專利名稱：閉路循環冷卻水處理的硅系緩蝕劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于閉路循環冷卻水處理的緩蝕劑，特別是硅系緩蝕劑。
在工業用水中，冷卻水的用水量占很大比例。一般在使用敞開式冷卻水的過程中其冷卻水的溶解雜質與懸浮雜質會在設備的傳熱表面形成水垢或腐蝕，致使設備、管道損壞并使生產率下降，直接影響經濟效益，因此對冷卻水必須進行處理以減緩其結垢和腐蝕作用。近來發展起來的閉路循環冷卻水系統是以軟化水(或除鹽水)為冷卻介質，這樣雖然緩和了結垢問題，但卻帶來了嚴重的系統腐蝕問題。為此在采用閉路循環冷卻水系統時，必須對軟水進行緩蝕處理。
現已使用的緩蝕劑有多種，常用的磷系配方，由于主劑是聚磷酸鹽，所以在缺Ca2+的水中(如低于10ppm)，就難于控制腐蝕，當水溫較高和傳熱壁溫度較高時聚磷酸鹽水解成正磷的速率加快，因而失效，冷卻水pH過高也不宜使用聚磷酸鹽，為此在閉路循環冷卻水處理中不宜采用磷系配方。鉻系配方的緩蝕效果雖好費用也低，但其毒性大，若管理不善就會污染環境，現在國內外都已少用。有機膦酸鹽比聚磷酸鹽穩定，有機膦酸鹽與鋅鹽配合使用是一個有效的緩蝕劑配方，但Zn2+在pH高于7.5時，易沉積，這樣不但失去緩蝕能力，而且影響冷卻部件的傳熱效率，因為要求閉路循環冷卻水系統的軟水或除鹽水的pH為9～10，所以在此系統排除了此類緩蝕劑配方。作為閉路循環冷卻水系統使用的有效緩蝕劑的亞硝酸鹽，其應用也有很長歷史，但近些年來發現其亞硝胺問題，故亞硝酸鹽的致癌作用影響了此類藥劑的應用。現仿制同聯邦德國引進的E100號，即PTX-CS緩蝕劑也是一種用于閉路冷卻水處理的有效緩蝕劑，但一般投量大，價格昂貴。鉬系配方是一種有效的陽極緩蝕劑，且毒性產小，但因鉬酸鹽價格較高不便推廣使用。
現有的硅系緩蝕劑只能用于敞開式循環冷卻水處理的和半閉路循環水系統。如美國Betz公司已獲專利的硅系緩蝕劑其配方為硅酸鈉10ppm、羥基乙叉二膦酸10ppm、羧甲基纖維素20ppm、苯并三氮唑3ppm，使用時pH為8.5，非軟化水，用六偏磷酸鈉和硫酸鋅800ppm預膜，此硅系緩蝕劑只適用于敞開式循環冷卻水系統。另有半閉路循環水系統(指系統有通氣管通向大氣，當運行水溫上升時水中溶解氧大量下降)所使用的硅系緩蝕劑，其條件是冷卻水來自地表水未經軟化處理，投加硅酸鈉2000～5000ppm，雖能控制碳鋼腐蝕，但有水垢生成。
本發明的目的是研制一種高效、無毒、穩定、廉價、易于操作的、適用于不脫氧的閉路循環冷卻水處理的硅系緩蝕劑。
為了達到上述目的，本發明采取下列措施該硅系緩蝕劑以硅酸鈉為主劑，配以羥基乙叉二膦酸(HEDP)、葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)。當硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，羥基乙叉二膦酸(HEDP)以磷酸根(PO3-4)計，其余以該工業品重量計時，各配伍藥劑的投加比為SiO2∶PO3-4∶C6H11O7Na∶BTA＝1500～3000∶20～50∶200～400∶1～3。調制緩蝕劑時，可將硅酸鈉溶于軟化水，依次將羥基乙叉二膦酸(HEDP)，葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)加入水中。每加入一種藥劑都應攪拌均勻。最終配成10%溶液。這些都在常溫常壓下進行，唯苯并三氮唑(BTA)要先溶于少量酒精，然后加水。
利用該緩蝕劑處理閉路循環軟水，對冷卻水pH不需調整，也不用脫氧，其腐蝕率在日本栗田公司為中國寶山鋼鐵總廠同類閉路循環冷卻水處理系統規定的目標值0.047mm/y之下，即0.0003～0.023mm/y，而平均附著速度為0.0027～0.227mcm，試驗期內未發現試驗管傳熱效率下降。用該緩蝕劑處理含有氯離子的蒸餾水時，如Cl-≤2000ppm，對碳鋼腐蝕率無明顯影響，即能耐氯離子腐蝕。該緩蝕劑除了適用于軟水之外還適用于除鹽水的緩蝕處理，且水溫高的系統，在使用時不需對系統作預膜處理。
