电解防污技术在海洋石油平台上的应用

１ 前言

人类自开发利用海洋资源以来，一直为海生物附着所引起的污损问题所困扰

［１］

。海生物在海水管道

和冷却系统中的附着和生长，会缩小管道的有效直径，减小海水流量，降低冷却效率。管道内的附着生物一旦脱落，还会堵塞阀门和冷却器的管口，严重时管道被完全堵死，被迫停机和停产，造成巨大的经济损失［２］

。

海洋污损生物或称海洋附着生物是生长在船底和海上设施表面的动物、植物和微生物。由于它们附着而对设施所造成的种种危害，统称为海生物污损。防止或控制海生物污损的技术，简称为防污。

２ 电解防污技术

防止海生物附着的方法有多种，例如：涂刷防污漆、向海水中添加毒料、电解防污以及过滤、灼热等物理方法。其中电解防污技术是一种重要的防污与防腐技术［３］。

所谓电解防污就是通过电化学的方法，通过所产生的离子来杀死海生物。目前常用的电解防污方法有：电解海水制氯法、电解铜－铝阳极法、电解氯－铜联合法等。在海上石油平台上，电解防污技术目前主要应用于海水处理系统、消防系统以及电力系统中的

海水冷却系统、电缆防护管线等。下面结合石油平台海水泵的电解防污为例，介绍这几种方法的原理及特点。

２．１　电解海水防污

海水中含有大量以氯化钠为主的盐类，氯化钠含量最高，为２．７％左右，占盐度的７７．８％，其次是氯化镁，为０．３８％左右，占离子总含量的５５％，电解海水防污是利用不溶性电极电解海水产生有效氯，有效氯是强氧化剂，它可以击晕或杀死海洋生物的幼虫和孢子，从而达到防污的目的。

电解海水时，在电解槽内主要发生下列电化学反应：

阳极反应：２Ｃｌ－－２ｅ→Ｃｌ２ ４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ阴极反应：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ→２ＯＨ－＋Ｈ２↑阳极产物与阴极产物反应：Ｃｌ２＋　２ＯＨ－→ＣｌＯ－＋　Ｃｌ－＋　Ｈ２ＯＣｌ２＋　Ｈ２Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ

反应中产生的ＨＣｌＯ、ＣｌＯ－、Ｃｌ２都称为有效氯，它们都可以击晕或杀死海洋生物的幼虫和孢子，防止海生物的附着和生长。

电解海水制氯防污装置由电解槽、不溶性电极、控制器、流量计等组成，系统原理见图１。电解海水

电解防污技术在海洋石油平台上的应用

田俊杰 刘刚 曲政

（钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所，青岛　２６６０７１）

摘 要：开发海洋石油资源，须清除两大障碍：金属在海洋环境中的腐蚀及海洋污损生物的附着问题。本文简要介绍了电解防污技术的原理、特点及其在海洋石油平台上的应用情况。

关键词：石油平台 电解 防污 应用

Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　Ａｎｔｉ－ｆｏｕｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｏｆｆｓｈｏｒｅ　Ｏｉｌ　Ｐｌａｔｆｏｒｍｓ

Ｔｉａｎ　Ｊｕｎｊｉｅ Ｌｉｕ　Ｇａｎｇ Ｑｕ　Ｚｈｅｎｇ

（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｉｒｏｎ　＆　Ｓｔｅｅｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，　Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１）Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｔｗｏ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，　ｍｅｔａｌ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｉｎ　ｏｃｅａｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｏｒｇａｎｉｓｍ　ｆｏｕｌｉｎｇ，　ｗｈｉｃｈ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｃｌｅａｒｅｄｕｐ　ｂｅｆｏｒｅ　ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ　ｏｉｌ　ｉｎ　ｏｃｅａｎ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｏｉｌ　ｐｌａｔｆｏｒｍｓ　ｏｆｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　ａｎｔｉ－ｆｏｕｌｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　Ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｏｉｌ　ｐｌａｔｆｏｒｍｓ，　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ，　Ａｎｔｉ－ｆｏｕｌｉｎｇ，　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

