【正文】 響，不但加重了循環(huán)水系統(tǒng)冷換設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢，以及生物粘泥的增加，甚至于使原有的水處理藥劑失去作用，對(duì)裝置的正常生產(chǎn)威脅較大。工業(yè)循環(huán)水在處理過程中，除了存在阻垢緩蝕問題之外，也會(huì)遇到殺菌和絮凝等其他問題。各石化煉油企業(yè)在選用水處理緩蝕阻垢劑時(shí)，都要依據(jù)其實(shí)際的水質(zhì)條件和工況條件進(jìn)行藥劑的篩選和性能評(píng)價(jià)。4 阻垢劑存在的問題及發(fā)展趨勢(shì) 阻垢劑存在的問題緩蝕阻垢劑在使用過程中，其影響因素尚缺少系統(tǒng)的研究，認(rèn)識(shí)上也不深刻，在應(yīng)用上表現(xiàn)出同一種藥劑在不同的循環(huán)水系統(tǒng)處理效果相差甚遠(yuǎn)，同一種藥劑在同一循環(huán)水系統(tǒng)不同時(shí)期處理效果相差甚遠(yuǎn)，最終不能取得好的效果。鈣硬和堿度對(duì)藥劑阻碳酸鈣和阻磷酸鈣作用影響巨大，隨鈣硬和堿度的增加，阻垢分散效果下降。濁度對(duì)藥劑阻垢分散效果均有不同程度的影響，但對(duì)阻磷酸鈣的影響更大，隨濁度增加，阻磷酸鈣的效果大幅度下降。 小結(jié)藥劑自身濃度是顯著影響阻垢分散效果的因素之一。影響緩蝕劑的環(huán)境因素有溫度、介質(zhì)的pH值、介質(zhì)中陰離子的性質(zhì)等，每種緩蝕劑有它的使用溫度范圍和pH值范圍，超出了這個(gè)極限，其對(duì)金屬不但沒有緩蝕效果，反而加速腐蝕，如巰基苯丙噻唑(MBT)在pH值小于6時(shí)，其緩蝕效果幾乎全部喪失。從物理化學(xué)角度分析，緩蝕劑對(duì)腐蝕電池的電極過程的抑制，是由于緩蝕劑或緩蝕劑與電解質(zhì)作用于金屬的表面，使金屬表面發(fā)生變化的結(jié)果。緩蝕劑吸附在金屬的表面后，能分別或同時(shí)抑制陽極、陰極反應(yīng)，從而減小腐蝕過程中的腐蝕電流，達(dá)到緩蝕的目的。近年來緩蝕劑和緩蝕技術(shù)的研究和應(yīng)用發(fā)展很快，如多功能通用緩蝕劑、高效低毒型緩蝕劑(如環(huán)保型精細(xì)化學(xué)品HA1氣相緩蝕劑[35])、雜環(huán)型緩蝕劑、低聚型緩蝕劑已相繼研制成功。 緩蝕劑對(duì)阻垢劑阻垢分散效果的影響緩蝕劑是一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))中的，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物。但從總體上看，殺菌劑對(duì)阻磷酸鈣的影響大于阻碳酸鈣。殺菌劑4除對(duì)第9類阻碳酸鈣垢有負(fù)面影響外，對(duì)其它七類阻碳酸垢影響較??；除對(duì)第9類藥劑阻磷酸鈣垢有負(fù)面影響外，對(duì)其它七類藥劑阻磷酸鈣垢均有較大的增效作用。隨著殺菌劑2的加入，藥劑的阻垢分散作用明顯下降。殺菌劑2對(duì)9五類藥劑阻碳酸鈣垢有負(fù)面作用，對(duì)其它四類藥劑均阻碳酸鈣均有增效作用。殺菌劑1對(duì)9三類阻垢劑的阻碳酸鈣垢效果有明顯的負(fù)面影響，對(duì)其它藥劑影響較??；對(duì)3兩類阻磷酸鈣垢有明顯得負(fù)面影響，但對(duì)其它七類藥劑有增效作用。