非氧化性杀菌剂,主要化学成分为异噻唑啉酮衍生物。该品具有低毒、广谱高效、活性成分降解好、稳定性强,并能穿透粘泥附在器壁上的生物膜,起到生物剥离的作用。同时采用了与氯气具有同等效果的氧化性杀菌剂(XF2992) ,主要化学成分为三氯异氰尿酸。每天按3. 5kg 投加,对于抑制黏泥的生长、菌藻的滋生和有机物的繁殖很有成效。
2001 年7 月,全厂停产大检修。对部分换热器进行了检查,检查结果见表6 。从打开的换热器整外观看,无腐蚀、无垢、无黏泥附着,只是在个别列管换热器中有少量细砂和杂物,这是流速低的缘故,建议每年大修时进行停车清洗。
本水处理方案实施后经两年多的生产运行,挂片腐蚀率为0. 04mm/ a ,远远小于0. 125mm/ a ,换热器打开目测达到满意的效果。
| 表6 换热器检查结果 |
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