酸洗劑組合物和海水淡化裝置的酸洗方法
【專利摘要】本發明公開了一種酸洗劑組合物，其中，該酸洗劑組合物含有酸、緩蝕劑和還原劑，所述酸、緩蝕劑和還原劑的重量比為30-200：10-30：1。此外，本發明還提供一種海水淡化裝置的酸洗方法，所述酸洗方法使用本發明提供的酸洗劑組合物與海水配制而成的酸洗液對海水淡化裝置進行酸洗。所述酸洗劑組合物能夠有效清洗污垢，且對銅合金和不銹鋼均具有優良的緩釋效果，使用所述酸洗液能夠有效地清洗海水淡化裝置中的污垢，并且金屬腐蝕速率相對較低，從而能有效地降低海水淡化的制水成本。
【專利說明】酸洗劑組合物和海水淡化裝置的酸洗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種酸洗劑組合物，以及使用該酸洗劑組合物的海水淡化裝置的酸洗方法。
【背景技術】
[0002]世界淡水資源日漸匱乏，鑒于此，人們不斷發展海水淡化技術，以能夠將海水轉換為人類能夠利用的淡水。
[0003]海水是個復雜的稀溶液體系，含有大量鹽類，總固溶物通常為3.5%，目前應用較廣泛的是通過蒸餾法(熱法)淡化海水的技術，其中屬于蒸餾法的低溫多效蒸餾是指鹽水(海水)最高蒸發溫度不超過70°C的海水淡化技術，其特征是將一系列水平管降膜蒸發器或垂直管降膜蒸發器串聯起來并分成若干效組，輸入一定量的加熱蒸汽，通過多次的蒸發和冷凝，從而得到重量多倍于加熱蒸汽重量的蒸餾水的海水淡化技術。低溫多效蒸餾海水淡化系統具有產水品質高、設備結構簡單和預處理要求低等工藝特點。目前比較典型的的低溫多效蒸餾海水淡化裝置是利用火電廠汽輪機的抽汽作為熱源，在負壓條件下將預處理后的海水加熱至飽和溫度(鹽水最高蒸發溫度)，在此溫度下海水閃蒸汽化，然后通過冷凝海水蒸汽而得到淡水。
[0004]低溫多效蒸餾海水淡化工藝中蒸發與換熱過程是在換熱管表面同時進行的。然而，隨著海水溫度和濃度的升高，海水中部分溶解鹽類容易在換熱管表面沉積形成水垢，結垢會導致海水淡化裝置傳熱系數下降、管路堵塞以及腐蝕幾率增加，從而增加海水淡化制水成本并降低設備的可靠性。雖然低溫多效蒸餾海水淡化裝置的運行溫度不大于70°C，而且在設計和運行上都采取了相應的防垢措施，但裝置的結垢或臟污仍不可避免，而結垢會使裝置的熱效率降低及運行工 況惡化。我國目前大型低溫多效蒸餾海水淡化裝置的數量較少，而且這類設備在酸洗過程中均存在金屬種類多、換熱管壁薄、垢成分復雜等酸洗技術難點。河北國華滄東發電有限責任公司已建成的3臺萬噸級海水淡化裝置自2006年相繼投產以來因缺少技術手段而從未進行過酸洗，檢查發現裝置的換熱管束局部已發生結垢或沾粘黏泥，并且受到預處理藥劑(三氯化鐵等)的污染，3臺海水淡化裝置的制水能力和制水效率均出現不同程度的下降。
[0005]現有技術公開了火力發電廠凝汽器的化學清洗方法，該方法采用對設備腐蝕率很低的有機酸加促進劑和分散劑進行清洗，但是該現有技術并沒有公開所述有機酸、促進劑和分散劑的具體成分及比例，而且，兩者所針對設備的構造及運行方式也有所不同(低溫多效蒸餾海水淡化裝置酸洗主要針對的是蒸發器內熱交換管的外表面，而火力發電廠凝汽器的化學清洗主要針對的是凝汽器內熱交換管的內表面)，所述現有技術并不能解決海水淡化裝置結垢和成膜問題。
[0006]因此，迫切需要一種新型的酸洗劑組合物和海水淡化裝置的酸洗方法，該酸洗劑組合物和海水淡化裝置的酸洗方法能夠有效地清洗海水淡化裝置中的污垢，降低金屬腐蝕速率，并顯著地降低海水淡化的制水成本。
【發明內容】

[0007]本發明的一個目的是提供一種酸洗劑組合物，該酸洗劑組合物能夠有效地清洗設備中的污垢，并且金屬腐蝕的速率相對較低。
