楊華偉
（滄井化工有限公司，河北 滄州 06100）

摘要：滄州滄井化工有限公司循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水是沿海淺層地下水，Cl^-的質(zhì)量濃度高達(dá)540mg／L，原設(shè)計(jì)采用進(jìn)口的以無機(jī)磷為主的處理藥劑，使碳鋼換熱設(shè)備的腐蝕速率達(dá)0.3-0.4mm／a。后將補(bǔ)充水改為淺層地下水加少量深井水，控制補(bǔ)充水的ρ(C1^-)為150-300mg／L，并采用以有機(jī)磷和膦羧酸為主的水處理藥劑，生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果表明，在濃縮倍數(shù)為2.5—3.5的條件下，碳鋼的腐蝕速率為0.06mm／a。
　　關(guān)鍵詞：沿海；地下水；循環(huán)冷卻水；補(bǔ)充水；處理方案
　　中圖分類號：TQ085　　 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)05—0028—02

　　滄州滄井化工有限公司生產(chǎn)裝置包括24×10⁴t／a氯乙烯、23×10⁴t／a聚氯乙烯、1.2×10⁴kW熱電站和39×10⁴ t／a水泥工程，生產(chǎn)技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備由國外引進(jìn)。為PVC裝置配套的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能力為12000m³／h，補(bǔ)充水采用8-10m的淺水井，換熱設(shè)備的材質(zhì)既有碳鋼，又有不銹鋼、銅。淺井水受海水滲透的影響，水中Cl^-、含鹽量等腐蝕性離子含量比較高，對設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕性。隨生產(chǎn)裝置引進(jìn)的水處理方案為含磷無機(jī)配方，沒有考慮淺井水的特殊性，在近半年的試運(yùn)行過程中，多臺換熱器腐蝕穿孔，另外，受補(bǔ)充水Cl^-等含量的影響，濃縮倍數(shù)只能控制在2倍以下，水源不能滿足生產(chǎn)的需要，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。經(jīng)調(diào)查研究，做了大量的對比試驗(yàn)，通過改善補(bǔ)充水水質(zhì)、提高濃縮倍數(shù)、采用全有機(jī)處理方案，幾年的運(yùn)行檢測表明，濃縮倍數(shù)達(dá)到2.5-3.5倍時(shí)，設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢符合國家規(guī)定，同時(shí)降低了運(yùn)行費(fèi)用。

1 引進(jìn)方案處理狀況

　　整個(gè)工程于1998年8月開始運(yùn)行，在試運(yùn)行期間循環(huán)冷卻水處理采用國外引進(jìn)的處理方案，在近半年的試運(yùn)行過程中，檢測掛片的腐蝕速度0.3-0.4mm／a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家標(biāo)準(zhǔn)0.125 mm／a的要求，運(yùn)行不到6個(gè)月，現(xiàn)場多臺換熱器腐蝕穿孔，特別是水走殼程的換熱器，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

2 原因分析

　　根據(jù)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水水質(zhì)(見表1)計(jì)算，并且對引進(jìn)藥劑成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)腐蝕主要有以下2方面的原因造成：
　?、儆捎谘a(bǔ)充水為負(fù)硬度水，而且水中Cl^-等腐蝕性離子含量比較高，所以導(dǎo)致?lián)Q熱器腐蝕；
　?、谕ㄟ^對引進(jìn)藥劑成分分析，我們發(fā)現(xiàn)它的主要成分為無機(jī)磷酸鹽，對于這種水質(zhì)根本起不到緩蝕作用。

表1 淺井水水質(zhì)

3 方案改進(jìn)

3.1 改善補(bǔ)充水水質(zhì)
　　由于補(bǔ)充水是負(fù)硬度、高氯根、高含鹽量水質(zhì)，所以腐蝕性較強(qiáng)，一般阻垢緩蝕劑很難達(dá)到處理要求，對此，我們調(diào)整了補(bǔ)充水水源，降低氯離子含量。
　　我們將淺井水與深井水按一定比例在混合池內(nèi)進(jìn)行混合，嚴(yán)格控制氯離子含量小于300mg／L(由于深井水水量有限，進(jìn)一步降低氯離子含量不太現(xiàn)實(shí))，同時(shí)加強(qiáng)補(bǔ)充水水質(zhì)監(jiān)控。調(diào)整后的補(bǔ)充水水質(zhì)見表2。

表2 調(diào)整后的補(bǔ)充水水質(zhì)

