mA工业循环冷却水处理的技术.ppt
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1、mA工业循环冷却水处理的技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、循环水系统的故障l 腐蚀腐蚀l 结垢结垢 l 生物粘泥沉积生物粘泥沉积l 淤泥沉积淤泥沉积 下面看一下这些故障的危害:下面看一下这些故障的危害:炼油厂加氢裂化装置E1125E1125腐蚀形貌水冷器腐蚀情况水冷器腐蚀情况炼油厂焦化装置E303BE303B结垢形貌烯烃厂21E40321E403粘泥堵塞形貌粘泥堵塞水冷器封头情况粘泥堵塞水冷器封头情况循环水中生物粘泥循环水中生物粘泥烯烃厂54
2、E61054E610换热器淤泥沉积形貌二、出现这些故障的原因 1 1、水质特性、水质特性 2 2、金属腐蚀、金属腐蚀 3 3、水垢沉积、水垢沉积 4 4、微生物繁殖、微生物繁殖1、北方地区水质特性(化工板块水质特性)水中主要离子水中主要离子(1)、主要阳离子)、主要阳离子H+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+(2)、主要阴离子)、主要阴离子OH-、HCO3-、CO32-、SiO32-、Cl-、SO42-、PO43-、S2-2、腐蚀原因 金金属属表表面面在在微微观观上上是是不不均均匀匀的的,当当它它与与水水介介质质接接触触时时,会会形形成成许许多多微微小小的的腐腐蚀蚀电电池池(简简称
3、称微微电电池池),其其中中活活泼泼部部位位成成为为阳阳极极,不不活活泼泼部部位位成为阴极。成为阴极。金金属属在在阳阳极极发发生生氧氧化化反反应应,释释放放出出电电子子,自自身身被被氧氧化化成成高高价价态态的的金属离子从金属基体上溶解到水中。反应如下:金属离子从金属基体上溶解到水中。反应如下:FeFe2+2e 溶溶解解氧氧或或氢氢离离子子在在阴阴极极发发生生还还原原反反应应,得得到到电电子子,自自身身被被还还原原成成低低价价态态的的离离子子或或分分子子。在在中中碱碱性性冷冷却却水水中中,主主要要发发生生溶溶解解氧氧被被还还原原反反应,反应如下:应,反应如下:1/2O2+H2O+2e2OH-当亚铁
4、离子与氢氧根相遇时,生成氢氧化铁沉淀,反应式如下:当亚铁离子与氢氧根相遇时,生成氢氧化铁沉淀,反应式如下:Fe2+2OH-Fe(OH)2 腐蚀原因氢氧化铁的生成即是腐蚀的开始氢氧化铁的生成即是腐蚀的开始:金属离子在阳极进入水溶液及其水化的过程,称为阳金属离子在阳极进入水溶液及其水化的过程,称为阳极过程。而水中的溶解氧和氢离子在阴极不断获得极过程。而水中的溶解氧和氢离子在阴极不断获得电子被还原的过程,称为阴极过程。如果没有阴极电子被还原的过程,称为阴极过程。如果没有阴极过程,阳极过程就不能进行;反之,没有阳极过程,过程,阳极过程就不能进行;反之,没有阳极过程,阴极过程也不能进行。因此,只有当阳极
5、过程和阴阴极过程也不能进行。因此,只有当阳极过程和阴极过程同时存在并进行时,腐蚀才能发生。极过程同时存在并进行时,腐蚀才能发生。冷却水系统金属主要腐蚀形态冷却水系统金属主要腐蚀形态(1)、)、均匀腐蚀均匀腐蚀(2)、垢下腐蚀)、垢下腐蚀(3)、)、电偶腐蚀电偶腐蚀(4)、)、缝隙腐蚀缝隙腐蚀(5)、)、孔蚀孔蚀(6)、汽蚀(空泡腐蚀)、汽蚀(空泡腐蚀)(7)、)、磨蚀磨蚀(8)、微生物腐蚀)、微生物腐蚀影响金属腐蚀的主要因素影响金属腐蚀的主要因素(1)、)、pH值值(2)、)、硬度和碱度硬度和碱度(3)、)、氯离子和硫酸根氯离子和硫酸根(4)、)、悬浮物悬浮物(5)、)、溶解氧溶解氧(6)、)
