專利名稱：閉路循環(huán)冷卻水處理的硅系緩蝕劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于閉路循環(huán)冷卻水處理的緩蝕劑，特別是硅系緩蝕劑。
在工業(yè)用水中，冷卻水的用水量占很大比例。一般在使用敞開式冷卻水的過程中其冷卻水的溶解雜質(zhì)與懸浮雜質(zhì)會(huì)在設(shè)備的傳熱表面形成水垢或腐蝕，致使設(shè)備、管道損壞并使生產(chǎn)率下降，直接影響經(jīng)濟(jì)效益，因此對(duì)冷卻水必須進(jìn)行處理以減緩其結(jié)垢和腐蝕作用。近來(lái)發(fā)展起來(lái)的閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是以軟化水(或除鹽水)為冷卻介質(zhì)，這樣雖然緩和了結(jié)垢問題，但卻帶來(lái)了嚴(yán)重的系統(tǒng)腐蝕問題。為此在采用閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)時(shí)，必須對(duì)軟水進(jìn)行緩蝕處理。
現(xiàn)已使用的緩蝕劑有多種，常用的磷系配方，由于主劑是聚磷酸鹽，所以在缺Ca2+的水中(如低于10ppm)，就難于控制腐蝕，當(dāng)水溫較高和傳熱壁溫度較高時(shí)聚磷酸鹽水解成正磷的速率加快，因而失效，冷卻水pH過高也不宜使用聚磷酸鹽，為此在閉路循環(huán)冷卻水處理中不宜采用磷系配方。鉻系配方的緩蝕效果雖好費(fèi)用也低，但其毒性大，若管理不善就會(huì)污染環(huán)境，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都已少用。有機(jī)膦酸鹽比聚磷酸鹽穩(wěn)定，有機(jī)膦酸鹽與鋅鹽配合使用是一個(gè)有效的緩蝕劑配方，但Zn2+在pH高于7.5時(shí)，易沉積，這樣不但失去緩蝕能力，而且影響冷卻部件的傳熱效率，因?yàn)橐箝]路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的軟水或除鹽水的pH為9～10，所以在此系統(tǒng)排除了此類緩蝕劑配方。作為閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)使用的有效緩蝕劑的亞硝酸鹽，其應(yīng)用也有很長(zhǎng)歷史，但近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)其亞硝胺問題，故亞硝酸鹽的致癌作用影響了此類藥劑的應(yīng)用?，F(xiàn)仿制同聯(lián)邦德國(guó)引進(jìn)的E100號(hào)，即PTX-CS緩蝕劑也是一種用于閉路冷卻水處理的有效緩蝕劑，但一般投量大，價(jià)格昂貴。鉬系配方是一種有效的陽(yáng)極緩蝕劑，且毒性產(chǎn)小，但因鉬酸鹽價(jià)格較高不便推廣使用。
現(xiàn)有的硅系緩蝕劑只能用于敞開式循環(huán)冷卻水處理的和半閉路循環(huán)水系統(tǒng)。如美國(guó)Betz公司已獲專利的硅系緩蝕劑其配方為硅酸鈉10ppm、羥基乙叉二膦酸10ppm、羧甲基纖維素20ppm、苯并三氮唑3ppm，使用時(shí)pH為8.5，非軟化水，用六偏磷酸鈉和硫酸鋅800ppm預(yù)膜，此硅系緩蝕劑只適用于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。另有半閉路循環(huán)水系統(tǒng)(指系統(tǒng)有通氣管通向大氣，當(dāng)運(yùn)行水溫上升時(shí)水中溶解氧大量下降)所使用的硅系緩蝕劑，其條件是冷卻水來(lái)自地表水未經(jīng)軟化處理，投加硅酸鈉2000～5000ppm，雖能控制碳鋼腐蝕，但有水垢生成。
本發(fā)明的目的是研制一種高效、無(wú)毒、穩(wěn)定、廉價(jià)、易于操作的、適用于不脫氧的閉路循環(huán)冷卻水處理的硅系緩蝕劑。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取下列措施該硅系緩蝕劑以硅酸鈉為主劑，配以羥基乙叉二膦酸(HEDP)、葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)。當(dāng)硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計(jì)，羥基乙叉二膦酸(HEDP)以磷酸根(PO3-4)計(jì)，其余以該工業(yè)品重量計(jì)時(shí)，各配伍藥劑的投加比為SiO2∶PO3-4∶C6H11O7Na∶BTA＝1500～3000∶20～50∶200～400∶1～3。調(diào)制緩蝕劑時(shí)，可將硅酸鈉溶于軟化水，依次將羥基乙叉二膦酸(HEDP)，葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)加入水中。每加入一種藥劑都應(yīng)攪拌均勻。最終配成10%溶液。這些都在常溫常壓下進(jìn)行，唯苯并三氮唑(BTA)要先溶于少量酒精，然后加水。
利用該緩蝕劑處理閉路循環(huán)軟水，對(duì)冷卻水pH不需調(diào)整，也不用脫氧，其腐蝕率在日本栗田公司為中國(guó)寶山鋼鐵總廠同類閉路循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)規(guī)定的目標(biāo)值0.047mm/y之下，即0.0003～0.023mm/y，而平均附著速度為0.0027～0.227mcm，試驗(yàn)期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)管傳熱效率下降。用該緩蝕劑處理含有氯離子的蒸餾水時(shí)，如Cl-≤2000ppm，對(duì)碳鋼腐蝕率無(wú)明顯影響，即能耐氯離子腐蝕。該緩蝕劑除了適用于軟水之外還適用于除鹽水的緩蝕處理，且水溫高的系統(tǒng)，在使用時(shí)不需對(duì)系統(tǒng)作預(yù)膜處理。
