DOC《工业冷却循环水处理技术及应用》

工业冷却循环水处理技术及应用 我公司是国内最早从事工业循环冷却水技术研究开发工作的单位之一,1977年经化学工业部批准于成立了(迄今为止)全国高校系统中唯一的一所专门从事水质稳定技术研究的 水质稳定研究室 .

多年来先后开发了聚羧酸系列阻垢分散剂―马来酸酐多元共聚物、聚马来酸酐、聚丙烯酸及其钠盐、三元磺酸共聚物…;

有机膦系列缓蚀阻垢剂―羟基乙叉二磷酸(HEDP)、氨基三甲叉磷酸(ATMP)、AMPA、IDPA、PBTCA…;

以及硅酸盐系列、钼酸盐系列…等等.药剂形成了系列化.有NHSW-100~NHSW-800系列复合水处理剂、NHSW-11~NHSW-20有机膦系列阻垢分散剂、NHSW-21~NHSW-30聚羧酸系列阻垢分散剂、NHSW-31~NHSW-40杀菌灭藻剂、NHSW-41~NHSW-50系列缓蚀剂、NHSW-51~NHSW-60系列清洗预膜剂、NHSW-61~NHSW-70系列絮凝剂及消泡剂…等等;

PBTCA、DTPMP、162季铵内盐、四元共聚物、季磷盐杀生剂;

MQA、 HPA;

DESP、有机胍、PECS、PASP;

动态模拟实验装置、自动加药装置等系列产品与技术,另外还有JN系列、JS系列、XF-3200 系列、钢铁行业新型多功能复合水处理剂等产品,均通过省、部、或厅级部门鉴定,膦羧酸缓蚀阻垢剂、二乙烯三胺五甲叉膦酸的仿制开发,填补了国内空白,促进了国内水处理配方和应用的范围,二甲基十六烷基乙基铵和2-(2-苯氧乙基)三甲基氯化铵杀菌剂的创新开发,带动了国内新产品的开发,以迎接WTO的到来,而 九五 攻关课题――季膦盐杀菌剂和多功能缓蚀阻垢剂的开发,为水处理药剂的品种多样化、功能化提供了新的思路. 所开发的成果中有二十多项成果荣获国家、部、省科技进步奖,其中 工业循环水用新型缓释阻垢杀菌剂 和 工业循环冷却水水质分析方法 获国家科技进步二等奖. 同时学校制定了部分国家标准和行业标准,系列标准的制定,规范了水处理的水质、药剂分析和试验方法等几十项,为水处理行业做了大量的基础工作,主要内容如下: ・《循环冷却水分析方法》部颁标准;

・《锅炉用水和冷却水分析方法》国家标准;

・水稳剂ATMP、IDPA、HEDP分析方法部颁标准;

・《水处理剂阻垢性能测定法―鼓泡法》国家标准;

・《水处理剂缓蚀性能测定法―旋转挂片法》国家标准;

・水中总氯、游离氯测定方法(碘量法);

・马丙共聚物性能评定方法国家标准;

・循环冷却水动态模拟测试方法. 目前我公司已具有开发研究、生产、技术服务及配套功能的高素质队伍,形成了理论研究-科研-生产-推广应用-现场服务的良性循环机制, 积累了大量的理论知识和实践经验, 所开发的仪器、药剂广泛应用于化工、化肥、石油、冶金、电力、轻纺等行业,为企业节约水电、提高效益和减少污染带来了巨大经济效益. 主要技术和产品如下: 有机膦缓蚀阻垢剂: ? 羟基乙叉二膦酸(HEDP) ? 氨基三甲叉膦酸(ATMP) ? 乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP) ? 二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP) ? 2-膦酸丁烷-

