一种黑灰水系统的抑制结垢方法与流程

0.09dl
·
g-1
。
29.在步骤(3)中，所述有机羧酸聚合物选自聚丙烯酸、丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物、丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物、马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物、丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物、马来酸与烯丙基磺酸的共聚物、丙烯酸与烯丙基磺酸的共聚物、丙烯酸与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物以及丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物中的一种或多种。
30.根据本发明一种优选的实施方案，所述阻垢剂为马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物和马来酸与烯丙基磺酸的共聚物以重量比为1:(4-8)的组合。
31.根据本发明另一种优选的实施方案，所述阻垢剂为丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物、丙烯酸与烯丙基磺酸的共聚物和丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物以重量比为1:(0.8-1.2):(0.2-0.5)的组合。
32.根据本发明另一种优选的实施方案，所述阻垢剂为丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物和丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物以重量比1:(11-15)的组合。
33.在步骤(3)中，优选地，所述第三接触的压力为0.1-8mpa。在实际运行过程中，压力会发生较大的变化，并且系统温度越高，压力会变得越高，初始压力可能比较低，但是某些高温工段下压力可以达到7mpa以上。本发明的方法在各种压力下均能有较好的效果。
34.在步骤(3)中，优选地，所述第三接触的温度为10-300℃。在实际运行过程中，温度会发生较大的变化，在某些工段下甚至可以达到200℃以上。通常来讲，现有的用于黑灰水的阻垢剂都受温度的影响较大，在高温工段阻垢效果会有显著的下降，而本发明的方法在高达200℃以上的温度下，仍然可以发挥很好的阻垢效果。
35.在步骤(3)中，优选地，所述第三接触的时间为0.2-8h。在实际运行过程中，物料的停留时间会有较大的区别，有的工艺中，物料在200℃下可以停留达到30min。在这种情况下，保持高温下的阻垢性能就变得特别重要，本发明的方法在高温下仍然有很好的阻垢效果，并且可以保持较长的停留时间。
36.本发明的方法能够处理水质较差的煤气化黑灰水，均能够达到很好的阻垢效果。特别地，本发明的方法针对具有以下特性的煤气化黑灰水的效果特别明显：所述煤气化黑水的钙离子的质量浓度与总碱度之和小于1600mg/l，钙离子的质量浓度与总碱度之比为(0.7-1.5)：1，悬浮物小于4000mg/l，均能够达到很好的阻垢率。
37.通过使用本发明的方法，能够有效地减缓煤气化黑灰水系统中的结垢现象，并且没有明显的腐蚀问题，从而能够显著地延长装置运行的周期。
38.以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
39.在以下实施例和对比例中，所用的煤气化黑水水质见表1。在表1中，ca
2+
浓度(mg/l)的测定方法为gb/t 15452-2009；总碱度(mg/l)的测定方法为gb/t 15451-2006；cl-浓度(mg/l)的测定方法为gb/t 15453-2018；固体悬浮物浓度(ss，mg/l)的测定方法为gb 11901-89；总溶解固体(tds，mg/l)的测定方法为hj/t 51-1999；极限黏数的测定方法为gb/t 22593-2008；腐蚀速率采用失重法测得。
40.表1
41.项目ca
2+
(mg/l)总碱度(mg/l)cl-(mg/l)ss(mg/l)tds(mg/l)ph指标780730266.8367226958.41
42.在以下实施例和对比例中，实施例a对应在55℃下进行运行，实施例b对应在120℃下进行运行，实施例c对应在230℃下进行运行。由于实际系统中高温工段无法进行取样，所以以下实施例通过在实验室中模拟进行。
43.实施例1a
44.(1)往1l煤气化黑水中加入3mg阳离子度为40％的阳离子聚丙烯酰胺，在150r/min下快速搅拌2min，然后静置10min，取上清液备用；
45.(2)向步骤(1)所得上清液中加入硫酸溶液，直至所得溶液的总碱度为280mg/l；
46.(3)取步骤(2)所得溶液加入高温高压反应釜中，加入马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物(极限黏数为0.082dl
·
g-1
)、马来酸与烯丙基磺酸的共聚物(极限黏数为0.085dl
·
g-1
)，相对于步骤(2)所得溶液的体积，所述马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物的投料量为3.6mg/l，所述马来酸与烯丙基磺酸的共聚物的投料量为21.4mg/l(所述马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物和所述马来酸与烯丙基磺酸的共聚物的投加量的重量比为1:6，总和为25mg/l)。
47.(4)在反应釜中挂入碳钢试片，装上反应釜，通入空气，初始压力为3.5mpa，在55℃下恒温运行0.5h，取样测试ca
2+
浓度和总碱度，并计算阻垢率；处理试片，计算碳钢的腐蚀速率(mm/a)。将所得结果记于表2中。
48.实施例1b
49.按照实施例1a的方式进行，唯一改变的是，步骤(4)中在120℃下恒温运行。
50.将所得的阻垢率和碳钢试片的腐蚀速率记于表2中。
51.实施例1c
52.按照实施例1a的方式进行，唯一改变的是，步骤(4)中在230℃下恒温运行。
53.将所得的阻垢率和碳钢试片的腐蚀速率记于表2中。
54.实施例2a-2c
55.(1)往1l煤气化黑水中加入5mg/l阳离子度为50％的阳离子聚丙烯酰胺，150r/min下快速搅拌2min，静置10min，取上清液备用；