[0008]本發明的另一個目的是提供一種使用本發明的酸洗劑組合物的海水淡化裝置的酸洗方法，用由所述酸洗劑組合物與海水配制而成的酸洗液對海水淡化裝置進行酸洗，能夠有效地清洗海水淡化裝置中的污垢，金屬腐蝕的速率較低，并能降低海水淡化的制水成本。
[0009]本發明提供了一種酸洗劑組合物，其中，該酸洗劑組合物含有酸、緩蝕劑和還原劑，而且，所述酸、緩蝕劑和還原劑的重量比為30-200:10-30:1。
[0010]本發明還提供了一種海水淡化裝置的酸洗方法，該方法包括用由酸洗劑組合物與海水配制而成的酸洗液對海水淡化裝置進行酸洗，所述酸洗劑組合物為本發明提供的酸洗劑組合物。
[0011]在本發明提供的酸洗劑組合物中，通過將酸、緩蝕劑和還原劑以特定的比例配合使用，使得在采用由該酸洗劑組合物配制而成的酸洗液對海水淡化裝置進行酸洗的過程中，能夠有效地清除海水淡化裝置中的污垢，并且金屬腐蝕速率相對較低。
[0012]而且，在本發明中，可以使用廉價的工業鹽酸作為所述酸洗劑組合物中的酸組分，并且用海水配制酸洗液，從而減少淡水消耗并顯著地降低了酸洗的操作成本。
[0013]本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0015]圖1是萬噸級低溫多效蒸餾海水淡化裝置(四效)酸洗回路圖。
[0016]附圖標記說明:
[0017]I一凝汽器2—鹽水泵21—鹽水泵入口管3—成品水泵
[0018]31—成品水貯罐4 一注射泵5—凝結水泵51—凝結水貯罐
[0019]6—海水增壓7—溶藥箱8—多效蒸發器81—第一效
[0020]82一第二效83—第二效84—第四效9一取樣口
[0021]10—鹽水泵出口管11一物料海水旁路管12—來自汽輪機抽汽
[0022]13—TVC (蒸汽熱壓縮器)14一物料海水15—酸洗液
[0023]16—排放處17—來自海水
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0025]根據本發明提供一種酸洗劑組合物，其中，該酸洗劑組合物含有酸、緩蝕劑和還原劑，所述酸、緩蝕劑和還原劑的重量比為30-200:10-30:1。
[0026]優選地，為了使酸洗劑組合物的酸洗效果更顯著，所述酸、緩蝕劑和還原劑的重量比為 50-150:15-25:1。
[0027] 在本發明中，物料海水是指海水淡化裝置正常運行時裝置內部的海水，酸洗液是指用溶劑稀釋的酸洗劑組合物，例如，物料海水與本發明的酸洗劑組合物混合形成的溶液即為酸洗液。
[0028]在本發明的所述酸洗劑組合物中，所述酸可以為鹽酸、硫酸、氨基磺酸和硝酸中的至少一種。優選地，為了使酸洗劑組合物的酸洗效果更佳，并且顯著地降低海水淡化的制水成本，所述酸可以為鹽酸。優選所述鹽酸的濃度為33質量％。
[0029]在本發明中的所述酸的重量是指酸溶液中的溶質的質量。
[0030]在本發明的所述酸洗劑組合物中，為了解決設備因酸洗而引起的金屬容易腐蝕的問題，所述酸洗劑組合物中還含有緩蝕劑。所述緩蝕劑可以為銅緩釋劑和/或鋼緩蝕劑。優選地，為了使酸洗劑組合物的酸洗效果更顯著，而且，為了使所述酸洗劑組合物的緩釋效果更好，所述銅緩釋劑為苯駢三氮唑、甲基苯駢三氮唑、巰基苯駢噻唑及它們的鹽中的至少一種，所述鋼緩蝕劑可以為硫脲、肉桂醛、咪唑啉酰胺、苯并咪唑烯丙基硫醚、氮雜環季銨鹽、吡啶及其鹽、松香胺聚氧乙烯醚、三苯基膦、四苯基膦、炔丙基松香季銨鹽和松香胺酮醛縮合物中的至少一種。
[0031 ] 在本發明的所述酸洗劑組合物中，為了降低酸洗過程中的酸洗液中的三價鐵離子的濃度，所述酸洗劑組合物中含有還原劑。所述還原劑可以為異抗壞血酸鈉、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵和亞硫酸氫鈉中的至少一種。優選地，為了使所述酸洗劑組合物的使用效果更顯著，所述還原劑為異抗壞血酸鈉。
