工业循环冷却水处理的技术课件.ppt
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- 工业 循环 冷却水 处理 技术 课件
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1、循环冷却水处理与管理 1、循环水系统的故障、循环水系统的故障 2、出现这些故障的原因、出现这些故障的原因 3、解决这些故障的措施、解决这些故障的措施 4、循环水管理的主要依据、循环水管理的主要依据 5、物料泄漏对循环水系统产生的危害、物料泄漏对循环水系统产生的危害 6、日常管理应注意那些问题、日常管理应注意那些问题 7、高浓缩倍数水处理方案、高浓缩倍数水处理方案一、循环水系统的故障 腐蚀腐蚀 结垢结垢 生物粘泥沉积生物粘泥沉积 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E303B
2、E303B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54E61054E610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
3、 金属表面在微观上是不均匀的,当它与水介质接触时,会形成许多微金属表面在微观上是不均匀的,当它与水介质接触时,会形成许多微小的腐蚀电池(简称微电池),其中活泼部位成为阳极,不活泼部位小的腐蚀电池(简称微电池),其中活泼部位成为阳极,不活泼部位成为阴极。成为阴极。金属在阳极发生氧化反应,释放出电子,自身被氧化成高价态的金属在阳极发生氧化反应,释放出电子,自身被氧化成高价态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:Fe Fe2+2e 溶解氧或氢离子在阴极发生还原反应,得到电子,自身被还原成溶解氧或氢离子在阴极发生还原反应,得到电子,自身被还原成低价态的离
4、子或分子。在中碱性冷却水中,主要发生溶解氧被还原反低价态的离子或分子。在中碱性冷却水中,主要发生溶解氧被还原反应,反应如下:应,反应如下:1/2O2 +H2O +2e 2OH-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: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阳极过程。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
5、果没有阴得电子被还原的过程,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,没有阳极过极过程,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,只有当阳极过程程,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。和阴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
6、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)、)、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 冷却水中溶解有各种盐类,如碳酸盐、碳酸氢盐、冷却水中溶解有各种盐类,如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等,它们的一价金硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等,它们的一价金属盐的溶解度很大,一般难以从冷却水中结晶析出,属盐的溶解度很大,一般难以从冷却水中结晶析出,但它们的两价金属盐(氯化物除外)的溶解度很小,但它们的两
7、价金属盐(氯化物除外)的溶解度很小,随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从水中析出,附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的出,附着在水冷器传热面上成为水垢。如冷却水中的碳酸氢根离子浓度较高,当冷却水经过水冷器的换热碳酸氢根离子浓度较高,当冷却水经过水冷器的换热面时,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)2 CaCO3 +H2O +CO2 水垢沉积原理水垢沉积原理 当冷却水通过冷却塔时,溶解于水中的二氧化碳溢当冷却水通过冷却塔时,溶解于水中的二氧化碳溢出,水的出,水的pHpH值升高,碳酸氢钙在碱性条件下发
8、生如值升高,碳酸氢钙在碱性条件下发生如下反应:下反应:Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2+2OH+2OH-CaCO CaCO3 3 +2H+2H2 2O+COO+CO3 32-2-难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系,是热力学最稳定的碳酸钙晶型,也是属三方晶系,是热力学最稳定的碳酸钙晶型,也是各种碳酸钙晶型在水中转变的产物。各种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:
9、Ca Ca2+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微生物繁殖与时间的关系1.00E+012.00E+054.00E+056.00E+058.00
10、E+051.00E+061.20E+0604812162024时间/h细菌数/个/mL系列1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
11、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,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
12、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
13、。(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
14、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
15、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,静电作用使颗粒相互排斥,从而避免因层,静电作用使颗粒相互排斥,从而避免因颗粒碰撞而长大,使微小粒子稳定于水中的颗粒碰撞而长大,使微小粒子稳定于水中的过程叫分
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