三氯异氰尿酸作为循环水处理药剂使用的探讨
曹建新，雷朝红，张 超
（陕西神木化学工业有限公司，陕西 神木719319）
［摘 要］进行三氯异氰尿酸替代氯气作为循环水杀菌剂的试验，并针对循环水系统使用三氯异氰尿酸后出现的NO-2含量升高、余氯不能维持等问题，从药剂的性能、杀菌机理、投加方式等方面进行分析与研究，总结了循环水系统使用三氯异氰尿酸作为氧化性杀菌剂的操作方法，采取相应的优化措施后，取得了良好的效果。
［关键词］ 循环水系统；三氯异氰尿酸；杀菌灭藻剂；缓蚀阻垢剂；粘泥剥离剂；清洗剂；使用情况；优化措施
［中图分类号］ TQ 085+.412 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）03-0059-05
陕西神木化学工业有限公司600 kt/a煤制甲醇项目的循环水系统主要为生产装置换热设备供应冷却用水，自2007年投产以来，一直使用氯气作为循环水氧化性杀菌剂，运行情况良好。2012年为消除氯气在使用、管理上的安全隐患，公司采用三氯异氰尿酸替代氯气作为循环水杀菌剂，但在使用半年后，出现了余氯若有若无、藻类滋生的现象。为此，我们加大了三氯异氰尿酸的剂量，却又衍生出一系列对循环水系统不利的问题，诸如NO2-含量升高、余氯不能维持等。针对这一情况，我们从药剂的性能、杀菌机理、投加方式等方面进行了分析与研究，总结了循环水系统使用三氯异氰尿酸作为氧化性杀菌剂的操作方法，运行2 a来，效果良好。以下对三氯异氰尿酸在我公司循环水系统的使用情况及采取的优化措施进行介绍。
1 循环水系统概况
公司600 kt/a煤制甲醇项目主要包括一期200 kt/a甲醇装置及二期400 kt/a甲醇装置。与之配套建有2套大型循环水系统，一套20 000 t/h的循环水站供一期200 kt/a甲醇项目，循环水保有量10 000 m3；另一套40 000 t/h的循环水站供二期400 kt/a甲醇项目，循环水保有量15 000 m3；补充水源为水厂地表水及小部分装置回收水。其主要任务是：循环水经过加入阻垢缓蚀剂、杀菌剂等药剂进行处理后，为空压机组、发电机组、合成压缩机组及工艺装置的冷却器提供合格的循环冷却水。
2 循环水系统选用的杀菌灭藻剂的性能分析
循环水系统选用了JH-500缓蚀阻垢剂、三氯异氰尿酸氧化性杀菌灭藻剂、JH-714有机溴氧化性杀菌灭藻剂、JH-706A非氧化性杀菌灭藻剂、JH-718高效粘泥剥离剂、JH-308清洗剂等多个药剂作为杀菌灭藻剂，以解决系统的腐蚀、结垢、微生物繁殖等问题。
2.1 JH-500缓蚀阻垢剂
JH-500缓蚀阻垢剂属于2005年之后开始在国内推广使用的全有机加锌碱性低磷复合缓蚀阻垢剂。JH-500缓蚀阻垢剂选用优良膦羧酸PBTCA、大分子有机膦PAPEMP、磺酸多元聚合物AA/AMPS/HPA、铜缓蚀剂、碳钢缓蚀剂等为主要组分，充分发挥阻垢剂与分散剂的协同效应，使药剂的阻碳酸钙、磷酸钙垢能力增强，适用于高pH、高浓缩倍数环境。JH-500缓蚀阻垢剂的作用机理和特点如下。
（1）PBTC-Zn形成双阴极型缓蚀剂，互为补充。利用锌的快速成膜特点来维持膜的耐久性，同时利用PBTC与锌、铁、钙等金属离子形成的络合沉淀膜的牢固性，弥补单一锌盐过于松软的缺陷，尤其是对于侵蚀性Cl-造成的膜破损，可以迅速进行补膜，从而抑制点蚀的产生。
（2）锌盐作用的发挥需要在水中保持1～4 mg/L的Zn2+浓度，Zn2+在pH＞8.2时沉积率呈直线上升趋势，而PAPEMP、PBTC、磺酸多元共聚物对Zn2+具有良好的稳定作用（PAPEMP、PBTC、磺酸多元共聚物在pH =8.2～9.2的范围内，对Zn2+的稳定率在75%～95%，一般稳定率在80%～85%就可以较为有效地发挥Zn2+的缓蚀作用）。
（3）在高硬度（Ca2+＞400 mg/L）、高温、高pH条件下，阻垢性能PAPEMP＞PBTC，但在给定硬度（［Ca2+］=300 mg/L)、低温、低pH时，阻垢性能PBTC＞PAPEMP。JH500缓蚀阻垢剂选用大分子有机膦PAPEMP与PBTC组成双组分复合阻垢剂，使药剂可适应更宽的循环水水质范围，将循环水的钙容忍度提高到Ca2++M碱度＞1 000～1 500 mg/L；同时，双组分复合阻垢剂可改善沉淀膜的致密性，在缓蚀性能上具有协同效应。
（4）AA/AMPS/HPA共聚物具有良好的溶锌能力，但与锌盐、PBTC、PAPEMP等复合使用时，可产生明显的协同增效作用。AA/AMPS/HPA对于抑制碳酸钙垢，尤其是磷酸钙垢和锌盐的沉积都有良好的作用，对磷酸钙的阻垢率可达到95%以上，对锌盐沉积物的抑制率在75%左右(中等硬度水质)；同时，AA/AMPS/HPA对Zn2+、Mn2+、Fe2+等离子及粘泥、氧化铁均具有优良的分散性能。
（5）PBTC与锌盐组分的存在使药剂的耐氯性和耐氧化性有了很大提高。普通有机膦（HEDP、ATMP等）在高剂量的氧化性杀菌剂存在情况下，会产生明显的分解（能使14%的氯3 h即完全分解)，而PBTC的耐氯性比有机膦高出数百倍(对14%的氯可稳定3个月)。
（6）苯骈三氮唑BTA可以与铜或铜合金材质表面的Cu+、Cu2+快速形成稳定的络合物，从而起到优异的铜材质防腐作用。
2.2 三氯异氰尿酸氧化性杀菌灭藻剂
三氯异氰尿酸是新一代广谱、高效、低毒的杀菌剂。三氯异氰尿酸几乎对所有的真菌、细菌、病毒芽孢都有杀灭作用，是目前中石化、中石油等国内企业广泛使用的氯气替代产品。其作用机理和特点如下。
（1）利用三氯异氰尿酸在水中溶解度较低的特点［理论溶解度为12 g（20 ℃）］，使其在水中缓慢溶解后分解释放出次氯酸和活性氧，从而起到长效杀菌灭藻的效果。
（2）三氯异氰尿酸的使用管理非常方便，可以发挥如同氯气连续投加维持余氯的作用，长效杀灭菌藻和抑制菌藻的爆发式繁殖，从而避免了使用氯气可能存在的泄漏、运输危险、管理不便、操作麻烦等问题。
2.3 JH-714有机溴氧化性杀菌灭藻剂
更多内容详见《中氮肥》2016年第3期