1、

2、4-三羧酸(PBTCA) ? 3-羟基-3-膦酰基丁酸(HPBA) ? 2-羟基-2-膦酰基乙酸(HPA) ? 新型多官能团缓蚀阻垢剂(DPSC) 杀生杀菌剂: ? 稳定化二氧化氯 ? 季铵盐系列杀菌剂 ? 1227杀菌剂 ? 异噻唑啉酮杀菌剂 ? MQA杀菌剂 ? 活性溴杀菌剂 ? 双阳离子杀菌剂 ? 三碘树脂 ? 溴代海因复合高效缓释消毒剂 溴代海因复合高效缓释消毒剂 是一种以溴代海因为主要活性组分的复合型杀菌消毒剂,具有高效快速、广谱、低毒、低残留、适应环境能力强和有效性周期长等特点.可用于日常生活中的消毒,游泳池消毒,工业用循环水灭藻,虾、蛙和甲鱼等水产养殖业中各种疾病预防和治疗.该 消毒剂 的杀菌效率约为常规含氯消毒剂的20~40倍;

能有效抑制病原微生物;

可杀灭异氧菌、氨化细菌等多种细菌,以及真菌、部分病毒和不良藻类;

能缓慢释放有效成份,可较长时间处于抑菌状态.消毒后残留物可在短时间内生物降解,对环境无污染.与常用的氯制品消毒剂相比,该 消毒剂 还有着在碱性水中药效显著、对金属腐蚀性低和气味小等优点.是一种具有良好应用开发前景的杀生剂. 聚羧酸系列阻垢分散剂: ? 聚丙烯酸及钠盐(PAA/PAAS) ? 马丙共聚物 ? 水解聚马来酸酐 ? 丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物 ? 磺酸共聚物 ? 丙烯酸-丙烯酸甲酯-磺酸共聚物 成套水处理技术及相关设备: ? 海水作为循环冷却水的处理方法 ? 燃煤电厂灰水回用新工艺及其回用闭式循环系统 ? 空调系统水处理技术 ? 大型动态模拟测试装置 ? 动态污垢监测仪 工业冷却循环水处理专家系统 当前制定冷却循环水处理方案的主要依据是 挂片实验 或 动态模拟实验 ,然后留出很大的保险空间,根据经验确定最终的药剂投加量.很多情况下也不排除部分水处理公司或水处理剂生产厂家为了自身的效益而过度放大保险的空间.这些因素大大增加了企业的运行成本.如一家200万千瓦规模的电厂每年的水处理药剂支出就要近千万元. 我们正在着力开发的 工业冷却循环水处理专家系统 就是希望根据水质条件、冷却循环水系统的材质和运行状况,利用正在研究中的复杂条件下的成垢热力学和动力学理论,找到具有足够理论依据的最低用量极限,以此为基础,为用户推荐最佳配方、最佳用量和现场实施方案.可望使用户的水处理药剂成本下降10~30%.同时它也集成了水处理药剂和循环水水质分析、数据处理和日常记录的档案管理功能,并可检索到当前几乎全部已工业化的水处理药剂资料.既是一套功能强大实用的工业应用软件,也是一部水处理知识学习和培训的教材. 水处理用户一般是石化、化工、电力、钢铁等高产出高消耗的企业,有效地降低这些企业的水处理成本所带来的经济和社会效益将远远超出本系统的开发成本. 应用范围(包括功能、用途) ① 根据循环水和补充水的水质、循环冷却水系统的材质和运行条件,推荐优化的水处理药剂配方,在保障安全的前提显著降企业水处理的费用;

② 根据循环冷却水系统当前的状态推荐运行调整方案和现场实施方案;

