炼化装置循环冷却水质特性与水处理效果的关系研究

炼化装置循环冷却水质特性与水处理效果的关系研究

朱亮

锦西石化公司研究院 辽宁葫芦岛 125000

摘要：炼化装置的循环冷却水处理技术在经历几次技术飞越后，业已得到巨大的发展，技术的广泛应用为生产装置高效长周期运行以及循环冷却水系统的节水减排起到了极大的促进作用。本文在对炼化装置循环冷却水处理机理进行了系统阐述，具体包括缓蚀机理、阻垢机理、杀菌机理、粘泥抑制机理等几个重要的方面，

，随即着重分析了循环冷却水质特性与水处理效果之间的内在联系，从水质特性与配方效果 、水质特性与预膜效果、水质特性与清洗效果以及高pH水质特性四个方面入手，展开了深入的剖析，以期为循环冷却水处理技术的再度变革作出一点贡献。

关键词：道；炼化装置；循环水；水质特性；水处理效果

1 炼化装置循环冷却水处理机理分析

1.1 缓蚀机理

依据金属腐蚀机理可以发现，对发生腐蚀的阳极或是阴极过程进行抑制、阻断即可停止其腐蚀的继续进行。由此，各种类型的防腐蚀方式被陆续开发出来，而这之中化学方法得到了广泛的青睐，该法所使用的缓蚀剂亦赢得了较大的发展，相关研究得以深入。采用电化学方法能够较为清晰地揭示缓蚀剂抑制电极所属的过程，如氧化特性的缓蚀剂能够显著地抑制电极阳极过程，同时形成对应的钝化膜；而易与金属离子作用形成螯合物的缓蚀剂则可显著地抑制电极阴极过程，形成对应的沉积膜亦或是化学吸附膜。

1.2 阻垢机理

阻垢分散剂的作用机理以下述具有代表性的理论为主：一是鳌合增溶作用，即阻垢分散剂通过与循环冷却水中的对应金属离子鳌合，进而形成鳌合环从而降低水中自由分布的钙、镁等离子，抑制其形成溶盐的趋势，以实现一定的防垢作用；二是晶格畸变作用，即阻垢分散剂作用在晶体生长方面，通过让晶格畸变的方式使其处于不稳定状态；三是分散作用，高分子聚合物带电荷，故而能够与循环冷却水中的的悬浮颗粒物产生静电反应，使其吸附在颗粒的表面，促进双电层的形成，从而有效缓解因颗粒碰撞形成沉积物的情况出现，以此防垢；四是溶限效应，即通过较低浓度阻垢分散剂的投放达到抑制高浓度难溶盐离子结晶析出的目的，一般来说，绝大多数的阻垢分散剂均有溶限效应。

1.3 杀菌机理

杀菌剂抑制循环冷却水中微生物生长的作用机理如下：一是抑制微生物细胞壁的合成，导致其细胞破裂而死亡；二是改变微生物细胞膜的性质，抑制其细胞的代谢活动，进而使得细菌中毒死亡；三是破坏微生物的呼吸作用，通过破坏呼吸链中的一环来终止整个呼吸过程；四是破坏微生物的合成代谢，抑制其蛋白质等物质的合成，让其失去营养源死亡；五是与微生物的细胞组成物产生作用，通过与其活性官能团发生相关反应，使得部分氨基酸代谢物无法发挥其正常作用，或是破坏微生物的酶系统，让其出现正常代谢紊乱致死。

1.4 粘泥抑制机理

循环冷却水系统中的生物粘泥的成分非常复杂，通常是由粘液菌的特定代谢物、悬浮物以及微生物尸体所构成，可以在设备的表面进行附着。通过对大量的生产实践进行系统研究后发现，若欲实现对生物粘泥的有效控制，最好能够对水中细菌总数予以准确的控制，一般以10⁵个/mL之下为宜。实现对水中细菌总量的控制后，粘液菌的特定代谢物，通常为多糖类高分子物质，其在水中不容易产生碰撞聚集的情况，自然也就降低了生物粘泥形成的可能性。