6、、微生物微生物(7)、)、水流速与温度水流速与温度3 3、水垢沉积原理、水垢沉积原理 冷冷却却水水中中溶溶解解有有各各种种盐盐类类,如如碳碳酸酸盐盐、碳碳酸酸氢氢盐盐、硫硫酸酸盐盐、硅硅酸酸盐盐、磷磷酸酸盐盐和和氯氯化化物物等等,它它们们的的一一价价金金属属盐盐的的溶溶解解度度很很大大,一一般般难难以以从从冷冷却却水水中中结结晶晶析析出出,但但它它们们的的两两价价金金属属盐盐(氯氯化化物物除除外外)的的溶溶解解度度很很小小,随随浓浓度度和和温温度度的的升升高高很很容容易易形形成成难难溶溶性性结结晶晶从从水水中中析析出出,附附着着在在水水冷冷器器传传热热面面上上成成为为水水垢垢。如如冷冷却却水水
7、中中的的碳碳酸酸氢氢根根离离子子浓浓度度较较高高,当当冷冷却却水水经经过过水水冷冷器器的的换换热热面时,受热发生分解,发生如下反应:面时,受热发生分解,发生如下反应:Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2 水垢沉积原理水垢沉积原理 当当冷冷却却水水通通过过冷冷却却塔塔时时,溶溶解解于于水水中中的的二二氧氧化化碳碳溢溢出出,水水的的pHpH值值升升高高,碳碳酸酸氢氢钙钙在在碱碱性性条条件件下下发发生生如如下下反应:反应:Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2+2OH+2OH-CaCO CaCO3 3 +2H+2H2 2O+COO+CO3 32-2-难难溶溶性性碳碳酸酸钙钙可可以以是是无无定
8、定型型碳碳酸酸钙钙、六六水水碳碳酸酸钙钙、一一水水碳碳酸酸钙钙、六六方方碳碳酸酸钙钙、文文石石和和方方解解石石。方方解解石石属属三三方方晶晶系系,是是热热力力学学最最稳稳定定的的碳碳酸酸钙钙晶晶型型,也也是是各各种种碳酸钙晶型在水中转变的产物。碳酸钙晶型在水中转变的产物。当冷却水中有适量磷酸根离子时,发生如下反应:当冷却水中有适量磷酸根离子时,发生如下反应:CaCa2+2+PO +PO4 43-3-Ca Ca3 3(PO(PO4 4)2 2 影响水垢沉积主要因素影响水垢沉积主要因素(1)、水质水质(2)、水温水温(3)、水流速度水流速度(4)、工艺条件工艺条件4、微生物繁殖、微生物繁殖微生物生
9、长条件:微生物生长条件:(1)温度()温度(10 55C55C)(2 2)pHpH(细菌(细菌6.56.5 8.58.5,霉菌,霉菌3.03.0 6.06.0,藻类藻类5.55.5 8.98.9)(3 3)氧气)氧气 (4 4)营养)营养微生物繁殖与时间的关系循环水系统主要细菌种类循环水系统主要细菌种类(1)、异养菌异养菌(2)、真菌真菌(3)、硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌(4)、铁细菌铁细菌三、解决这些问题的措施三、解决这些问题的措施1 1、添加缓蚀剂抑制腐蚀、添加缓蚀剂抑制腐蚀2 2、添加阻垢分散剂抑制水垢、添加阻垢分散剂抑制水垢3 3、添加杀生剂控制微生物、添加杀生剂控制微生物1 1、添加缓
