简耀先
（贵州开阳化工有限公司，贵州 开阳550399）
［摘 要］贵州开阳化工有限公司500 kt/a合成氨装置配套2套循环水系统，其管道主要材质为碳钢、不锈钢及黄铜，设计循环水浓缩倍数＞4，循环水系统补水为一次水。为缓解一次水水质恶化对设备产生的不利影响，并节约用水和减少药剂消耗费用，在保证各项指标正常的情况下，开阳化工通过一系列的循环水系统药剂筛选试验，筛选出了合适的药剂来提高循环水浓缩倍数：选用无磷配方-聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐缓蚀阻垢剂及与之相适应的杀菌剂和粘泥剥离剂，三者的投加量均在50～70 mg/L之间，控制循环水pH在8.0～8.5、循环水浓缩倍数≥4.0的情况下，碳钢、不锈钢、黄铜材质设备/管道的阻垢率、腐蚀率均满足GB/T 50050—2017的要求。
［关键词］合成氨装置；循环水系统；浓缩倍数；药剂配方筛选；缓蚀阻垢剂；杀菌剂；粘泥剥离剂；药剂特点
［中图分类号］TQ085+.412 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）02-0073-04
1 概 述
贵州开阳化工有限公司（简称开阳化工）500 kt/a合成氨装置，其工艺路线为科林干煤粉加压气化、耐硫变换、低温甲醇洗+超级克劳斯、液氮洗、氨合成。开阳化工2套循环水系统（Ⅰ、Ⅱ）之管线包括全厂地下管线及各装置区内的管线，其设计工艺条件为：供水温度 32 ℃、回水温度 42 ℃，供水压力0.38～0.50 MPa、回水压力 0.20 MPa；五日平均干球温度23.6 ℃、五日平均湿球温度 31.8 ℃。
循环水系统Ⅰ主要供应空分界区、热电站等，管道主要材质为碳钢、不锈钢、黄铜，设计循环水量18 047 m3/h，系统保有水量5 063 m3，循环水浓缩倍数＞4；循环水系统Ⅱ主要供应气化框架、磨煤干燥、渣水处理、变换、氨合成压缩、氨回收等单元工段，管道主要材质为碳钢、不锈钢，设计循环水量32 129 m3/h，系统保有水量8 300 m3，循环水浓缩倍数＞4。
开阳化工循环水系统补水为原水经混凝沉淀杀菌预处理后得到的一次水，为缓解一次水水质恶化对设备产生的不利影响，并节约用水和减少药剂消耗，在保证各项指标正常的情况下，需选择合适的药剂来提高循环水浓缩倍数至4倍以上。通过相关试验与研究，筛选适合开阳化工循环水水质的药剂配方，最终选用无磷配方-聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐缓蚀阻垢剂及与之相适应的杀菌剂和粘泥剥离剂，该药剂配方使用效果符合有关标准要求。以下对有关情况作一简介。
2 药剂配方筛选依据
开阳化工循环水系统Ⅰ、循环水系统Ⅱ循环水水质相差不大，为阐述方便和更具广泛性，药剂配方筛选以循环水量和保有水量更大且更关联主生产系统的循环水系统Ⅱ为例。最终2套循环水系统所选药剂配方基本一致。
2.1 循环水水质分析数据（表1）
2.2 循环水水质稳定性判断
循环水投用后，要进行结垢腐蚀性判断，通常采用朗格利尔指数（RSI）来判断，但朗格利尔指数只能表征一种倾向，是一个定性趋势，有较大的局限性。RSI是在饱和指数基础上发展起来的一种指数，其是根据化学分析测出循环水中钙硬度、碱度、pH、固形物以及现场实际温度等来进行计算的，常常作为生产现场循环水水质判断依据及控制指标：RSI＜3.7，严重结垢；RSI＜6.0，结垢；RSI≈6.0，稳定；RSI＞6.0，腐蚀；RSI＞7.5，严重腐蚀。经计算，开阳化工循环水水质稳定性数据如表2。
上述计算结果显示：开阳化工循环水补水为腐蚀型水质，随着循环水浓缩倍数的提高，循环水系统腐蚀倾向减小、结垢倾向增大；在浓缩倍数≥5的条件下，循环水水质属严重结垢型。据《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T 50050—2017）的规定，循环水中钙硬度与甲基橙碱度之和＞1 100 mg/L、朗格利尔指数（RSI）＜3.7时，应加酸或进行软化处理。按上述计算，循环水浓缩倍数为6时，Ca2+自然总碱度达1 145 mg/L，超过控制指标的上限，而且RSI为3.27，所选药剂要考虑循环水系统的结垢风险，缓蚀阻垢剂配方应针对系统的结垢风险，加大药剂的阻垢分散性能；如果采用pH自然平衡而不加酸调节pH，循环水浓缩倍数只可达到4倍；如果加酸调节pH在8.0～8.5，循环水中的总碱度可控制在100～200 mg/L，可使循环水浓缩倍数≥4，如此一来，循环水水质稳定性能够满足GB/T 50050—2017的要求。
2.3 提高循环水浓缩倍数的必要性
为将循环水的含盐量维持在某个浓度，循环水系统必须排污，同时要维持循环过程中水量的平衡。浓缩倍数就是用来控制循环水含盐量的，是循环水中某物质浓度与补水中某物质浓度之比。浓缩倍数作为循环水系统运行中的一个重要指标，适度提高浓缩倍数能提高循环水的利用率，不仅能节约用水，而且能减少药剂的浪费。因此，循环水系统应在各项指标正常、稳定的前提下尽量提高循环水浓缩倍数。对于缓蚀阻垢剂而言，其应用后循环水浓缩倍数越高，竞争优势越明显。
3 药剂配方筛选过程
31 缓蚀阻垢剂选型及其作用机理
选择缓蚀阻垢剂时，开阳化工主要考虑如下几个方面的要求：① 所选药剂市场上已广泛应用，经济上是较为实惠的；② 与循环水中存在的各种物质是相辅相成的（如补水含磷，易于形成磷酸盐阻垢剂）；③ 环保方面是容许的，循环水排污达到一级标准；④ 对循环水系统中碳钢、黄铜、不锈钢材料的缓蚀阻垢效果符合国家相关标准。
更多内容详见《中氮肥》2022年第2期