油田注汽鍋爐用水除氧劑的研究

工業(yè)水處理油田注汽鍋爐用水除氧劑的研究張林朱龍21.沈陽禹環(huán)環(huán)保工程有限公司，遼寧沈陽0004；2.東北大學，遼寧沈陽0006摘要作者從靜態(tài)方面測量些變量對亞硫酸鈉除氧效果的影響，來確定適用于油田注汽鍋爐除氧的最佳條件和除氧劑。若單獨用硫酸鈉作除氧劑，則因水中亞硫酸鈉的殘余量高，產(chǎn)生嚴重的酸腐蝕，而不適用作油田注汽鍋爐除氧劑。根據(jù)催化機理，在弱堿條件下加入價鎳離子和價鈷離子能提高水中亞硫酸鈉的反應(yīng)效率，降低水中亞硫酸鈉的殘余量，對亞硫酸鈉的除氧效果具有明顯催化作用。若按處理后水樣中亞硫酸鈉的殘余量和噸水處理費用越少越好為衡量標準，硫酸鈷催化亞硫酸鈉除氧劑是最適合用作油田注汽鍋爐用水除氧的除氧劑。

　　頻繁的鍋爐爆管事故成為制約熱采生產(chǎn)和成本的主要因素。經(jīng)有關(guān)權(quán)威部門對殘余碎片晶相分析理化分析和原因鑒定，均認為造成鍋爐爆管的主要原因是爐管受到嚴重的氧腐蝕，造成這結(jié)果的直接原因是鍋爐給水中溶解氧的含量偏高。目前在遼河勝利新疆等油田般先用熱力除氧法真空除氧法解吸除氧法等將水中的含氧量降至0.05以左右，再用23，3除氧。該工藝的除氧效果并不理想，出現(xiàn)過因氧腐蝕而造成鍋爐爆管的現(xiàn)象。

　　鍋爐內(nèi)壁和鋼管內(nèi)壁的氧化鐵保護膜，因水質(zhì)惡化和熱應(yīng)力等原因而部分被破壞，在露出的鋼面，水和保護膜面之間形成局部電池，鐵從陽極析出62+被溶解氧氧化成氫氧化鐵，腐蝕產(chǎn)物呈沉淀物狀堆積在陽極上，則在沉淀物內(nèi)的氧濃度與覆蓋在陰極面上水的氧濃度之間有個濃度差，產(chǎn)生氧濃度差電池。在酸性條件下，因，2只2，的電極電位1.229遠大于6平62+的電極電位0.44，所以氧化，6的反應(yīng)很容易發(fā)生。而在堿性條件下，2 0只的電極電位0.401比6 60只2的電極電位0.877要小，能抑制氧對鐵的腐蝕。因此，要求處理后的油田注汽鍋爐供水中的殘氧量應(yīng)在7，幾以下只值在8.39.0之間，對生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕作用小，處理后的水質(zhì)無沉淀生成，不傷害油層，符合國家環(huán)保標準要求，每噸水處理費用不高于0.50元。

　　1實驗部分1.1主要藥劑無水亞硫酸鈉水硫酸銅六水硫酸鎳七水硫酸鈷硫酸錳和異抗壞血酸等。

　　1.2主要儀器及檢測設(shè)備0認型快速測氧儀，電熱恒溫浴鍋，電動攪拌器，定量瓶，燒杯等。

　　1.3實驗方法本實驗主要從靜態(tài)方面分別測量個或幾個變量對亞硫酸鈉除氧效果的影響研究，如亞硫酸鈉加入量反應(yīng)時間只值和銅鎳鈷離子催化劑等。

　　水中溶解氧的含量是由0認型快速測氧儀測定，并定期用瓶法測定糾正。亞硫酸根余量是以物料衡算為主，并結(jié)合測碘法測定。

　　2催化亞硫酸鈉除氧劑的研究亞硫酸鈉是種較強的還原劑，能與水中的溶解氧作用生成硫酸鈉，每除去18氧，需88無水亞硫酸鈉。為了使水中的溶解氧完全除掉需維持較大的亞硫酸鈉余量。但由于在283，以上時，亞硫酸鈉易發(fā)生如下分解反應(yīng)所產(chǎn)生的3，2和只23均為酸性，對鍋爐管壁有很強的腐蝕作用，而且32離子能與多種金屬離子形成難溶沉淀物，附著在管壁上難以去除。針對亞硫酸鈉除氧劑效率低，大量尚未反應(yīng)的亞硫酸鈉進入鍋爐有較大腐蝕性的缺陷，在給水加入Na2S03 +等具有可變氧化態(tài)的金屬離子，以便提高其除氧效率，降低鍋爐水中的殘余量。