56.(2)向步骤(1)所得上清液中加入盐酸溶液，直至所得溶液的总碱度为300mg/l；
57.(3)取步骤(2)所得溶液加入高温高压反应釜中，加入丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物(极限黏数为0.083dl
·
g-1
)、丙烯酸与烯丙基磺酸(的共聚物(极限黏数为0.088dl
·
g-1
)和丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物(极限黏数为0.085dl
·
g-1
)，相对于步骤(2)所得溶液的体积，所述丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物的投料量为12.5mg/l，所述丙烯酸与烯丙基磺酸的共聚物的投料量为12.5mg/l，所述丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物的投料量为5mg/l(所述丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物、丙烯酸与烯丙基磺酸的共聚物和丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物的投加量的重量比为1:1:0.4，总和为30mg/l)。
58.(4)在反应釜中挂入碳钢试片，装上反应釜，通入空气，初始压力为3.5mpa，分别在55℃(实施例2a)、120℃(实施例2b)和230℃(实施例2c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
59.实施例3a-3c
60.(1)往1l煤气化黑水中加入4mg/l阳离子度为50％的阳离子聚丙烯酰胺，150r/min下快速搅拌2min，静置10min，取上清液备用；
61.(2)向步骤(1)所得上清液中加入硝酸溶液，直至所得溶液的总碱度为330mg/l；
62.(3)取步骤(2)所得溶液加入高温高压反应釜中，加入丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物(极限黏数为0.081dl
·
g-1
)、丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物(极限黏数为0.088dl
·
g-1
)，相对于步骤(2)所得溶液的体积，所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物的投料量为3mg/l，所丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物的投料量为37mg/l(所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物和丙烯酸与所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物的投加量的重量比为1:12，总和为40mg/l)。
63.(4)在反应釜中挂入碳钢试片，装上反应釜，通入空气，初始压力为3.5mpa，分别在55℃(实施例3a)、120℃(实施例3b)和230℃(实施例3c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
64.实施例4a-4c
65.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，步骤(3)中加入的是聚丙烯酸(极限黏度为0.084dl
·
g-1
)，投加量为30mg/l。
66.分别在55℃(实施例4a)、120℃(实施例4b)和230℃(实施例4c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
67.实施例5a-5c
68.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，步骤(3)中加入的是丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物(极限黏数为0.085dl
·
g-1
)，投料量为30mg/l。
69.分别在55℃(实施例5a)、120℃(实施例5b)和230℃(实施例5c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
70.实施例6a-6c
71.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变了丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物、丙烯酸与烯丙基磺酸的共聚物和丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物的投加比例(保持总量为30mg/l)，具体地，所述丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物的投料量为12mg/l，所述丙烯酸与烯丙基磺酸的共聚物的投料量为6mg/l，所述丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物的投料量为12mg/l(所述丙烯酸与苯乙烯磺酸的共聚物、丙烯酸与烯丙基磺酸的共聚物和丙烯酸与丙烯酰胺与2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物的投加量的重量比为1:0.5:1)。
72.分别在55℃(实施例6a)、120℃(实施例6b)和230℃(实施例6c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
73.实施例7a-7c
74.按照实施例1a-1c的方式进行，唯一改变了马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物和所述马来酸与烯丙基磺酸的共聚物的投加比例(保持总量为25mg/l)，具体地，所述马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物的投料量为12.5mg/l，所述马来酸与烯丙基磺酸的共聚物的投料量为12.5mg/l(所述马来酸与苯乙烯磺酸的共聚物和所述马来酸与烯丙基磺酸的共聚物的投加量的重量比为1:1)。