如果除去對(duì)第9兩類阻垢劑影響較小外，對(duì)其它七類藥劑，當(dāng)鈣硬度和堿度增加一倍，這些藥劑幾乎完全失去阻磷酸鈣垢的作用。對(duì)后四類阻垢劑阻碳酸鈣效果影響較小，說明后四類阻垢劑可以在高硬度和高堿度水中使用。隨著鈣硬度和堿度的增加，阻垢劑的阻垢效率下降，但影響程度是不同的。表35是不同鈣硬度和堿度對(duì)阻垢分散效果的影響。圖是鈣離子對(duì)藥劑的阻垢分散效果影響結(jié)果!由圖可以很清楚地看出，隨著鈣離子濃度的增加，藥劑阻垢率在逐步下降!當(dāng)鈣離子濃度增加時(shí)時(shí)，阻垢率下降較緩慢，且都在以上，這是因?yàn)樽韫竸┡c鈣形成了穩(wěn)定的絡(luò)合物，且兩者的絡(luò)合還具有增溶作用，可減少鈣離子與陰離子的接觸，從而起到了防垢作用。表34 不同鐵離子濃度下阻垢劑的分散效果藥劑類型不同鐵離子濃度下阻垢劑的阻垢率%0 mg/L1 mg/L3 mg/L5 mg/L碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣123456789圖31 鈣離子對(duì)阻垢分散效果的影響人們?cè)谒幚韺?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，水中鈣離子濃度對(duì)阻垢分散劑的效果影響巨大，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理隨著鈣離子濃度的增加，藥劑阻垢率在逐步下降!阻垢劑與鈣形成了穩(wěn)定的絡(luò)合物，且兩者的絡(luò)合還具有增溶作用，可減少離子與陰離子的接觸，從而起到了防垢作用。鐵離子對(duì)所有9類阻垢劑阻磷酸鈣垢效果影響巨大，隨著鐵離子濃度的增加，阻磷酸鈣垢的效果大幅度下降。表34所示表明：鐵離子除對(duì)第9類阻垢劑阻垢效果影響較小外，對(duì)其它七類阻垢劑阻碳酸鈣垢影響較大。循環(huán)水中常因金屬腐蝕使鐵離子濃度增加，特別是使用強(qiáng)腐蝕性水質(zhì)的循環(huán)水系統(tǒng)和有泄漏的循環(huán)水系統(tǒng)時(shí)，有時(shí)鐵離子濃度高達(dá)5mg/L。但是，對(duì)阻垢劑和復(fù)合緩蝕阻垢劑在使用中對(duì)阻碳酸鈣和磷酸鈣的阻垢分散性能影響因素尚缺少系統(tǒng)的研究，表現(xiàn)出同一種藥劑在不同的循環(huán)水系統(tǒng)或在同一個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)不同的時(shí)期處理效果相差甚遠(yuǎn)。表33 不同濁度下阻垢劑的分散效果藥劑類型不同濁度下的阻垢劑的阻垢率%0 NJU10 NJU30 NJU50 NJU碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣碳酸鈣磷酸鈣123456789 水中的離子對(duì)阻垢效果的影響近年來，不同類型的水處理劑和配方不斷涌現(xiàn)，為了最大限度地發(fā)揮水處理劑的作用，了解和研究水處理劑的適用條件和作用機(jī)理尤為重要。在使用阻垢劑是要注意將循環(huán)水的濁度控制在10NJU以內(nèi)。但對(duì)第2類阻垢劑有增效的作用，隨著濁度的升高阻碳酸鈣垢的效果有所增加。表32 不同類型的阻垢劑在不同濃度下的阻垢率%藥劑類型不同濃度時(shí)的阻垢率30mg/L碳酸鈣10 mg/L磷酸鈣30 mg/L碳酸鈣10 mg/L磷酸鈣30 mg/L碳酸鈣10 mg/L磷酸鈣102310045686.3789 濁度對(duì)阻垢劑分散效果的影響表33是9類阻垢劑對(duì)阻碳酸鈣垢和磷酸鈣垢的影響效果。