水质稳定剂复配工艺改造探索

茆占清(宁夏宁化工业企业公司 750026)

一、装置简介

水稳剂厂是中国石油宁夏石化公司工业企业公司的下属部门，坐落于银川市西夏区北京西路1338#宁夏石化公司生产区内。始建于1988年，现有300吨/年的水处理药剂生产装置，主要以PAPEMP、PBTCA、HEDPA、BTA、磺化调聚物、氯化锌等为主要原材料，按照一定的比例经过混合后，生产出新型缓蚀阻垢剂NH-05。

本品是我公司最新研制开发的新型高效缓蚀阻垢剂，是由有机膦、优良共聚物及铜缓蚀剂等组成。对碳钢、铜及铜合金都具有优良缓蚀性能，对碳酸钙、磷酸钙有很好的阻垢缓蚀性能。主要用于敞开式循环冷却水处理系统。适用于高温、高硬度、高碱度的循环冷却水处理系统。使用此高效缓蚀阻垢剂，将会使换热器、设备延长寿命，减少系统停车检修的次数，节约检修费用。

二、工艺原理概述

在循环冷却水系统中，由于冷却水在不断循环使用，水温升高，水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，灰尘杂物的飘落，都会使水系统和换热器面上水垢附着、设备腐蚀、菌藻微生物大量滋生，以及由此形成的结垢、堵塞管道、设备腐蚀穿孔等危害，使换热效率大为降低，检修频繁，威胁和破坏工厂长周期的安全生产。为此，必须在冷却水中加入阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等化学药剂。。化学水处理技术，是当前国内外公认的工业节水最普遍使用的有效手段。新型阻垢缓蚀剂NH-05，正是为满足西北特殊水质条件下，对循环水处理的高要求而研制开发的。

由于水的蒸发，系统中水会愈来愈少，而水中矿物质含量会愈来愈浓，循环水中某离子的浓度与补充水中某离子的浓度之比称为浓缩倍数(K)，K值如果不进行处理一般为1.2，如果进行化学处理，K值可达到5倍以上，可节约补充水80%－95%，同时大大减少排污量。

但是浓缩倍数(K)的增大，成垢离子和腐蚀离子的增多，结垢和腐蚀加剧，缓蚀阻垢剂的优劣决定水处理的效果。

NH－05的阻垢分散原理：

天然水中溶有各种矿物质和盐类，其中重碳酸盐是水垢发生的主要成分，当其浓度达到饱和状态时，或水温升高时，会发生下列反应：

NH－05中主要成分含有羧酸基团和磺酸基团，可与水中钙离子形成螯合物而溶于水中，提高碳酸盐的溶解度。

NH－05中的有效成分可吸附到晶格活性增长点上，抑制晶格生长方向，使晶格歪曲，形成软垢，被水冲走。

NH－05中设计有两种分散剂：AMPS/AA共聚物、AA/磺酸/次磷调聚物。分散剂的分子吸附在结垢性晶粒周围，形成的极性部分面向水相，使晶粒均带有微弱的负电荷，从而相互排斥而不易凝聚，不易长大，两种分散剂相互配合产生协同效应，加强分子吸附后产生的负电荷性，阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚,使其不凝结而悬浮于水中。

NH－05的缓蚀机理

NH－05中含有一定量的锌盐，能与水中离子快速形成沉淀膜，阻止金属的腐蚀。

NH－05中的有机膦酸具有可吸附到金属表面的亲水基团和遮蔽金属表面的疏水基团。亲水基团定向吸附在金属表面，而疏水基团阻止水及溶解氧向金属表面扩散，从而达到缓蚀效果。

三、生产工艺及设备

距地面基础1000mm搭建2.5M*5M长方形平台并安装两套1M*1.2M*1.3M复配槽。每套复配槽上安装一台3KW减速机(带搅拌器)。生产前将8种原料按比例秤好装入25KG塑料桶，然后人工将原料逐桶倒入复配槽(每次3吨，共120桶)。最后开启减速机搅拌3-4小时后即完成复配作业。

四、现生产工艺存在的缺陷

由于采用比较简单的减速机搅拌模式，该种生产工艺存在诸多缺陷：

1.生产时，作业工人需要站在平台上将原料倒入复培槽内，劳动强度大，并且存在一定的安全隐患。

2.搅拌不均匀，且耗能。

3.生产效率低，生产一批药剂需要3-4小时。

五、新生产工艺改造探索

1.基本原理

将原来的减速机搅拌方式改为曝气搅拌方式，采用高压风机通过管道将空气引入搅拌叶(搅拌叶开孔)的方式进行曝气搅拌、人工搬运生产原料的方式改为用齿轮泵输送方式。

2.工艺优点

减少劳动强度、消除恶劣环境造成的减速机、搅拌机机械部分易损、检修率高的隐患、降低人工操作带来的安全风险、减少一套复配槽，提高生产效率，生产时间与原工艺相比缩短50%。

3.设备选型

(1)复配罐选型

利用主装置淘汰的2.9立方不锈钢罐一台，该罐材质为不锈钢、容积2.97立方米。按一次复配2吨NH 05计算需装液位约1.2米。由此，将产生液体压强为：

(2)高压漩涡风机选型：HG-2200 2.2KW

由参数表可以看出，该风机的功率、最大气压、风量均能满足曝气的要求并能够达到搅拌的目的。

(3)齿轮油泵选型：KCB-83.3

KCB-83.3不锈钢齿轮油泵适用于抽各种化工类液体。流量每小时5方，压力330千帕，功率2.2KW完全满足NH 05复配复配的需要。

4.新工艺流程图

5.工艺原则流程图

6.工艺流程说明

准确计算好生产所需的各种原材料后，将其依次加入计量槽V101中，然后启动原料泵P101/102将原料送入复配槽V102。计量槽V 101中原料输送完毕后，向计量槽V101加水至规定的计量，用原料泵P101/102将水送入复配槽V102。启动风机F1，空气通过曝气叶片搅拌混合液体1—1.5小时，取样分析，合格后关闭风机F1，打开出料阀，开始装桶出料。

在复配槽V 102底部装配一根回流管至计量槽，主要用于风机故障情况下，通过水稳剂半成品回流进行混合，达到水稳剂产品的合格标准。