以下舉例進(jìn)一步詳細(xì)說明此實(shí)例系太原鋼鐵公司三號(hào)高爐的閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與水處理工業(yè)試驗(yàn)。
閉路循環(huán)水自高爐冷卻壁排出后，經(jīng)架空的Dg300管道流至空氣冷卻器，冷卻水經(jīng)空氣冷卻器降溫后，由循環(huán)水泵加壓再送至高爐冷卻壁使用。在空氣冷卻器與循環(huán)水泵之間的支管上，接有膨脹缶。在循環(huán)水泵與高爐之間的支管上設(shè)有高位安全水箱。循環(huán)冷卻水所需的水處理藥劑在水泵吸水管上注入。
系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下循環(huán)水量 450m3/h給水溫度 50～55℃
回水溫度 60～65℃工作壓力 0.7MPa系統(tǒng)容積 ～70m3水處理效果的監(jiān)測(cè)，通過以下方式進(jìn)行水溫記錄通過循環(huán)水給水與回水水溫了解循環(huán)水的傳遞熱量，即冷卻構(gòu)件的傳熱效果。表1是自87年10月1日至88年2月29日按旬的平均給水與回水水溫。
掛片分析;通過稱量掛片的增重、失重，可計(jì)算出附著速度m.c.m.值與腐蝕率。
表2(表2a，2b)是歷次掛片的附著速度m.c.m.與腐蝕率。
太鋼三高爐閉路水試驗(yàn)運(yùn)行水溫?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 表1
生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)掛片監(jiān)測(cè)結(jié)果 表2b
注表2b系表2a之續(xù)表。
本處理效果從表2可以看出，歷次掛片監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明，利用本發(fā)明硅系緩蝕劑進(jìn)行緩蝕處理年腐蝕率為0.0003～0.023mm/y，與目標(biāo)值0.047mm/y相比全部達(dá)標(biāo)，而不作處理的循環(huán)軟水腐蝕率為2.16mm/y。
附著速度大部分為負(fù)值，正值為0.0027～0.227mcm，說明試片上基本沒有附著物。
從這些數(shù)據(jù)為看，水處理效果是令人滿意的。
關(guān)于水溫問題在運(yùn)行期間的水溫和溫差，并未曾達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)值。自1987年10月～1988年2月間按旬平均最高進(jìn)水水溫為53.55℃，最高出水溫度為56.31℃，最大溫差為4.54℃。表1所記水溫情況，并無(wú)規(guī)律可言，看不出溫差遞減趨勢(shì)。這一現(xiàn)象不應(yīng)單純從水系統(tǒng)來(lái)看，更多的影響因素應(yīng)為高爐的爐況變化。當(dāng)爐況不能保持不變時(shí)，水溫是看不出規(guī)律性的。
根據(jù)冷卻部件熱負(fù)荷，軟水水質(zhì)，運(yùn)行條件等利用本發(fā)明硅系緩蝕劑配方進(jìn)行的才路循環(huán)冷卻水處理所得效果來(lái)看，此配方將適用于熱負(fù)荷高的冶煉設(shè)備，軟水或除鹽不的閉路循環(huán)冷卻不處理。配方具有高效，無(wú)污染，耐高氯根，價(jià)廉，易于操作等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合閉路系統(tǒng)尚可延長(zhǎng)設(shè)備壽命，節(jié)水節(jié)能。完全可以推廣使用。
權(quán)利要求
一種閉路循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)用的緩蝕劑，特別是硅系緩蝕劑，其特征在于化學(xué)組成是以硅酸鈉為主劑，還配有羥基乙叉二膦酸(HEDP)，葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)，該緩蝕劑投加量比；硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計(jì)，羥基乙叉二膦酸以磷酸根(PO3-4)計(jì)，葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)與苯并三氮唑(BTA)以該工業(yè)品重量計(jì)，其配比按重量(ppm)為SiO2∶PO3-4∶C6H11O7Na∶BTA=1500～3000∶20～50∶200～400∶1～3。
全文摘要
一種用于閉路循環(huán)冷卻水處理的緩蝕劑，特別是硅系緩蝕劑。該緩蝕劑是以硅酸鈉為主劑，配以羥基乙叉二膦酸、葡萄糖酸鈉及苯并三氮唑的復(fù)合緩蝕劑配方。該緩蝕劑高效、無(wú)毒、穩(wěn)定、廉價(jià)且易于操作，適用于軟化水或除鹽水、不脫氧、水溫高的系統(tǒng)，并能耐氯離子腐蝕，器壁表面無(wú)沉積，且在使用時(shí)不需對(duì)系統(tǒng)作預(yù)膜處理。
文檔編號(hào)C23F11/18GK1050053SQ89106699
公開日1991年3月20日 申請(qǐng)日期1989年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月5日
發(fā)明者王大中, 姚昌健, 韓志仁, 李小平 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院, 山西太原鋼鐵公司