因此，對(duì)磷酸鈣能夠起作用主要靠阻垢劑的分散能力。而阻磷酸鈣垢的機(jī)理不同，由于磷酸鈣溶度積極小，極易形成晶體。這種現(xiàn)象說明阻碳酸鈣的機(jī)理與阻磷酸鈣的機(jī)理是不相同的。但對(duì)阻磷酸鈣的情況與碳酸鈣的情況完全不同。對(duì)聚合物單劑，含羥磺基團(tuán)的單劑的阻垢效果由于其它單劑的組夠效果。主要是復(fù)合劑中的其它成分與聚合物之間存在協(xié)同作用。表31說明：9種不同藥劑在3個(gè)濃度下對(duì)碳酸鈣均有阻垢效果。表31 各類樣品的主要成分藥品類型主要成分1丙烯酸/多環(huán)芳烴磺酸鹽2丙烯酸/烯丙烯羥丙磺酸醚3丙烯酸/甲基丙烯酸羥丙酯4聚丙烯酸/HEDP/Zn2+5聚丙烯酸/PBTC/Zn2+6聚丙烯酸/聚氧乙烯醚磷酸酯/Zn2+7丙烯酸和馬來酸酐共聚物/PBTC/Zn2+8丙烯酸和AMPS共聚物/HEDP/PBTC/Zn2+9丙烯酸和羥丙苯磺酸醚共聚物/PBTC/PO43/Zn2+藥劑濃度是影響阻垢劑阻垢性能的主要因素之一。第1類至第3類為共聚物型阻垢劑，第4類至第9類為復(fù)合型阻垢劑。 濃度對(duì)阻垢劑性能的影響阻垢分散劑的分類：對(duì)取自35個(gè)國內(nèi)外阻垢劑樣品，進(jìn)行理化指標(biāo)分析，歸結(jié)為9種類型。3 影響阻垢劑效果的主要因素阻垢劑的阻垢性能除了自身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)外，還受到其所處的外界環(huán)境的影響。并且，隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)保法規(guī)的進(jìn)一步嚴(yán)格， 許多國家已開始限制對(duì)環(huán)境有害物質(zhì)的排放，從而推動(dòng)了綠色阻垢劑的發(fā)展。隨著原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化，渣油性質(zhì)更差，結(jié)垢傾向更大，垢的成分越來越復(fù)雜，對(duì)阻垢劑提出了新的要求。（2）為降低成本、減少藥劑投加量，須開發(fā)具有防垢、防腐、殺菌等多種功能為一體的新型阻垢劑。但是由于其分子結(jié)構(gòu)中主要為羧基官能團(tuán)，應(yīng)用在磷酸鈣垢、硅酸鈣垢、硅酸鎂垢等方面效果并不顯著。阻垢活性較高， 與目前廣泛使用的氨基三亞甲基膦酸和羥基乙叉二膦酸相比，在較高的鈣離子濃度和較高的堿性條件下具有較高的阻垢率，且在阻垢應(yīng)用中，無需再加酸。且該復(fù)配物低磷、綠色環(huán)保，緩蝕阻垢性能優(yōu)良，可用于工業(yè)循環(huán)冷卻水穩(wěn)定處理。另外，如果將聚天冬氨酸（PASP）與聚丙烯酸（PAA）和2膦酸丁烷1，2，4三羧酸（PBTCA） 按6∶1∶1 復(fù)配后阻垢率能達(dá)到90%以上。由于其具有優(yōu)異的阻垢分散性能和良好的可生物降解性、無毒、不破壞生態(tài)環(huán)境，是公認(rèn)的綠色阻垢劑和水處理劑的更新?lián)Q代產(chǎn)品。最近幾年所開發(fā)的新型阻垢劑如聚天冬氨酸（PASP）和聚環(huán)氧琥珀酸（PESA），不僅具有高效的阻垢分散性，而且對(duì)環(huán)境友好，具有生物降解性，已成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。