全　面　腐　蚀　控　制

ＴＯＴＡＬ　ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ　ＣＯＮＴＲＯＬ第１７卷第５期２００３年１０月Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．５Ｏｃｔ． ２００３

制氯装置主要应用于石油平台的海水处理系统和海水冷却系统。

２．２　电解铜－铝防污

海水中电解铜－铝防污是将铜、铝合金作为阳极，被保护的设备系统作为阴极。电解铜阳极得到的铜离子具有毒性，与海水混合后，形成有毒的环境。电解铝阳极产生Ａｌ３＋，与阴极产生的ＯＨ－形成Ａｌ（ＯＨ）３，此种Ａｌ（ＯＨ）３包封着释放出来的铜离子，随海水流动从被保护系统中通过。它具有很高的吸附性，会散布开来而进入海生物可能栖息的海水流动较缓的区域，抑制了海生物的生长。铜铝阳极系统在海水中电解时，作为阴极的钢质管道内表面生成致密的钙镁覆盖层，而且电解生成的氢氧化铝胶体会随海水流动，在管道内壁形成一层保护膜。钙镁覆盖层和氢氧化铝胶体膜阻滞氧的扩散，增加浓差极化，减缓腐蚀速度，这样可以达到防污、防腐的目的。

电解铜－铝防污装置由电解槽、铜铝电极、控制器等组成，系统原理见图２。此种装置可应用于石油平台的海水处理系统、消防系统、海水冷却系统及电缆防护管线等。

图１ 电解海水防污系统原理图

２．３ 氯铜联用防污、防腐

海水中电解氯铜联合防污、防腐是将不溶性阳极和特殊的铜、铝合金作为阳极，被保护的设备系统作为阴极。电解铜铝阳极生成铜离子和氢氧化铝絮状沉淀。其作用机理与电解铜铝阳极防污相同，与此同时利用不溶性阳极电解海水制氯，有效氯和铜离子都是有毒物质，能杀死或抑制海生物。其防污效果要比单独使用的效果大很多。

氯铜联用防污由电解槽、不溶性电极、铜铝电极、控制器等组成。此种装置可应用于石油平台的海水处理系统、消防系统、海水冷却系统及电缆防护管线等。

２．４ 电解防污技术比较

电解海水制氯防污的使用范围较广，可广泛应用于船舶、海上平台、海滨电厂和化工厂的海水冷却系统中，其防污效果显著。电解海水制氯，所需有效氯浓度较大，一次性投资和耗电量较大；且残余有效氯可生成三氯甲烷，污染环境；同时氯又增大了金属结构腐蚀的速度。为此需不断提高电解阳极电流效率和使用寿命，改进电解槽结构，控制残余含氯量。

铜－铝系统既能防污又能防腐，且装置简单，管理方便，用电量少，但只能应用于处理海水量较小的船舶和海上平台，并且对水质的要求较高。

氯－铜联用防污系统以氯气和铜两种物质做毒料，其浓度比单独使用时要小得多，且装置简单，一次性投资和运行费用都较低，对环境无污染，可应用于船舶、海上平台、海滨电厂和海滨化工厂，是目前国际上应用较多的防污技术之一。

为比较三种防污技术的效果，参考国内外有关文献，并在大量实验基础上，我们得出了以下的实验结果，如表１所示。

３ 结论

综上所述，电解防污技术是一种简单实用的防污技术，我们在海洋石油平台的上述各系统中均使用了电解防污装置，效果良好。相信随着海洋石油资源的开发及发展，电解防污技术的应用将会更频繁，其应用领域将会更广阔。

图２ 电解铜－铝防污系统原理图

全面腐蚀控制 田俊杰　等：电解防污技术在海洋石油平台上的应用 ２００３年第１７卷第５期

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