工业技术(357～359)用做工业循环水的低温水处理实验王树勖,杨岳,刘继文(中国石油兰州石化公司石油化工研究院,甘肃兰州730060)摘要:利用高硬度的地下低温水做工业循环冷却水,通过实验筛选出以L SH-407G做水质稳定剂(水稳剂)。

中试结果表明,在循环水浓缩倍数为3.8～4.2,p H为7.5～8.5的条件下,该水稳剂的阻垢缓蚀性能最佳。

关键词:低温水;高硬度;阻垢;水稳剂中图分类号:X74 文献标识码:B 文章编号:1009-0045(2004)05-0357-03 中国石油兰州石化公司原料动力厂(以下简称动力厂)低温水车间建于1969年,所用低温水取自于黄河边深层地下水,温度一般在12℃,设计供水量2200t/h,水压力0.5MPa。

最初其低温水供该公司下属4个厂的工艺冷却设备使用,但由于低温水总硬度高,在使用过程中导致换热设备结垢严重,故部分用户减量或停用,现只有该公司的石油化工厂和动力厂使用,总用量仅为300t/h,且大部分低温水经换热后直接排入雨排,回收利用率约为48%。

本工作通过筛选适宜的水稳剂,实现了低温水的循环利用。

1　低温水做循环水用存在的问题及对策 低温水的pH为8105,其水质分析结果见表1。

表1　低温水水质分析结果mg/L　测试项目分析结果测试项目分析结果电导率3636Ca2+198.37浊度0.62总碱度182.51SO2-475.28钾钠离子75.36Cl-42.13SiO2 4.81总硬度296.76总铁0.052　3:单位为μs/cm。

根据表1数据,计算低温水的朗格利尔指数(L.S.I)和雷兹纳指数(Rs)[1]:浓缩倍数为1.0时,L.S.I=0.55,属结垢型水;浓缩倍数为4.0时,L.S.I=2.86,Rs=2.78属强结垢水质。

因此,要实现低温水用做循环水,水稳剂应具有优良的阻垢分散性能;另外由于浓缩倍数达到4.0时,低温水总硬度与总碱度之和大于1500mg/L,因此必须向循环水系统中加入一定量的酸,以中和一部分碱,使总硬度与总碱度之和小于1500mg/L,从而削弱循环水水质结垢倾向。

2　水稳剂筛选实验对兰州石化公司石油化工研究院开发出的L SH-407系列A、B、C、D、E、F、G、H、I共9个型号的水稳剂进行筛选实验,以确定低温水做循环水使用时的最佳水稳剂。

2.1　阻垢与缓蚀性能评价实验水稳剂的阻垢实验和腐蚀实验分别按中国石化总公司《冷却水分析和实验方法》中的“碳酸钙阻垢法”和“旋转挂片失重法”进行,实验条件如下:静态阻垢实验　实验用水为配制水,Ca2+和HCO-3浓度均为550mg/L,浓缩1.5倍,水温(80±1)℃,时间10h。

旋转挂片腐蚀实验　实验用水为实际原水,水温(50±1)℃,转速75r/min,试片采用碳钢标准I型片,时间为72h。

2.111　阻垢性能评价LSH-407系列水稳剂是选取阻垢分散性能较好的丙烯酸/磺酸基团的多元共聚物、有机膦酸,　收稿日期:2004-05-14;修回日期:2004-06-01作者简介:王树勖(1971-),男,甘肃白银人,工程师,现从事水处理技术研究工作。

第22卷　第5期2004年9月 石化技术与应用Petrochemical Technology&ApplicationVol.22　No.5 Sep.2004再辅以锌盐缓蚀剂制成的。

其中共聚物中的羧基、磺酸基在循环水中能离解出H+而变成带负电荷的阴离子,这些负离子能与水中带正电荷的Ca2+、Mg2+等成垢离子形成稳定的络合物,从而提高了CaCO3晶体析出时的过饱和度;有机膦酸能吸附在CaCO3晶体的活性增长点上,抑制了晶格向一定的方向成长,使晶格歪曲长不大,晶体被有机膦酸分子包围而失去活性[2];锌盐与有机膦酸有良好的协同效应,可以提高药剂的缓蚀能力。

不同型号的水稳剂,其静态阻垢实验结果见表2。

表2　静态阻垢实验结果药剂名称阻垢率/%碳酸钙磷酸钙LSH-407A79.2685.34LSH-407B95.3789.15LSH-407C80.5991.26LSH-407D91.5492.87LSH-407E77.3288.59LSH-407F91.0286.92LSH-407G98.6590.12LSH-407H92.6186.16LSH-407I89.3588.73 由表2可以看出所列各种药剂的阻垢率都在76%以上,其中G型的阻垢性能最好,说明其配方最佳,达到了很好的协同阻垢分散效果。

2.112　缓蚀性能评价根据静态阻垢实验结果,选取B、D、F、G和I 型药剂进行了旋转挂片实验,结果见表3。

表3　药剂缓蚀性能测试结果药剂名称腐蚀速率/(mm・a-1)缓蚀率/%LSH-407B0.018597.56LSH-407D0.036794.51LSH-407F0.058191.53LSH-407G0.016598.20LSH-407I0.034295.17　注:药剂用量均为70mg/L。

从表3可以看出B和G型缓蚀性能优于其他型号,实验后还发现试片表面光亮且无点蚀现象,这说明有机膦酸与锌盐复合后具有良好的缓蚀性能。

212　动态模拟实验选用B和G型做水稳剂,采用双系统动态实验装置进行工业实际运行模拟实验。

实验水质采用低温水原水,浓缩倍数3.8～4.2,监测试管的材质为碳钢,规格为<10×1mm×520mm,监测试片为碳钢、铜、铝、不锈钢(均为化工部标准试片),入口水温(32±0.5)℃,蒸汽温度(100±1)℃,循环量600L/h,控制系统的pH为7.5～8.5,运行15天。