對(duì)CaCOCaSOBaSOSrSO4阻垢性能的對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PESA對(duì)CaSO4的阻垢性能不如傳統(tǒng)的阻垢劑，但對(duì)CaCOBaSOSrSO4的阻垢性能卻遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)阻垢劑［31］。周偉生、侯振宇、徐春菊［30］對(duì)聚環(huán)氧琥珀酸鈉（PESA）阻垢性能進(jìn)行的研究表明，相對(duì)分子質(zhì)量范圍在400～800 時(shí)，效果最佳。王秀榮［29］研究了PASP 與膦?；人幔≒OCA）復(fù)配對(duì)CaCO3的阻垢性能。采用固相熱縮聚以L天冬氨酸為原料制得PASP，產(chǎn)物具有良好的阻垢分散性能， mg/L 時(shí)，對(duì)CaCO3阻垢率接近100%，同時(shí)在較高硬度或堿度的水質(zhì)中仍有較好的阻垢效果［27］。聚天冬氨酸（PASP）不僅能和水溶液中的Ca2+、Ba2+、Mg2+等形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，降低水溶液中的離子濃度，使形成垢的可能性減小，同時(shí)還能和已形成CaCO3小晶體中的Ca2+作用，發(fā)生物理吸附和化學(xué)吸附過程，使微晶體表面形成雙電層，微晶體間就存在靜電斥力，從而阻礙了它們之間碰撞和形成大晶體， 也阻礙了它們和金屬傳熱面之間的碰撞和形成垢層。聚天冬氨酸（PASP）有兩種可提供配位電子的基團(tuán)：酸性的羧基（COOH）和堿性的亞胺基（NH）。 天然改性高分子阻垢劑發(fā)展到20 世紀(jì)90 年代，隨著人類環(huán)保意識(shí)的提高，有毒、有害物質(zhì)及磷的排放受到限制，無毒、低磷或無磷配方、可生物降解的綠色阻垢劑成為油田水處理劑研制的主題。近年來，對(duì)阻垢劑的研究主要是針對(duì)有機(jī)膦酸鹽、聚羧酸鹽或聚丙烯酸鹽與羥基乙叉二膦酸（HEDP）復(fù)配物的研究。另外在共聚物中引入羥基、磺酸基團(tuán)，可提高共聚物對(duì)磷酸鈣的螯合和分散能力，顯示出良好的應(yīng)用前景。中國自20 世紀(jì)80年代初引進(jìn)丙烯酸/丙烯酸羥烷基酯二元和三元共聚物后，成功開發(fā)了丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物，奠定了水溶性聚合物水處理劑的基礎(chǔ)。目前人們對(duì)這類阻垢劑的研究主要集中于對(duì)其共聚物的開發(fā)或引入其他的基團(tuán)，因共聚物帶有多種功能基團(tuán)，能更有效地抑制各類垢物的產(chǎn)生，而不像那些單純的阻垢劑只能對(duì)某些沉積物起抑制作用，如在聚丙烯酸中引入膦?；?，這類藥劑主要是通過晶格畸變和分散兩種作用來抑制沉積物的形成，也具有很好的閥值效應(yīng)，其阻垢性能一般不受氯氣和其他氧化性殺菌劑的影響。 低分子聚合物低分子共聚物阻垢劑主要是以丙烯酸和馬來酸為主體，根據(jù)水質(zhì)、水垢種類及應(yīng)用環(huán)境的不同，在分子中引入多種功能性官能團(tuán)而研制出多種配方的阻垢劑。將具有緩蝕性能的膦?