　　21亞硫酸鈉除氧效果的研究21.1亞硫酸鈉加入量與除氧效果的關(guān)系實驗水量為10，水樣氧含量為9.10爪8，亞硫酸鈉的濃度為5，8，隨著亞硫酸鈉加入量的增大，水中殘余氧的含量逐漸降低。當水中亞硫酸鈉127以8因此，單獨用亞硫酸鈉作除氧劑不合適1.

　　21.2反應(yīng)時間與除氧效果的關(guān)系硫酸的質(zhì)量濃度為5，8在加入同樣量的亞硫酸鈉的條件下，反應(yīng)時間越長，則水中殘余氧的含量越低。2的曲線12345分別亞硫酸鈉的加入量為1014202430爪時，水中氧的含量與反應(yīng)時間的關(guān)系。

　　2.1.3只值與除氧效果的關(guān)系實驗水量為10，水樣氧含量為9.10以8，亞硫酸鈉的加入量為100mgL，NaOH的質(zhì)量濃度為4，8幾，在只值為7.909.10之間，其除氧效果2.2硫酸鎳催化亞硫酸鈉除氧效果的研究實驗水量為10，水樣氧含量為8.34以8乙，亞硫酸鈉的質(zhì)量濃度為5，8，3，4.6出0的質(zhì)量濃度為4gL，Na0H的質(zhì)量濃度為40gL，選用934正交實驗安排實驗，加入定量的亞硫酸鈉，接著再加入定量的硫酸鎳和氫氧化鈉，攪拌定時間后，測定水中氧含量。正交因素水平實驗數(shù)據(jù)2.

　　根據(jù)以上正交實驗結(jié)果和極差分析可知1影httpwww.cnki.net1以3，4為催化劑的正交實驗因素水平因素水平略。4加入量mL反應(yīng)時間水平Na2SO3的力口NiSO4的力口NaOH的加反應(yīng)時間入量mL含氧量響NiS04催化Na2S03的除氧效果的主要因素是心25，3的加入量；2最佳實驗條件是325，3的加入量100爪8幾，3，4的加入量4.0爪8，NaOH的加入量24mgL，反應(yīng)時間2.5min，處理后水樣中的亞硫酸鈉和氧的余量分別為0.006 23硫酸鈷催化亞硫酸鈉除氧效果的研究實驗水量為10，水樣氧含量為7.84爪8，亞硫酸鈉的質(zhì)量濃度為5，84.7出0的質(zhì)量濃度為0.4gL，NaOH的質(zhì)量濃度為40gL，選用34正交實驗安排實驗，加入定量的亞硫酸鈉，接著再加入定量的硫酸鈷和氫氧化鈉，攪拌定時間后，測定水中氧含量。因素水平3，實驗數(shù)據(jù)4.

　　根據(jù)以上正交實驗結(jié)果和極差分析可知1影響CoS04催化Na2S03的除氧效果的主要因素是CoS04的加入量；2最佳實驗條件是Na2S03的加入量80mgL，CoS，4的加入量0.08mgL，NaOH的加入量26以8，反應(yīng)時間4.0以，處理后水樣中的亞硫酸鈉和氧的余量分別0.005和。96mgL.

