高明明 王超(黑龍江省大慶油田化工有限公司東昊油氣處理廠, 163000)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)化學(xué)清洗及預(yù)膜實踐

高明明 王超(黑龍江省大慶油田化工有限公司東昊油氣處理廠, 163000)

油田某原穩(wěn)裝置循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)經(jīng)過長期運行后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在結(jié)垢、粘泥沉積和腐蝕情況。本文主要介紹了油氣廠對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行化學(xué)清洗及預(yù)膜處理過程，并結(jié)合監(jiān)測結(jié)果進行分析總結(jié)。

循環(huán)冷卻水；化學(xué)清洗；預(yù)膜處理

0 引言

油田某原穩(wěn)裝置循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)于2004年投入使用，設(shè)計循環(huán)水量100m3/h，保有水量200m3。因裝置運行周期較長，水系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌及生物粘泥大量滋生，粘泥和油污混在一起，附著在設(shè)備、管線表面，換熱效率降低，同時循環(huán)水濁度、電導(dǎo)率、總鐵含量等各項指標(biāo)合格率較低，管線存在結(jié)垢、粘泥沉積及腐蝕情況。為此，裝置對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行了化學(xué)清洗及預(yù)膜，以達(dá)到改善換熱設(shè)備換熱效果和循環(huán)水質(zhì)量的目的。

1 清洗預(yù)膜的作用機理

1.1 化學(xué)清洗

化學(xué)清洗由清洗剝離與酸洗兩個過程組成，均采用酸洗，即通過無機酸或有機酸與鐵銹及鈣垢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將Fe2O3、Fe3O4或CaCO3等物質(zhì)除去。

1.2 預(yù)膜

通過酸洗使管道及換器設(shè)備通過投加具有緩蝕效果的預(yù)膜劑，與水中金屬離子(如Ca2+、Mg2+)等發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而形成沉淀性保護膜，均勻地覆蓋在金屬表面，預(yù)膜可以有效地控制結(jié)垢的增長，以避免腐蝕產(chǎn)生。

2 化學(xué)清洗方案制定

2.1 粘泥剝離階段

控制循環(huán)水罐液位在1.5-2m，在循環(huán)水泵正常運行條件下，一次性投加劑殺菌劑ZD-002S(濃度為2000 mg/L)，加藥后按照1次/h的頻次對濁度指標(biāo)進行監(jiān)測，連續(xù)監(jiān)測6h。根據(jù)濁度數(shù)據(jù)判定剝離終點。由檢測數(shù)據(jù)可以判斷，濁度上升至45mg/L并平穩(wěn)為剝離終點，達(dá)到終點后，邊排污邊補水置換，直至循環(huán)水濁度小于10mg/L后準(zhǔn)備進入化學(xué)清洗步驟。

2.2 化學(xué)清洗階段

控制循環(huán)水罐液位在1.5-2m，向循環(huán)水中一次性投加抗失水清垢劑ZD-005A。循環(huán)30min后，按照1次/h的頻次對pH值進行監(jiān)測，連續(xù)監(jiān)測10h(pH最佳控制范圍為5.5±0.2，如pH值未在控制范圍內(nèi)可適當(dāng)?shù)渭覦HW-105進行調(diào)節(jié))。同時監(jiān)測總磷、總鐵及濁度指標(biāo)，并以1次/2h的頻次對其進行監(jiān)測，連續(xù)監(jiān)測10h。為保持化學(xué)清洗藥劑濃度，化學(xué)清洗期間盡量不進行補水排污操作。通過檢測數(shù)據(jù)可判斷當(dāng)清洗終點為濁度上升至最大為97mg/L，總鐵含量最大值為5.102(連續(xù)測定相差±0.2 可判定平穩(wěn)為清洗終點)，總磷控制范圍為在4-200之間，此時可判定為化學(xué)清洗階段終點。同時循環(huán)水系統(tǒng)可進行大量補排水進行系統(tǒng)置換4-12h后，連續(xù)測定三次濁度小于10 mg/L后，進入預(yù)膜階段。

3 預(yù)膜方案

化學(xué)清洗置換結(jié)束后，向循環(huán)水罐中一次性投加DHW-105長效降阻劑和ZD-005B抗失水清垢劑，并在循環(huán)水罐罐頂進行掛片監(jiān)測(懸掛2片進行對比)。循環(huán)半小時后，按照1次/h的頻次對pH值進行監(jiān)測，連續(xù)監(jiān)測6h(pH最佳控制范圍為6.5±0.5，如pH值未在控制范圍內(nèi)可適當(dāng)?shù)渭恿蛩嵴{(diào)節(jié))。同時監(jiān)測總磷、總鐵及濁度指標(biāo)，按照1次/2h的頻次對其進行監(jiān)測，連續(xù)監(jiān)測6h。由檢測數(shù)據(jù)可以得出，預(yù)膜階段各項指標(biāo)均在理論控制范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)顯示預(yù)膜效果良好。

預(yù)膜掛片顯示表面無銹蝕，成膜較明顯，肉眼可見，呈五彩紅紫色，表明預(yù)膜效果較好，達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)金屬表面均勻成膜的要求。

預(yù)膜結(jié)束后通過大量補水置換操作，將系統(tǒng)內(nèi)總無機磷由預(yù)膜結(jié)束時的38.6mg/L降至10mg/L以下，已具備切換至正常運行的條件。

4 清洗預(yù)膜效果驗證

預(yù)膜結(jié)束后利用2片掛片進行預(yù)膜效果檢驗，分別進行掛片腐蝕及硫酸銅鹽蝕試驗。實驗結(jié)果顯示預(yù)膜過程中碳鋼最大腐蝕率為0.0465g/m2.h，平均腐蝕率為0.0434 g/m2.h，均符合《GB/T18590-2001金屬和合金的腐蝕點蝕評定方法》標(biāo)準(zhǔn)要求。同時對預(yù)膜后的碳鋼試片進行CuSO4-NaC1檢驗，發(fā)現(xiàn)銅的析出時間較長，均為30s以上，且試液滴上后能迅速擴散，說明成膜致密，表面光滑；而沒有經(jīng)過預(yù)膜的掛片，試液滴上只有4s就出現(xiàn)紅點，并且試液滴到掛片上不會流動，預(yù)膜與未預(yù)膜差別較大。

5 結(jié)果與討論

(1)向循環(huán)系統(tǒng)進行加藥前，控制循環(huán)水罐液位在1.5-2m之間，有效保證藥劑濃度，達(dá)到良好的清洗預(yù)膜效果。

(2)化學(xué)清洗過程中要嚴(yán)控調(diào)整及監(jiān)控pH值的變化，從而減少對設(shè)備的腐蝕；化學(xué)清洗結(jié)束后補水置換時間應(yīng)盡可能短一些，以10-12小時為宜，可降低金屬的腐蝕機率。

(3)預(yù)膜時的濁度不宜控制過高。因為濁度提高，腐蝕狀況相應(yīng)有所增加；同時在設(shè)備表面沉積物增多，產(chǎn)生較多的斑點，易形成局部腐蝕或孔蝕。因此，預(yù)膜時的循環(huán)水濁度應(yīng)盡可能控制低一些，控制在10mg/L以內(nèi)較適宜。

(4)預(yù)膜過程中pH值宜控制在6.5～7.0之間。因為預(yù)膜劑中三聚磷酸鈉占有一定比例，如pH值控制較高時，極易造成聚磷酸鈉分解，從而形成磷酸鈣垢，最終影響預(yù)膜效果。建議實際操作時，在控制循環(huán)水濁度的基礎(chǔ)上，pH值在6.0～7.0范圍較好。