10、蚀剂抑制腐蚀、添加缓蚀剂抑制腐蚀缓蚀剂作用原理缓蚀剂作用原理:(1)、形成钝化膜、形成钝化膜 铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐(2)、形成沉积膜、形成沉积膜 磷酸盐(聚磷酸盐、正磷酸盐、磷酸盐(聚磷酸盐、正磷酸盐、有机磷酸盐)、锌盐有机磷酸盐)、锌盐(3)、形成吸附膜、形成吸附膜铜缓剂、有机胺类铜缓剂、有机胺类(1)、形成钝化膜、形成钝化膜钝化膜:钝化膜:具有氧化作用的某些缓蚀剂,可直接或具有氧化作用的某些缓蚀剂,可直接或间接地氧化金属,在表面上形成致密的金属间接地氧化金属,在表面上形成致密的金属氧化物保护膜,使金属的腐蚀电位向正方向氧化物保护膜,使金属的腐蚀电位向正方向移动,
11、从而抑制金属阳极反应而降低金属的移动,从而抑制金属阳极反应而降低金属的腐蚀速率。腐蚀速率。(2)、形成沉积膜、形成沉积膜沉积膜:沉积膜:当聚磷酸盐或磷酸盐的负离子与水中一定浓度当聚磷酸盐或磷酸盐的负离子与水中一定浓度的两价金属离子作用时,络合形成一个带正电荷的的两价金属离子作用时,络合形成一个带正电荷的聚磷酸钙络合离子,以胶溶状态存在于水中。当与聚磷酸钙络合离子,以胶溶状态存在于水中。当与金属阳极反应生成的亚铁离子在金属表面上作用时,金属阳极反应生成的亚铁离子在金属表面上作用时,生成以聚磷酸亚铁钙为主要成分的络合离子,依靠生成以聚磷酸亚铁钙为主要成分的络合离子,依靠腐蚀电流的作用沉积于阴极,形
12、成致密的电沉积膜,腐蚀电流的作用沉积于阴极,形成致密的电沉积膜,阻滞溶解氧向金属表面扩散,从而抑制腐蚀反应速阻滞溶解氧向金属表面扩散,从而抑制腐蚀反应速率。率。(3)、形成吸附膜、形成吸附膜吸附膜:吸附膜:以化学键的形式与金属表面作用形成保以化学键的形式与金属表面作用形成保护膜,从而抑制金属的腐蚀。护膜,从而抑制金属的腐蚀。缓蚀剂的主要类型缓蚀剂的主要类型a、磷磷/膦酸盐膦酸盐b、锌盐锌盐c、钼酸盐钼酸盐d、唑类唑类影响缓蚀剂效果的主要因素影响缓蚀剂效果的主要因素 a、pH(碱度)(碱度)b、硬度、硬度c、盐类、盐类d、浊度、浊度e、水温、水温f、流速、流速阻垢分散剂作用原理阻垢分散剂作用原理
13、a、螯合增溶螯合增溶b、晶格畸变、晶格畸变 c、分散、分散 d、溶限效应、溶限效应 a、螯合增溶螯合增溶定义:定义:某些物质可与水中钙镁等成垢金属离子某些物质可与水中钙镁等成垢金属离子形成稳定的螯合物溶解于水中,从而减少微形成稳定的螯合物溶解于水中,从而减少微溶盐达到饱和的可能性,使更多的成垢离子溶盐达到饱和的可能性,使更多的成垢离子稳定于水中,这个现象称之为螯合增溶。稳定于水中,这个现象称之为螯合增溶。b、晶格畸变、晶格畸变定义:定义:在碳酸钙过饱和溶液中,一旦出现晶核,在碳酸钙过饱和溶液中,一旦出现晶核,晶体就会迅速生长。在晶体生长过程中,晶晶体就会迅速生长。在晶体生长过程中,晶体界面若有
14、螯合物存在,螯合物占据晶体错体界面若有螯合物存在,螯合物占据晶体错位处,随晶体继续长大螯合物被镶嵌在晶体位处,随晶体继续长大螯合物被镶嵌在晶体中,这种晶体存在弹性应力而不稳定,当环中,这种晶体存在弹性应力而不稳定,当环境条件如温度变化时,晶体在弹性应力作用境条件如温度变化时,晶体在弹性应力作用下而碎裂,形成外形不规则的小晶体,这个下而碎裂,形成外形不规则的小晶体,这个现象叫晶格畸变。现象叫晶格畸变。碳酸钙晶体形貌碳酸钙晶体形貌阻垢分散剂作用后的碳酸钙形貌阻垢分散剂作用后的碳酸钙形貌c、分散、分散定义:定义:吸附分散剂的悬浮颗粒在水中形成双电吸附分散剂的悬浮颗粒在水中形成双电层,静电作用使颗粒相
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