75.分别在55℃(实施例7a)、120℃(实施例7b)和230℃(实施例7c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
76.实施例8a-8c
77.按照实施例3a-3c的方式进行，唯一改变了所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物和丙烯酸与所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物的投加比例(保持总量为40mg/l)，具体地，所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物的投料量为20mg/l，所丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物的投料量为20mg/l(所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的共聚物和丙烯酸与所述丙烯酸与丙烯酸羟丙酯与丙烯酸甲酯的共聚物的投加量的重量比为1:1)。
78.分别在55℃(实施例8a)、120℃(实施例8b)和230℃(实施例8c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
79.实施例9a-9c
80.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，在步骤(2)中，调节至所得溶液的总碱度为200mg/l。
81.分别在55℃(实施例9a)、120℃(实施例9b)和230℃(实施例9c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
82.实施例10a-10c
83.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，在步骤(2)中，调节至所得溶液的总碱度为400mg/l。
84.分别在55℃(实施例10a)、120℃(实施例10b)和230℃(实施例10c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
85.实施例11a-11c
86.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，保持步骤(3)中各物质的投加比例不变，改变总投加量为15mg/l。
87.分别在55℃(实施例11a)、120℃(实施例11b)和230℃(实施例11c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
88.实施例12a-12c
89.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，保持步骤(3)中各物质的投加比例不变，改变总投加量为50mg/l。
90.分别在55℃(实施例12a)、120℃(实施例12b)和230℃(实施例12c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
91.实施例13a-13c
92.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，阳离子聚丙烯酰胺的投加浓度为1mg/l。
93.分别在55℃(实施例13a)、120℃(实施例13b)和230℃(实施例13c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
94.实施例14a-14c
95.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，阳离子聚丙烯酰胺的投加浓度为8mg/l。
96.分别在55℃(实施例14a)、120℃(实施例14b)和230℃(实施例14c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
97.实施例15a-15c
98.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，阳离子聚丙烯酰胺的阳离子度为20％。
99.分别在55℃(实施例15a)、120℃(实施例15b)和230℃(实施例15c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
100.实施例16a-16c
101.按照实施例2a-2c的方式进行，唯一改变的是，阳离子聚丙烯酰胺的阳离子度为70％。
102.分别在55℃(实施例16a)、120℃(实施例16b)和230℃(实施例16c)下恒温运行0.5h，取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
103.对比例1a-1c
104.商购常州中南化工有限公司的灰水阻垢分散剂，牌号为hs-09，记为d1。按照实施例2a-2c进行，区别在于，不进行步骤(2)，将步骤(3)改为：取步骤(1)所得溶液加入高温高压反应釜中，加入灰水阻垢分散剂d1，投加量为300mg/l。
105.取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
106.对比例2a-2c
107.商购宜兴市星光宝亿化工有限公司的灰水阻垢分散剂，牌号为xgm-9，记为d2。按照实施例2a-2c进行，区别在于，不进行步骤(2)，将步骤(3)改为：取步骤(1)所得溶液加入高温高压反应釜中，加入灰水阻垢分散剂d2，投加量为300mg/l。
108.取样测试并计算阻垢率，以及测试碳钢试片的腐蚀速率(mm/a)，将所得结果记于表2中。
109.表2
[0110][0111]
从表2可以看出，采用本发明的方法在55℃的工况下阻垢率能够达到90％以上，甚至可以达到100％，并且在120℃和230℃的高温工况下，阻垢率仍然较高。而对比例采用商购的阻垢剂虽然在55℃下也能够达到较好的阻垢效果，但是在120℃和230℃的高温工况下，阻垢率出现了显著的下降。通过实施例之间的对比可以看出，本发明的方法中的具体参数及其配合均会对阻垢效果产生显著的影响，通过对具体参数进行优选，可以进一步提高阻垢效果，同时也能够控制腐蚀的现象。
[0112]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。