③ 提供水质分析和水处理剂分析的标准方法、结果计算、报表打印和循环冷却水系统日常数据档案管理功能. ④ 提供各种水处理剂的详细资料、水处理原理及动态模拟显示,既为水处理技术人员提供全面的参考资料,也可作为技术培训教材. 技术优势(技术特点、技术指标) 目前许多大型企业的循环冷却水系统中建有自动加药系统,但只能根据设定的参数进行简单的机械操作,不能根据系统状况及时调整加药方案.由于参数未经优化,往往使药剂的消耗长期维持在较高的水平.即使取水样进行用挂片试验或动态模拟实验进行调整,方案也往往要滞后1周至1个月,无法适应当前的系统状况.最根本的原因就是目前制定方案时缺乏理论依据,所以只能依赖于实验结果或请专家根据经验进行推荐. 我们通过基础实验,建立复杂条件下不同水质、材质、运行参数和处理效果间的内在联系,对不同加药方案的效果具备相当的预测能力,也能根据企业要求控制的指标推荐相应的加药方案,因而能够根据系统的状况对加药方案进行实时调整.这种功能与自动加药系统结合后,就可以使循环水系统长期运行在安全和低耗的状态. 水处理专家系统中的资料、原理及强大的引导和检索功能也可使经常使用本系统的技术人员和操作人员的专业素质得到显著提高. 技术水平(包括本技术在国内外的地位、鉴定情况、获奖情况等) 本专家系统的研究内容和最终开发目标在国内外均为空白. 项目所处阶段 本项目正在研制中,由两个课题组分别在两个方向进行攻关. ① 利用激光散射原理,自行设计一套适用于CaCO3和其它垢型介稳区测定的装置,并辅以各种水质指标的静态和动态检测通道以采集数据,建立水质、运行条件、药剂三者与水处理效果间的量化关系,在现有结晶理论的基础上,力争在复杂条件下的结垢理论上有创新和突破.这是本专家系统的理论基础和技术核心.目前正在进行静态的结晶和阻垢机理实验研究,并且初步完成了实验装置的设计工作. ② 通过广泛深入的调研和用户需求分析,确定专家系统的功能,设计一套符合行业规范、功能全面、可靠易用的工业应用软件.目前已初步完成水质分析方法、水处理剂资料的收集和整理工作,通过数据分析,综合考虑数据特点和系统功能,确定合理的数据结构和用户界面.一些系统底层基本功能的程序已在编写中. 市场状况及市场预测 对大型企业,本专家系统可制作成单机版销售,也可折分成不同的功能模块,预期可接受的价格为5~25万元.从它能够产生的效益看,这一投资的回报率是很高的.另外,我们也正在考虑建立一个专业网站,为注册用户(更适合于中小型企业)提供各种在线服务.由于拥有冷却循环水系统的企业数量非常庞大,可以预期这套具有相当理论水平和很强实用价值的工业应用软件可以产生巨大的经济效益. 所需设备及投资估算 缓蚀阻垢机理研究实验装置1套:1*20 流动注射进样和预处理装置1套:1*8 离子活度计3台:3*0.5 电导率仪1台:1*0.5 计算机(服务器)1台:1*2 其它设备自筹或协作 合计 32万元 受让方接受条件 能提供全部或部分研究开发经费,拥有循环冷却水处理系统的企业,能为本专家系统的研究提供循环水系统的日常数据档案,并能为系统推荐的方案提供验证试验的条件. 效益分析 本专家系统预期可以为企业节约10~30%的水处理药剂消耗,对大中型企业降耗尤为明显.如一家150万千瓦的电厂,每年的水处理药剂消耗约700万元,如能使药剂消耗下降10~30%,则每年可节约70~210万元.如果多家企业采用此项技术,宏观经济和社会效益将非常可观. l 菌藻监测技术 l 自动加药装置 其它新型水处理剂: l 新型环境友好杀菌剂聚过氧丙烯酸 (PPAA) l 新型无磷水处理剂聚环氧磺羧酸 (PECS) l 新型环境友好缓蚀阻垢杀菌剂过氧2-膦酸丁烷-1,2,4-三酸 (PPBTCA) l 低磷多官能团水处理剂甲叉膦酸基羧甲基二乙烯三胺三甲叉磺酸(TSPC) l PM1100水解聚马来酸酐 l 聚季铵盐PHDAC l 三烷基膦产品(三丁基膦) 其它新型水处理剂:

