工业循环冷却水处理PPT课件
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25
(1)、形成钝化膜
钝化膜： 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 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 腐蚀速率。
26
(2)、形成沉积膜
沉积膜： 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 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， 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， 阻滞溶解氧向金属表面扩散，从而抑制腐蚀反应速 率。
10
二、出现这些故障的原因
1、水质特性 2、金属腐蚀 3、水垢沉积 4、微生物繁殖
11
1、北方地区水质特性（化工板块水质特 性）
500 450 400 350 300 250 200 150 100
50 0
各分公司循环水水质情况统计图
485
308 165
大庆炼化 辽阳石化 乌鲁木齐 独山子石化 大庆石化 兰州石化 宁夏石化 抚顺石化 吉林石化
藻类5.58.9） （3）氧气 （4）营养
21
细菌数/个/mL
微生物繁殖与时间的关系
微生物繁殖与时间的关系
1.20E+06 1.00E+06 8.00E+05 6.00E+05 4.00E+05 2.00E+05 1.00E+01
0 4 8 12 16 20 24 时间/h
系列1
22
循环水系统主要细菌种类
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：
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 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：
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：
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2
一、循环水系统的故障
腐蚀 结垢 生物粘泥沉积 淤泥沉积
下Hale Waihona Puke Baidu看一下这些故障的危害：
3
炼油厂加氢裂化装置E1125腐蚀 形貌
4
水冷器腐蚀情况
5
炼油厂焦化装置E303B结垢形貌
6
烯烃厂21E403粘泥堵塞形貌
7
粘泥堵塞水冷器封头情况
8
循环水中生物粘泥
9
烯烃厂54E610换热器淤泥沉积形 貌
当冷却水中有适量磷酸根离子时，发生如下反应： Ca2+ + PO43- Ca3 (PO4 ) 2
19
影响水垢沉积主要因素
(1)、水质 (2)、水温 (3)、水流速度 (4)、工艺条件
20
4、微生物繁殖
微生物生长条件： （1）温度（10 55C） （2）pH（细菌6.58.5，霉菌3.06.0，
(1)、异养菌 (2)、真菌 (3)、硫酸盐还原菌 (4)、铁细菌
23
三、解决这些问题的措施
1、添加缓蚀剂抑制腐蚀 2、添加阻垢分散剂抑制水垢 3、添加杀生剂控制微生物
24
1、添加缓蚀剂抑制腐蚀
缓蚀剂作用原理: (1)、形成钝化膜
铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐 (2)、形成沉积膜
磷酸盐（聚磷酸盐、正磷酸盐、 有机磷酸盐）、锌盐 (3)、形成吸附膜 铜缓剂、有机胺类
Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2
18
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 出，水的pH值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下 反应：
Ca(HCO3)2 + 2OH- CaCO3 + 2H2O + CO32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。
15
冷却水系统金属主要腐蚀形态
（1）、均匀腐蚀
（2）、垢下腐蚀 （3）、电偶腐蚀 （4）、缝隙腐蚀 （5）、孔蚀 （6）、汽蚀（空泡腐蚀） （7）、磨蚀 （8）、微生物腐蚀
16
影响金属腐蚀的主要因素
（1）、pH值 （2）、硬度和碱度 （3）、氯离子和硫酸根 （4）、悬浮物 （5）、溶解氧 （6）、微生物 （7）、水流速与温度
循环冷却水处理与管理
1、循环水系统的故障 2、出现这些故障的原因 3、解决这些故障的措施 4、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 6、日常管理应注意那些问题 7、高浓缩倍数水处理方案
1
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总体概述
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27
(3)、形成吸附膜
吸附膜： 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。
28
缓蚀剂的主要类型
a、磷/膦酸盐 b、锌盐 c、钼酸盐 d、唑类
29
影响缓蚀剂效果的主要因素
80 45
钙硬+碱硬（以碳酸钙计mg/L）
碳酸钙（mg/L）
12
水中主要离子
（1）、主要阳离子
H+ 、K+ 、Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2+ 、Zn2+
（2）、主要阴离子 OH- 、HCO3- 、CO32- 、SiO32- 、 Cl- 、 SO42- 、 PO43-、 S2-
13
2、腐蚀原因
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 成为阴极。
Fe2+ + 2OH- Fe(OH) 2
14
腐蚀原因
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。如果没有阴极 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，只有当阳极过程和阴 极过程同时存在并进行时，腐蚀才能发生。
17
3、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、 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， 但它们的两价金属盐（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 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 面时，受热发生分解，发生如下反应：
(1)、形成钝化膜