动态模拟实验流程见图2。

1—水箱;2—冷却塔;3—补充水槽;4—配药槽;5—转子流量计;6—监测换热器;7—挂片槽;8—引风机图2　循环水动态模拟中试装置流程图 动态模拟实验结果见表4和表5。

表4　各种材质试片的腐蚀速率试片腐蚀速率/(mm・a-1)LSH-407G LSH-407B 碳钢试管0.02250.0329不锈钢　0.00040.0006紫铜 0.00030.0005铝 0.00060.0003黄铜 0.00080.0012表5　污垢沉积速率和极限污垢热阻项目LSH-407G LSH-407B每月污垢沉积速率/(mg・cm-2)10.263112.3875极限污垢热阻/(m2・K・W-1)1.25×10-4 1.98×10-4 分析表4、表5的数据可见,G和B型配方的腐蚀率、污垢沉积速率、极限污垢热阻等均达到中国石化总公司《冷却水分析和实验方法》中的规定标准,另外还发现各种材质的试片表面光亮,无明显的腐蚀、点蚀现象。

其中G型配方的动态实验结果稍优于B型,故最终选取LSH-407G做为将低温水由直・853・石　化　技　术　与　应　用 第22卷　流冷却水变为循环冷却水的水稳剂。

3　结语用兰州石化公司石油化工研究院开发出的L SH -407G 型水稳剂,可实现低温水的循环利用。

目前,兰州石化公司石油化工厂低温水回用的配套工程正在建设,建成后将L SH -407G 投用,还要根据工艺介质和水质的变化,进行必要的调整和完善。

参考文献:[1]周本省.工业水处理技术[M ].北京:化学工业出版社,2001.[2]金熙,项成林,齐冬子,等.工业水处理技术问答及常用数据[M ].北京:化学工业出版社,2001.●简讯●中国石油兰州石化公司石油化工研究院4个项目通过技术评审2004年8月10日,由中国石油兰州石化公司石油化工研究院(以下简称兰州石化研究院)研制开发的“增产丙烯催化剂的研制与工业化开发”、“重催专用催化剂的工业化开发”、“提高LBO —16催化剂喷雾胶体固含量的研究”和“裂化催化剂生产中氨氮污染环保技术的研发”等4个科研项目顺利通过了兰州石化公司专家评审。

“增产丙烯催化剂的研制与工业化开发”是针对我国丙烯资源短缺而研制开发了“增产丙烯催化剂”,该催化剂投用后可提高丙烯收率,同时还可降低汽油烯烃含量、提高汽油辛烷值。

“重催专用催化剂的工业化开发”是为解决兰州石化重催装置原料油中存在重金属含量高、难裂解、催化剂失活快等问题而专门开发的一种专用催化剂。

该催化剂投用后,可在提高装置抗重金属污染能力的同时,改善产品分布。

“提高LBO —16催化剂喷雾胶体固含量的研究”是在基本不改变现有工艺路线的基础上,通过提高喷雾胶体固含量,而使目的产品的产量提高,该技术已于2004年6月份在兰州石化公司催化剂厂进行了工业放大试验。

该技术的实施可改善LBO 系列降烯烃催化剂的使用性能,满足市场对降烯烃剂的需求。

“裂化催化剂生产中氨氮污染环保技术的研发”是针对催化裂化催化剂传统生产工艺中常采用过量的铵盐降低碱金属钠的含量,而产生高浓度氨氮污水这一工业现状,研究开发了裂化催化剂生产中降低碱金属钠的新技术。

该技术可以减少约50%的铵盐用量,极大地降低了氨氮污染,为裂化催化剂的清洁生产提供了技术支持和保障,使其生产过程达到了环保要求。

在评审会上,专家和技术人员对这4项具有工业化前景的新技术给予了充分的肯定和高度评价,并希望尽早实现工业化。

(中国石油兰州石化公司石油化工研究院　曹建明,周卫军,仇国贤等供稿)李灿院士荣获国际催化奖2004年7月12日到16日,第十三届国际催化大会在法国巴黎举行,共有来自65个国家和地区的2100名代表参加了会议。

在闭幕仪式上,中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所李灿研究员荣获了国际催化奖并做了特邀报告。

国际催化奖是国际催化理事会迄今设立的唯一国际奖项,每4年一次,每次只有1人获奖,该奖项主要奖励在国际催化领域取得杰出科学成就的45岁以下的科学家。

根据大会介绍,李灿院士长期以来从事催化材料、催化反应和催化的光谱表征等研究工作,并在这3个研究领域都取得了重要的进展。

特别是发展了紫外共振喇曼光谱在催化研究中的应用,解决了表征分子筛催化材料中骨架杂原子等问题,对催化科学的发展做出了贡献。

他还在手性修饰的表面上和纳米孔中观察到了手性限阈诱导效应,并制备了与均相不对称催化相媲美的手性氢化和环氧化固相催化剂,为手性药物中间体合成奠定了基础。

李灿院士此次被授予国际催化奖是我国科学家迄今为止在国际催化领域获得的最高奖励,也是发展中国家的科学家第一次获得此项奖励。

在闭幕大会上,李灿院士还被选举为国际催化理事会第一任副主席。

国际催化理事会设正、副主席各1名,任期4年,任期结束后副主席自动升任主席。

李灿院士是《石化技术与应用》杂志的编委。

在此,本刊编辑部全体同仁对他荣获国际催化奖表示热烈的祝贺和由衷的敬意。

同时,祝愿他在今后的工作中取得更加辉煌的成就。