；途哂凶韫阜稚⑿阅艿聂然Ⅴセ突撬峄裙倌軋F(tuán)通過自由基共聚反應(yīng)引入到同一分子中，多種官能團(tuán)的有機(jī)結(jié)合，使得膦?；人峁簿畚锛染哂袃?yōu)異的阻垢性能，又具有良好的分散氧化鐵顆粒和穩(wěn)定金屬離子性能。含有膦羧酸類緩蝕劑、阻垢分散劑的緩蝕阻垢劑對(duì)A3碳鋼在模擬循環(huán)冷卻水中的緩蝕性能、阻垢性能及緩蝕機(jī)理。針對(duì)勝利油田純梁采油廠輸水管道硫酸鋇鍶垢嚴(yán)重的問題，王秋霞［24］等以順丁烯二酸酐/烯丙基磺酸鈉合成低相對(duì)分子質(zhì)量順丁烯二酸酐烯丙基磺酸鈉共聚物，再將它與次磷酸鈉、丙烯酸鈉進(jìn)行嵌段共聚，合成了硫酸鋇鍶垢阻垢劑BR。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，AMHE 是BaSOSrSO4垢的優(yōu)良阻垢劑。對(duì)勝利油田梁南輸油管線結(jié)垢區(qū)域進(jìn)行防垢試驗(yàn)， 在結(jié)垢部位之前的管線處投加DY2 阻垢劑， 加藥點(diǎn)日加藥量為60 kg，采用成垢離子檢測(cè)法檢測(cè)加藥前后采出液混合水中Ba2+、Sr2+的濃度，DY2 阻垢劑阻垢效果明顯［22］。將馬來酸酐（MA）、醋酸乙烯酯（VC）、丙烯酸甲酯（MAC）在引發(fā)劑的作用下與有機(jī)膦酸鹽類阻垢劑配合，合成阻鋇鍶垢的阻垢劑DY2。該阻垢劑對(duì)Ca3（PO4）2垢有較好的阻垢效果， 藥劑同時(shí)還具有較好的穩(wěn)定鋅離子能力及分散氧化鐵功能?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用于大慶油田高產(chǎn)油區(qū)中部，對(duì)其中5 口井利用點(diǎn)滴加藥方式加入MASAS 聚合物阻垢劑，加藥量為16 mg/L，試驗(yàn)時(shí)間160 d，未出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。針對(duì)CaCO3垢，王忠輝［19］研究了馬來酸（MA）烯丙基磺酸鈉（SAS）水溶性聚合物阻垢劑。均聚阻垢劑分子鏈帶有親水性的羧基，具有很好的水溶性，能與水中金屬離子（如Ca2+、Mg2+等）形成穩(wěn)定的水溶性配合物，從而抑制垢的形成。1/2 H2O 的結(jié)垢。二乙烯三胺五亞甲基膦酸（DETPMP）對(duì)CaSO4熊金平對(duì)2膦酸丁烷1，2，4三羧酸（PBTCA）、多元醇膦酸酯（PC604）及羥基乙叉二膦酸（HEDP）阻垢劑進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)HEDP 與PBTCA 復(fù)配明顯優(yōu)于與PC604復(fù)配，PBTCA 在體系中有顯著的閾值效應(yīng)，且以2 mg/L PBTCA 與4mg/L HEDP 復(fù)配，在pH 、Ca2+和HCO3的質(zhì)量濃度分別為550 mg/L、500 mg/L 高溫水體系中使用時(shí)，有最佳的阻垢效果［18］。碳酸鈣晶體對(duì)PBTCA 的吸附屬于單分子化學(xué)吸附，PBTCA 吸附于晶種表面的活性生長點(diǎn)，從而 PASP 使CaCO3晶格畸變示意圖分散劑（荷負(fù)電）污垢粒子微粒電負(fù)性增加排斥分開。有機(jī)膦酸是陰極型緩蝕劑，又是一類非化學(xué)計(jì)量阻垢劑，具有明顯的溶限