3.2 改進(jìn)藥劑
　　經(jīng)考察、試驗(yàn)，根據(jù)改進(jìn)后的水質(zhì)篩選出新的水處理藥劑配方(FZ-601)，采用FZ-601配方與原進(jìn)口配方進(jìn)行緩蝕效果的對比試驗(yàn)，結(jié)果見表3。FZ-601為全有機(jī)配方，配方中的多甲叉有機(jī)磷和膦羧酸具有高效阻垢性能，通過藥劑的協(xié)同效應(yīng)穩(wěn)定鈣硬度，提高Ca2⁺，CO₃^2-等結(jié)垢性離子的過飽和度，起到良好的阻垢效果。由于磷酸鹽和膦羧酸含有大量未離解的-OH基團(tuán)，這些基團(tuán)與金屬表面水合氧化物中的OH鍵結(jié)合，形成一層致密保護(hù)膜，起到抑制腐蝕的作用，利用Zn2+成膜快的特點(diǎn)在其中起增效作用。銅緩蝕劑在水中能夠游離出H⁺離子，其負(fù)離子能與銅離子結(jié)合生成十分穩(wěn)定的絡(luò)合保護(hù)膜，對銅設(shè)備有很好的緩蝕效果。膦羧酸有很好的穩(wěn)Zn²⁺效果，有效抑制鋅垢的形成，同時(shí)又有很好的阻磷酸鈣效果。

表3 對比試驗(yàn)結(jié)果

　　從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，調(diào)整后的水質(zhì)，進(jìn)口藥劑與國產(chǎn)藥劑的阻垢率都能達(dá)到要求，但緩蝕效果存在明顯的差距。我公司決定采用常州中南化工有限公司的FZ-601阻垢緩蝕劑。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 化學(xué)清洗
　　首先投加1000 mg／L由絡(luò)合物、表面活性劑、滲透劑、剝離劑等成分組成的專用清洗劑，控制循環(huán)冷卻水的pH值為5.5—6.0，進(jìn)行化學(xué)清洗。清洗時(shí)間應(yīng)根據(jù)總鐵、總硬變化情況而定，當(dāng)這些指標(biāo)不再上升時(shí)可停止清洗，清洗時(shí)間一般為48h。
　　清洗結(jié)束后先對系統(tǒng)中的清洗液進(jìn)行置換，然后進(jìn)行預(yù)膜處理。
4.2 系統(tǒng)預(yù)膜
　　投加500-550mg／L含有聚磷酸鹽、多元醇磷酸脂、鋅鹽、分散劑等組成的預(yù)膜劑，控制循環(huán)水的pH值為6.0-6.5，運(yùn)行48h。預(yù)膜結(jié)束進(jìn)行置換，進(jìn)行常規(guī)處理。
4.3 常規(guī)處理
　　常規(guī)處理水穩(wěn)劑的投加量為50-60 mg／L，采用氯氣作常規(guī)殺菌劑，不定期地投加季銨鹽或含氮化合物殺菌，具體控制指標(biāo)見表4。

表4 常規(guī)處理分析控制指標(biāo)

4.4 現(xiàn)場應(yīng)用效果
　　從調(diào)整后處理配方運(yùn)行的情況看，處理效果得到明顯改善，主要表現(xiàn)為：
　?、購臋z測數(shù)據(jù)看，不銹鋼的腐蝕速度為0.0031 mm／a，沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕，銅腐蝕速度0.00372mm／a，碳鋼的腐蝕速度0.0631mm／a；
　?、谖酃赋练e速率3.128mcm；
　　③微生物得到有效控制，生物粘泥量都小于4 mL／m³。

5 結(jié)語

　　①調(diào)整后的方案經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用，處理效果達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并且保證了生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行；
　?、诰徫g效果得到了明顯提高，6個(gè)月后檢修打開換熱器觀察腐蝕現(xiàn)象已明顯減輕，一些原來準(zhǔn)備更換的換熱器可以繼續(xù)使用；
　?、郯囱h(huán)水量12000t／h，濃縮倍數(shù)3，藥劑投加量60mg／L計(jì)算，阻垢緩蝕劑用量57t／a，引進(jìn)藥劑3.75萬元／t，國產(chǎn)藥劑1.25萬元／t，每年可節(jié)約藥劑費(fèi)約141萬元，處理費(fèi)用大大降低；
　　④由于調(diào)整后的阻垢緩蝕劑為液體，與以前的進(jìn)口固體藥劑相比，簡化了現(xiàn)場操作步驟，加藥準(zhǔn)確并容易控制。

作者簡介：楊華偉(1969—)，男，天津人，工程師，滄州滄井化 工有限公司設(shè)計(jì)所項(xiàng)目主任，天津大學(xué)環(huán)境工程系在讀碩士研究 生，電話(0317)3584331。