2 炼化装置循环冷却水质特性与水处理效果的关系探析

2.1 水质特性与配方效果

目前，就国内所使用的复合缓蚀阻垢剂类型而言，可将其按照组成差别氛围七类，不同类型缓蚀阻垢剂会产生不同的效果，而药剂浓度、浊度、铁离子浓度、碱度等会对缓蚀阻垢剂的效果产生影响。复合缓蚀阻垢剂的缓蚀效果会随着其自身浓度、钙硬和碱度的增加而增强，也会随着自身浊度以及铁离子浓度减少而增强，部分杀生剂会产生协同作用，部分则会出现对抗作用。在不同类型的水质中，复合缓蚀阻垢剂的缓蚀效果会出现差异，如对碳钢的缓蚀效果与水中的硬度和碱度成反向变动的关系。此外，复合缓蚀阻垢剂的阻垢分散能力也与水质相关，部分特定的水质中，缓蚀能力与阻垢分散能力能够实现平衡，并由此带来良好的效果，若是二者处于不平衡状态，则会显著影响对应的阻垢分散效果以及缓蚀效果。

2.2 水质特性与预膜效果

现阶段的循环冷却水处理方案中预膜处理是一个极为重要的环节，其处理成效会对控制设备腐蚀情况产生重要影响。预膜处理过程需要准确地把握预膜剂性质，科学分析水质情况，同时还必须对金属材质达到完整的了解。目前，聚磷酸盐与锌盐的复合物是广泛使用的预膜剂类型，而金属材质则以碳钢为主。预膜剂在碳钢表面形成缓蚀膜的速度与水质的具体情况密切相关，当水质的硬度处在相同的层级时，碳钢预膜腐蚀速度与水质的碱度成反向变动关系。预膜剂的预膜过程中，会存在金属表面腐蚀溶解以及向金属表面沉积两个截然相反的过程，缓蚀膜效果最好的时期出现在二者速度平衡的阶段。

2.3 水质特性与清洗效果

循环冷却水系统在各方面因素的指标与微生物生长及繁殖的需求高度契合，在设备正常运行时投入杀菌剂虽然可以对微生物的生长繁殖起到一定的抑制作用，但若操作失当，则会显著地降低杀生剂的效果，让循环水水质迅速恶化，降低设备使用寿命，故而，对系统中生物粘泥的有效剥离清洗至关重要。粘泥剥离剂对循环冷却水系统中的微生物以及生物粘泥的溶解效果非常好，通过作用于微生物细胞质内的蛋白质以及多肽分子，可以通过相应溶菌作用的发挥让微生物细胞死亡，强化清洗效果。

2.4 高pH水质特性

首先，碳钢腐蚀速率与水质pH值的变动方向相反，腐蚀速率最低的情况对应的是pH值为10.9的情形，且氯离子对碳钢腐蚀速率的影响随着水质pH值的升高而降低。其次，循环冷却水中的钙离子浓度亦会随着pH值的升高而降低，且其所形成的垢型会随着pH值产生相应的变化，pH值≥12时能够将钙离子的浓度稳定在20mg/L的程度，此时所对应的水垢类型为方解石晶型。再次，异养菌以及硫酸盐还原菌会受到水质较高pH值的抑制。最后，若将循环冷却水质的pH值提到10.5之上，会显著地降低水质对设备的腐蚀性、自身的结垢性，同时还可以大大抑制水中微生物的生长繁殖，能够满足炼化装置对循环冷却水系统运行的相关要求。

3 结论

不同类型缓蚀阻垢剂会产生不同的效果，而药剂浓度、浊度、铁离子浓度、碱度等会对缓蚀阻垢剂的效果产生影响。预膜剂在碳钢表面形成缓蚀膜的速度与水质的具体情况密切相关，当水质的硬度处在相同的层级时，碳钢预膜腐蚀速度与水质的碱度成反向变动关系。粘泥剥离剂对循环冷却水系统中的微生物以及生物粘泥的溶解效果非常好。水质特性会随着pH值的变化而产生相应的变化，需要对其予以科学的把握。

参考文献

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