[0032]鑒于設備中的酸洗液在設備酸洗過程中容易產生大量的泡沫，從而影響酸洗劑組合物的酸洗效果，因此，還可以在所述酸洗劑組合物中加入適量的消泡劑。所述消泡劑與緩蝕劑的重量比可以為1:35-65。為了更高效地消除酸洗過程中的泡沫，所述消泡劑與緩蝕劑的重量比優選為1:45-55。對所述消泡劑的種類沒有特別的限定，只要是本領域內常規使用的且能夠起到消泡效果的消泡劑即可。優選地，為了使所述酸洗劑組合物的酸洗效果更好，所述消泡劑可以為乙醇、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯中的至少一種。
[0033]本發明提供的所述酸洗劑組合物中還可以含有溶劑，使得所述酸洗劑組合物以酸洗液產品的形式存在。所述溶劑可以為酸洗液中常規使用的各種溶劑，例如，當所述酸洗劑組合物用于對海水淡化裝置進行酸洗時，所述溶劑可以為海水。所述溶劑的用量在本發明中沒有特別的限定，所述溶劑可以以任意的比例與所述酸洗劑組合物配合，只要保證由酸洗劑組合物和溶劑配制的酸洗液可以用于或者可以直接用于酸洗過程即可。
[0034]本發明的所述酸洗劑組合物可以根據常規的方法制備，例如，可以通過將所述酸洗劑組合物中的各個組分按一定的比例混合均勻來制備。
[0035]在本發明所述的海水淡化裝置的酸洗方法中，該方法包括用由酸洗劑組合物與海水配制而成的酸洗液對海水淡化裝置進行酸洗，所述酸洗劑組合物為本發明所提供的酸洗劑組合物。
[0036]如圖1所示的低溫多效蒸餾海水淡化裝置的酸洗系統包括凝汽器1、鹽水泵2、成品水泵3、注射泵4、凝結水泵5、海水增壓泵6、溶藥箱7、相互連接的多效蒸發器8等部件。其中，鹽水泵是蒸發器的附屬部件。圖1所示的取樣口 9用于采集酸洗液15，以檢測酸洗液的pH以及其中的離子濃度等。物料海水旁路管11中的酸洗液15與來自凝汽器I中的物料海水14混合進入多效蒸發器8，多效蒸發器8包括第一效81、第二效81、第三效83和第四效84。注射泵4中的酸洗液15通過鹽水泵入口管21進入鹽水泵2，鹽水泵出口管10連接排放處16。凝結水泵5中的物料進入凝結水貯罐51。成品水泵3中的物料進入成品水貯罐31。來自汽輪機抽汽12由TVC (蒸汽熱壓縮器)13加壓后進入多效蒸發器8。來自海水17的物料通過海水增壓泵6加壓后進入凝汽器I。蒸發器中的水是依靠鹽水泵抽出并升壓的。正常運行中鹽水泵的作用還包括將鹽水抽出并升壓后輸往外界，酸洗時利用鹽水泵使酸洗液循環，并在酸洗結束后將酸洗廢液排出至排放處16。
[0037]海水淡化裝置正常運行中，物料海水噴淋入蒸發器內，相繼進行蒸發和冷凝過程后分別形成淡水和鹽水且二者分別進入不同的集水槽中，末效鹽水就是在最后一個集水槽中的鹽水，它直接流入鹽水泵中被其抽走并外排。概括地說，物料海水通過蒸發和冷凝過程分別形成了淡水和鹽水，物料海水因淡水被分離出來而剩下鹽分較高的水就被稱為鹽水。
[0038]具體地，所述海水淡化裝置的酸洗方法包括:
[0039]I)水容積校核:蒸發器按正常啟動程序注入海水，記錄每效的噴灑流量和噴灑時間，計算和校核出蒸發器的運行水容積；
[0040]2)建立冷態循環:啟動鹽水泵進行冷態循環，末效鹽水保持正常運行水位；
[0041]3)加酸洗劑組合物:根據蒸發器水容積計算酸洗劑組合物的用量，向鹽水泵中慢慢加入適量的酸洗劑組合物，利用鹽水再循環使酸洗劑組合物直接隨海水進入蒸發器進行海水冷態循環，對所述酸洗劑組合物的用量沒有特別的限定，只要保證酸洗液的PH維持在
0.1-2.0之間即可，在優`選情況下，為了使酸洗劑組合物的利用率較高且酸洗效果更好，所述酸洗劑組合物的注入量為足以使酸洗液的PH維持在0.8-1.2之間；