钝化膜： 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 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 腐蚀速率。
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(2)、形成沉积膜
沉积膜： 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 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， 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， 阻滞溶解氧向金属表面扩散，从而抑制腐蚀反应速 率。
10
二、出现这些故障的原因
1、水质特性 2、金属腐蚀 3、水垢沉积 4、微生物繁殖
11
1、北方地区水质特性（化工板块水质特 性）
500 450 400 350 300 250 200 150 100
50 0
各分公司循环水水质情况统计图
485
308 165
大庆炼化 辽阳石化 乌鲁木齐 独山子石化 大庆石化 兰州石化 宁夏石化 抚顺石化 吉林石化
藻类5.58.9） （3）氧气 （4）营养
21
细菌数/个/mL
微生物繁殖与时间的关系
微生物繁殖与时间的关系
1.20E+06 1.00E+06 8.00E+05 6.00E+05 4.00E+05 2.00E+05 1.00E+01
0 4 8 12 16 20 24 时间/h
系列1
22
循环水系统主要细菌种类
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：
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 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：
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：
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一、循环水系统的故障
腐蚀 结垢 生物粘泥沉积 淤泥沉积
下Hale Waihona Puke Baidu看一下这些故障的危害：
3
炼油厂加氢裂化装置E1125腐蚀 形貌
4
水冷器腐蚀情况
5
炼油厂焦化装置E303B结垢形貌
6
烯烃厂21E403粘泥堵塞形貌
7
粘泥堵塞水冷器封头情况
8
循环水中生物粘泥
9
烯烃厂54E610换热器淤泥沉积形 貌
当冷却水中有适量磷酸根离子时，发生如下反应： Ca2+ + PO43- Ca3 (PO4 ) 2
19
影响水垢沉积主要因素
(1)、水质 (2)、水温 (3)、水流速度 (4)、工艺条件
20
4、微生物繁殖
微生物生长条件： （1）温度（10 55C） （2）pH（细菌6.58.5，霉菌3.06.0，
(1)、异养菌 (2)、真菌 (3)、硫酸盐还原菌 (4)、铁细菌
23
三、解决这些问题的措施
1、添加缓蚀剂抑制腐蚀 2、添加阻垢分散剂抑制水垢 3、添加杀生剂控制微生物
24
1、添加缓蚀剂抑制腐蚀
缓蚀剂作用原理: (1)、形成钝化膜
铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐 (2)、形成沉积膜
磷酸盐（聚磷酸盐、正磷酸盐、 有机磷酸盐）、锌盐 (3)、形成吸附膜 铜缓剂、有机胺类
Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2
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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 出，水的pH值升高，碳酸氢钙在碱性条件下发生如下 反应：
Ca(HCO3)2 + 2OH- CaCO3 + 2H2O + CO32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。
15
冷却水系统金属主要腐蚀形态
（1）、均匀腐蚀
（2）、垢下腐蚀 （3）、电偶腐蚀 （4）、缝隙腐蚀 （5）、孔蚀 （6）、汽蚀（空泡腐蚀） （7）、磨蚀 （8）、微生物腐蚀
16
影响金属腐蚀的主要因素
（1）、pH值 （2）、硬度和碱度 （3）、氯离子和硫酸根 （4）、悬浮物 （5）、溶解氧 （6）、微生物 （7）、水流速与温度
循环冷却水处理与管理
1、循环水系统的故障 2、出现这些故障的原因 3、解决这些故障的措施 4、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 6、日常管理应注意那些问题 7、高浓缩倍数水处理方案
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总体概述
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(3)、形成吸附膜
吸附膜： 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。
28
缓蚀剂的主要类型
a、磷/膦酸盐 b、锌盐 c、钼酸盐 d、唑类
29
影响缓蚀剂效果的主要因素
80 45
钙硬+碱硬（以碳酸钙计mg/L）
碳酸钙（mg/L）
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水中主要离子
（1）、主要阳离子
H+ 、K+ 、Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2+ 、Zn2+
（2）、主要阴离子 OH- 、HCO3- 、CO32- 、SiO32- 、 Cl- 、 SO42- 、 PO43-、 S2-
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2、腐蚀原因
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 成为阴极。
Fe2+ + 2OH- Fe(OH) 2
14
腐蚀原因
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。如果没有阴极 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，只有当阳极过程和阴 极过程同时存在并进行时，腐蚀才能发生。
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3、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、 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， 但它们的两价金属盐（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 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 面时，受热发生分解，发生如下反应：