以下舉例進一步詳細說明此實例系太原鋼鐵公司三號高爐的閉路循環冷卻水系統與水處理工業試驗。
閉路循環水自高爐冷卻壁排出后，經架空的Dg300管道流至空氣冷卻器，冷卻水經空氣冷卻器降溫后，由循環水泵加壓再送至高爐冷卻壁使用。在空氣冷卻器與循環水泵之間的支管上，接有膨脹缶。在循環水泵與高爐之間的支管上設有高位安全水箱。循環冷卻水所需的水處理藥劑在水泵吸水管上注入。
系統的主要設計參數如下循環水量 450m3/h給水溫度 50～55℃
回水溫度 60～65℃工作壓力 0.7MPa系統容積 ～70m3水處理效果的監測，通過以下方式進行水溫記錄通過循環水給水與回水水溫了解循環水的傳遞熱量，即冷卻構件的傳熱效果。表1是自87年10月1日至88年2月29日按旬的平均給水與回水水溫。
掛片分析;通過稱量掛片的增重、失重，可計算出附著速度m.c.m.值與腐蝕率。
表2(表2a，2b)是歷次掛片的附著速度m.c.m.與腐蝕率。
太鋼三高爐閉路水試驗運行水溫數據統計 表1
生產現場掛片監測結果 表2b
注表2b系表2a之續表。
本處理效果從表2可以看出，歷次掛片監測的結果表明，利用本發明硅系緩蝕劑進行緩蝕處理年腐蝕率為0.0003～0.023mm/y，與目標值0.047mm/y相比全部達標，而不作處理的循環軟水腐蝕率為2.16mm/y。
附著速度大部分為負值，正值為0.0027～0.227mcm，說明試片上基本沒有附著物。
從這些數據為看，水處理效果是令人滿意的。
關于水溫問題在運行期間的水溫和溫差，并未曾達到系統設計的數值。自1987年10月～1988年2月間按旬平均最高進水水溫為53.55℃，最高出水溫度為56.31℃，最大溫差為4.54℃。表1所記水溫情況，并無規律可言，看不出溫差遞減趨勢。這一現象不應單純從水系統來看，更多的影響因素應為高爐的爐況變化。當爐況不能保持不變時，水溫是看不出規律性的。
根據冷卻部件熱負荷，軟水水質，運行條件等利用本發明硅系緩蝕劑配方進行的才路循環冷卻水處理所得效果來看，此配方將適用于熱負荷高的冶煉設備，軟水或除鹽不的閉路循環冷卻不處理。配方具有高效，無污染，耐高氯根，價廉，易于操作等優點。結合閉路系統尚可延長設備壽命，節水節能。完全可以推廣使用。
權利要求
一種閉路循環冷卻水處理系統用的緩蝕劑，特別是硅系緩蝕劑，其特征在于化學組成是以硅酸鈉為主劑，還配有羥基乙叉二膦酸(HEDP)，葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)，該緩蝕劑投加量比；硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，羥基乙叉二膦酸以磷酸根(PO3-4)計，葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)與苯并三氮唑(BTA)以該工業品重量計，其配比按重量(ppm)為SiO2∶PO3-4∶C6H11O7Na∶BTA=1500～3000∶20～50∶200～400∶1～3。
全文摘要
一種用于閉路循環冷卻水處理的緩蝕劑，特別是硅系緩蝕劑。該緩蝕劑是以硅酸鈉為主劑，配以羥基乙叉二膦酸、葡萄糖酸鈉及苯并三氮唑的復合緩蝕劑配方。該緩蝕劑高效、無毒、穩定、廉價且易于操作，適用于軟化水或除鹽水、不脫氧、水溫高的系統，并能耐氯離子腐蝕，器壁表面無沉積，且在使用時不需對系統作預膜處理。
文檔編號C23F11/18GK1050053SQ89106699
公開日1991年3月20日 申請日期1989年9月5日 優先權日1989年9月5日
發明者王大中, 姚昌健, 韓志仁, 李小平 申請人:冶金工業部北京鋼鐵設計研究總院, 山西太原鋼鐵公司