循环冷却水新型加酸工艺配方的研究

论文摘要

本文对循环冷却水系统的腐蚀与结垢问题,特别针对中等硬度型水质,采用旋转挂片失重实验和静态、动态阻垢实验,对复合磷系配方水质稳定剂进行了研究,分析了冷却水中钙离子浓度、碱度、pH值等因素对其缓蚀阻垢性能的影响;综述了循环冷却水缓蚀阻垢剂的研究进展、作用机理及其分类,通过电化学缓蚀机理、成膜机理、吸附膜机理对缓蚀剂的作用进行了阐述,从螫合作用、分散作用及晶格畸变作用三方面对阻垢机理进行了分析。对于中等硬度水质,由于本身钙硬度较低,再加上一些循环水系统自身存在的缺陷如热负荷小、循环水量过低,导致循环水的浓缩倍数较低。如果使用加酸工艺,为了抑制腐蚀就需要提高循环水的pH值,但目前加酸工艺使用的配方含有无机磷和锌盐,提高pH值会使这些药剂沉积,从而影响药剂的缓蚀阻垢效果。本文主要将加酸工艺进行优化,研发一种新型加酸水处理工艺,适当提高循环水的碱度以达到控制腐蚀的目的,同时经过研究钙离子与碱度浓度配比关系,评价出一种新型加酸工艺配方。实验结果表明,该配方在中等钙硬度、碱度为200~600mg/L条件下药剂协同效果较好,具有较好的阻碳酸钙垢能力和较高的缓蚀能力。通过动态模拟实验又进一步得到验证,实验试片腐蚀速率和试管粘附速率均符合中石化“很好”级标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 水处理概述
• 1.2.1 循环冷却水系统
• 1.2.2 天然水中的杂质对循环冷却水系统的影响
• 1.2.3 敞开式循环冷却水给系统带来的问题
• 1.2.4 循环水化学处理的可行性
• 1.3 缓蚀剂
• 1.3.1 冷却水系统中常用缓蚀剂
• 1.3.2 缓蚀剂缓蚀作用的研究方法
• 1.3.3 缓蚀剂的研究进展
• 1.4 阻垢剂
• 1.4.1 结垢及控制
• 1.4.2 冷却水系统中常用阻垢剂
• 1.4.3 阻垢剂的研究进展
• 1.5 复合磷系配方的组成
• 1.5.1 聚磷酸盐
• 1.5.2 有机膦酸盐
• 1.5.3 锌盐
• 1.5.4 共聚物
• 1.6 加酸水处理工艺的研究进展
• 1.6.1 加酸水处理工艺
• 1.6.2 循环冷却水的pH 值、碱度及加酸量估算
• 1.6.3 加酸水处理工艺的研究
• 1.7 本课题的研究背景与主要工作内容
• 1.7.1 研究背景
• 1.7.2 研究内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 主要实验药品材质及实验仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验材质
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 实验方法及其装置
• 2.2.1 旋转挂片实验
• 2.2.2 静态阻垢实验
• 2.2.3 动态模拟实验
• 2.2.4 动电位扫描实验
• 2.2.5 SEM 电镜扫描实验
• 第三章 复合磷系配方的研究
• 3.1 空白实验
• 3.1.1 空白腐蚀实验
• 3.1.2 空白结垢实验
• 3.2 药剂选择
• 3.2.1 不同配方的缓蚀阻垢实验
• 3.2.2 扫描电镜实验
• 3.2.3 动电位扫描实验
• 3.3 药剂的缓蚀阻垢实验
• 3.3.1 药剂的阻垢实验
• 3.3.2 药剂的缓蚀实验
• 3.4 动态模拟实验验证
• 3.4.1 动态模拟实验
• 3.4.2 结果分析
• 3.5 本章结论
• 第四章 腐蚀结垢的影响因素分析
• 4.1 影响腐蚀的因素
• 4.1.1 钙离子
• 4.1.2 碱度
• 4.1.3 温度
• 4.1.4 转速
• 4.1.5 pH 值
• 4.1.6 锌离子
• 4.1.7 药剂的协同增效作用
• 4.2 复合磷系水质稳定剂的缓蚀机理分析
• 4.2.1 电化学缓蚀机理
• 4.2.2 成膜机理
• 4.2.3 吸附膜机理
• 4.3 不同钙碱水质的结垢特性
• 4.3.1 蒸发浓缩法研究不同钙碱水质加热时出现沉淀时间及浓缩倍数
• 4.3.2 钙离子浓度对结垢的影响
• 4.3.3 碱度对结垢的影响
• 4.3.4 pH 对结垢的影响
• 4.4 复合磷系水质稳定剂的阻垢机理分析
• 4.4.1 络合增溶
• 4.4.2 晶格畸变作用
• 4.4.3 分散作用
• 4.5 本章结论
• 第五章 数据拟合
• 5.1 腐蚀速率与沉积率的二元函数表示
• 5.2 二元函数的泰勒公式级数展开
• 5.3 数据根据泰勒公式的拟合
• 5.3.1 空白数据拟合
• 5.3.2 加入药剂数据拟合
• 5.4 本章结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