　　3機理分析3.1硫酸鎳催化亞硫酸鈉的除氧機理在弱堿性介質(zhì)中，與個氧分子生成個副產(chǎn)物在水溶液中NiO22+易與Ni2f生成具有強氧化性的配合物NiO2+，NiO2f與還原性較強的SO32離子很快反應(yīng)生成穩(wěn)定的NiII和SO4k離子。

　　NiO22f的結(jié)構(gòu)為Ni2f提供了氧載體，攜帶個氧分子。NiO2+的結(jié)構(gòu)經(jīng)推測為Ni2f與個氧原子配合為個配合化合物離子。

　　3.2硫酸鈷催化亞硫酸鈉的除氧機理在弱堿性介質(zhì)中在氧存在的條件下，與氧分子生成個副產(chǎn)物由于CoO2是自由基不穩(wěn)定，在水溶液中易與Co2+生成具有強氧化性的配合物CoO2+，CoO2+下轉(zhuǎn)第37頁爐價格萬元以上，直接經(jīng)濟損失2萬元以上。如推廣應(yīng)用速效化學除氧技術(shù)裝置，至少可以使鍋爐及熱網(wǎng)系統(tǒng)延長使用壽命35以每年生產(chǎn)200臺設(shè)備，每臺鍋爐平均減少2萬元損失計，則年創(chuàng)效益400萬元不包括整個熱網(wǎng)系統(tǒng)所減少的氧蝕損失。比熱力除氧器或解析除氧器等還可節(jié)省土建投資和較大的安裝維修費用，便于推廣應(yīng)用，社會效益比較顯著。

　　4結(jié)束語速效化學除氧技術(shù)裝置的研制成功為低壓鍋爐水處理提供了種新方法，其產(chǎn)品的綜合技術(shù)性能指標均達到相應(yīng)的國家有關(guān)標準，對控制和解決低壓鍋爐及熱網(wǎng)系統(tǒng)的氧腐蝕，延長其使用壽命起到了積極作用。隨著有關(guān)管理部門及廣大用戶的不斷認識，相信定會發(fā)揮應(yīng)有的功能，產(chǎn)生相應(yīng)的效益。

　　2解魯生。熱水鍋爐的除氧問。區(qū)域供熱，1988，34.

　　3亦成。氧腐蝕的特點及化學除氧。工業(yè)鍋爐，1985234，作者簡介馬銘杰1953，1978年畢業(yè)于山東師范大學化學專業(yè)，高級工程師。

　　收穡日期20001208上接第29頁與還原性較強的3，32離子很快反應(yīng)生成穩(wěn)定的，22+的結(jié)構(gòu)為。2+提供了氧載體攜帶個氧分子。02+的結(jié)構(gòu)應(yīng)為，3+與0配合為個配合化合物離子。

　　4成本核算硫酸鎳催化亞硫酸鈉除氧劑每噸水的處理費用為亞硫酸鈉1008父2.3元免父103=0.23元六水硫酸鎳4.08父60元免103=0.24元氫氧化鈉28硫酸鈷催化亞硫酸鈉除氧劑每噸水的處理費用為元氫氧化鈉288父3元免父103=0.084元5結(jié)論當水中亞硫酸鈉的質(zhì)量濃度為200以8時，可使水樣中殘余氧的含量達到0.0078.但此時水中亞硫酸鈉的殘余量高達127以8會產(chǎn)生嚴重的酸腐蝕。因此，單獨用硫酸鈉作除氧劑不合適。

　　在弱堿條件下，硫酸鎳的加入量對催化亞硫酸鈉除氧劑的作用效果很明顯，能提高其除氧效率，降低水樣中亞硫酸鈉除氧劑的殘余量，約是單獨用亞硫酸鈉作除氧劑的分之。水處理費用為在弱堿條件下，硫酸鈷的加入量對催化亞硫酸鈉除氧劑的作用效果更明顯，其除氧效率更高，降低水樣中亞硫酸鈉除氧劑殘余量的幅度更大，約是單獨用亞硫酸鈉作除氧劑的十分之。水處理費用為0.412元。

　　作為催化劑，硫酸鎳和硫酸鈷對亞硫酸鈉的催化作用都很有效，若按處理后水樣中亞硫酸鈉的殘余量和噸水處理費用越少越好為衡量標準，硫酸鈷催化亞硫酸鈉除氧劑最適合用作油田注汽鍋爐的除氧劑。