一、新型季l盐阳离子表面活性剂 目前国内广泛使用的季铵盐类主要有两类,一类为分子中含有一个或一个以上长链烷基,主要用作阳离子表面活性剂、杀菌剂、萃取剂、催化剂及其它助剂等;

另一类为短链烷基,主要用作离子对试剂、相转移催化剂等.而季l盐类阳离子表面活性剂是一类新型阳离子表面活性剂,与季铵盐类阳离子表面活性剂相比,具有泡沫低、渗透速度快、pH适应范围广、剥离能力强等特点,国外研究始于20世纪80年代,国内我公司于20世纪90年代后期开始季l盐表面活性剂的研究开发工作,先后合成了四丁基溴化l、十二烷基三丁基溴化l、十二烷基三丁基氯化l、十四烷基三丁基溴化l、十四烷基三丁基氯化l、十二烷氧基甲基三丁基溴化l、十二烷氧基甲基三丁基氯化l等系列产品. 应用范围 季l盐阳离子表面活性剂可用于杀菌剂、催化剂及印染、化工等行业,开发应用前景良好. 技术特点 季l盐类表面活性剂生产工艺简单、生产过程基本无三废,对生产设备无特殊要求.产品的主要技术指标如下: 外观:无色或浅黄色透明粘稠液体 活性物含量:≥50%(可根据实际需要调整) 水不溶物:≤0.5% pH值:6-8 技术水平 本项目2000年通过了国家化学工业局组织的专家鉴定,取得国家发明专利两项,2002年获得国家石油与化学工业协会科技发明二等奖. 项目所处阶段 已进行50T/Y的中试. 市场概况及市场预测 仅目前国内使用的季铵盐类杀菌剂就有数万吨,由于长期使用已产生抗药性,使用量大大增加,达100ppm左右,季l盐杀菌剂具有高效、广谱、低毒等特点,用量为10ppm就可达到相当的效果.因此,具有良好的市场前景. 所需设备及投资估算 主要设备包括反应釜、锅炉等,总投资估算约50万元. 受让方接产条件 希望受让方有三丁基膦原料. 效益分析 目前国内用户进口同类产品的价格约每吨8-10万元(含量为25%),使用本技术的生产成本约每吨2万元,经济效益良好.

二、新型环境友好杀菌剂聚过氧丙烯酸 (PPAA) 产品的技术指标、参数 (a) 产品外观:淡黄色透明液体 (b) pH(1%水溶液)2.0-4.0 (c)含量 30±1 % (d) 密度(g/cm3,20℃1.1-1.2 (e)产品消耗定额及生产成本: 序号 名称规格消耗 kg/T 消耗 元/T

1 聚丙烯酸 40%

755 2 双氧水(30%) 工业级

100 3 催化剂A 工业级

50 合计(f)分散阻垢性能 浓度g/L 1.0 2.0 4.0 8.0 10.0 阻碳酸钙垢阻垢率% 60.5 72.5 83.0

97 100 阻磷酸钙垢阻垢率% 20.0 41.4 68.3 77.8 90.3 分散锌η% 16.2 25.2 42.0 70.5 (g)杀菌性能 国内或本单位现有该设备研制和使用情况 我们对工业水处理系统中对微生物的杀菌剂通常要求高效、多功能化、环境友好这一发展趋势,将过氧酸的杀菌性能和聚丙烯酸的分散阻垢性能结合在一起,设计开发了一新型杀菌剂聚过氧丙烯酸(PPAA),研究内容未见文献报道,可申报中国专利和世界专利,具有自主知识产权. 有关研究已经完成小试,并对产品的阻垢、杀菌性能和分散阻垢性能进行了评价,结果表明PPAA具有优良的杀菌性能,同时还具有优良的缓蚀、阻垢分散性能,是一新型水处理药剂. 当前鼓励发展的理由 PPAA是一结构新颖,功能优良的同时具有杀菌和分散阻垢性能的环境友好的具................