[0042]4)沖洗和排放:酸洗結束后立刻向蒸發器內注入海水，啟動鹽水泵至少重復沖洗兩次。
[0043]根據本發明的所述海水淡化裝置的酸洗方法，其中，所述酸洗劑組合物的添加方法沒有特別限定。由于在實際生產過程中，往往難以預先知道海水淡化裝置中的總污垢量，為了提高所述酸洗劑組合物的利用效率，也為了節約成本和減緩金屬腐蝕的速率，優選地，所述酸洗劑組合物分批加入，并及時檢測酸洗液的pH。而且，由于海水呈弱堿性，其pH較高，少量加入酸洗劑組合物時所引起的PH變動范圍不大，因此，可以在分批次加入酸洗劑組合物時，按照添加量依次減小的順序添加，以利于有效控制物料海水的PH在設計值范圍內。
[0044]以下通過實施例對本發明作進一步說明。
[0045]以下實施例和對比例中所述的海水淡化裝置為河北國華滄東發電有限責任公司的海水淡化裝置。所述海水淡化裝置中的污垢量事先無法確定，酸洗劑組合物分批加入，并及時取樣檢測，控制酸洗液的PH在設計值范圍內。所述海水淡化裝置的運行參數均在設計值范圍內。
[0046]測得物料海水的密度為1.025X 103kg/m3。
[0047]實施例1
[0048]本實施例用于說明本發明提供的所述酸洗劑組合物。
[0049]常溫下，按下表1所提供的數據分別取酸、緩蝕劑、還原劑和消泡劑混合均勻，制得所述酸洗劑組合物1-5。
[0050]表1
[0051]
【權利要求】
1.一種酸洗劑組合物，其特征在于，該酸洗劑組合物含有酸、緩蝕劑和還原劑，所述酸、緩蝕劑和還原劑的重量比為30-200:10-30:1。
2.根據權利要求1所述的酸洗劑組合物，其中，所述酸、緩蝕劑和還原劑的重量比為50-150:15-25:1。
3.根據權利要求1或2所述的酸洗劑組合物，其中，所述酸為鹽酸、硫酸、氨基磺酸和硝酸中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的酸洗劑組合物，其中，所述酸為鹽酸。
5.根據權利要求1或2所述的酸洗劑組合物，其中，所述緩蝕劑為銅緩釋劑和/或鋼緩蝕劑； 所述銅緩釋劑為苯駢三氮唑、甲基苯駢三氮唑、巰基苯駢噻唑及它們的鹽中的至少一種； 所述鋼緩蝕劑為硫脲、肉桂醛、咪唑啉酰胺、苯并咪唑烯丙基硫醚、氮雜環季銨鹽、吡啶及其鹽、松香胺聚氧乙烯醚、三苯基膦、四苯基膦、炔丙基松香季銨鹽和松香胺酮醛縮合物中的至少一種。
6.根據權利要求1或2所述的酸洗劑組合物，其中，所述還原劑為異抗壞血酸鈉、亞硫酸鈉、硫酸亞鐵和亞硫酸氫鈉中的至少一種,優選為異抗壞血酸鈉。
7.根據權利要求1或2所述的酸洗劑組合物，其中，該酸洗劑組合物還含有消泡劑，所述消泡劑與緩蝕劑的重量比為1:35-65，優選為1:45-55。
8.根據權利要求7所述的`酸洗劑組合物，其中，所述消泡劑為乙醇、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯中的至少一種。
9.一種海水淡化裝置的酸洗方法，該方法包括:用由酸洗劑組合物與海水配制而成的酸洗液對海水淡化裝置進行酸洗，其特征在于，所述酸洗劑組合物為權利要求1-8中任意一項所述的酸洗劑組合物。
10.根據權利要求9所述的酸洗方法，其中，在所述酸洗液中，所述酸洗劑組合物的用量為使所述酸洗液的PH為0.1-2.0，優選為0.8-1.2。
【文檔編號】C23G1/06GK103602999SQ201310581263
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】聶鑫, 吳志奇, 王丙貴, 劉喆, 蔣奕峰, 李大鵬 申請人:中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責任公司, 河北國華滄東發電有限責任公司