油田注汽锅炉用水除氧剂的研究

油田注汽锅炉用水除氧剂的研究

工业水处理油田注汽锅炉用水除氧剂的研究张林朱龙21.沈阳禹环环保工程有限公司，辽宁沈阳0004；2.东北大学，辽宁沈阳0006摘要作者从静态方面测量些变量对亚硫酸钠除氧效果的影响，来确定适用于油田注汽锅炉除氧的最佳条件和除氧剂。若单独用硫酸钠作除氧剂，则因水中亚硫酸钠的残余量高，产生严重的酸腐蚀，而不适用作油田注汽锅炉除氧剂。根据催化机理，在弱碱条件下加入价镍离子和价钴离子能提高水中亚硫酸钠的反应效率，降低水中亚硫酸钠的残余量，对亚硫酸钠的除氧效果具有明显催化作用。若按处理后水样中亚硫酸钠的残余量和吨水处理费用越少越好为衡量标准，硫酸钴催化亚硫酸钠除氧剂是最适合用作油田注汽锅炉用水除氧的除氧剂。

　　频繁的锅炉爆管事故成为制约热采生产和成本的主要因素。经有关权威部门对残余碎片晶相分析理化分析和原因鉴定，均认为造成锅炉爆管的主要原因是炉管受到严重的氧腐蚀，造成这结果的直接原因是锅炉给水中溶解氧的含量偏高。目前在辽河胜利新疆等油田般先用热力除氧法真空除氧法解吸除氧法等将水中的含氧量降至0.05以左右，再用23，3除氧。该工艺的除氧效果并不理想，出现过因氧腐蚀而造成锅炉爆管的现象。

　　锅炉内壁和钢管内壁的氧化铁保护膜，因水质恶化和热应力等原因而部分被破坏，在露出的钢面，水和保护膜面之间形成局部电池，铁从阳极析出62+被溶解氧氧化成氢氧化铁，腐蚀产物呈沉淀物状堆积在阳极上，则在沉淀物内的氧浓度与覆盖在阴极面上水的氧浓度之间有个浓度差，产生氧浓度差电池。在酸性条件下，因，2只2，的电极电位1.229远大于6平62+的电极电位0.44，所以氧化，6的反应很容易发生。而在碱性条件下，2 0只的电极电位0.401比6 60只2的电极电位0.877要小，能抑制氧对铁的腐蚀。因此，要求处理后的油田注汽锅炉供水中的残氧量应在7，几以下只值在8.39.0之间，对生产设备的腐蚀作用小，处理后的水质无沉淀生成，不伤害油层，符合国家环保标准要求，每吨水处理费用不高于0.50元。

　　1实验部分1.1主要药剂无水亚硫酸钠水硫酸铜六水硫酸镍七水硫酸钴硫酸锰和异抗坏血酸等。

　　1.2主要仪器及检测设备0认型快速测氧仪，电热恒温浴锅，电动搅拌器，定量瓶，烧杯等。

　　1.3实验方法本实验主要从静态方面分别测量个或几个变量对亚硫酸钠除氧效果的影响研究，如亚硫酸钠加入量反应时间只值和铜镍钴离子催化剂等。

　　水中溶解氧的含量是由0认型快速测氧仪测定，并定期用瓶法测定纠正。亚硫酸根余量是以物料衡算为主，并结合测碘法测定。

　　2催化亚硫酸钠除氧剂的研究亚硫酸钠是种较强的还原剂，能与水中的溶解氧作用生成硫酸钠，每除去18氧，需88无水亚硫酸钠。为了使水中的溶解氧完全除掉需维持较大的亚硫酸钠余量。但由于在283，以上时，亚硫酸钠易发生如下分解反应所产生的3，2和只23均为酸性，对锅炉管壁有很强的腐蚀作用，而且32离子能与多种金属离子形成难溶沉淀物，附着在管壁上难以去除。针对亚硫酸钠除氧剂效率低，大量尚未反应的亚硫酸钠进入锅炉有较大腐蚀性的缺陷，在给水加入Na2S03 +等具有可变氧化态的金属离子，以便提高其除氧效率，降低锅炉水中的残余量。

　　21亚硫酸钠除氧效果的研究21.1亚硫酸钠加入量与除氧效果的关系实验水量为10，水样氧含量为9.10爪8，亚硫酸钠的浓度为5，8，随着亚硫酸钠加入量的增大，水中残余氧的含量逐渐降低。当水中亚硫酸钠127以8因此，单独用亚硫酸钠作除氧剂不合适1.

　　21.2反应时间与除氧效果的关系硫酸的质量浓度为5，8在加入同样量的亚硫酸钠的条件下，反应时间越长，则水中残余氧的含量越低。2的曲线12345分别亚硫酸钠的加入量为1014202430爪时，水中氧的含量与反应时间的关系。

　　2.1.3只值与除氧效果的关系实验水量为10，水样氧含量为9.10以8，亚硫酸钠的加入量为100mgL，NaOH的质量浓度为4，8几，在只值为7.909.10之间，其除氧效果2.2硫酸镍催化亚硫酸钠除氧效果的研究实验水量为10，水样氧含量为8.34以8乙，亚硫酸钠的质量浓度为5，8，3，4.6出0的质量浓度为4gL，Na0H的质量浓度为40gL，选用934正交实验安排实验，加入定量的亚硫酸钠，接着再加入定量的硫酸镍和氢氧化钠，搅拌定时间后，测定水中氧含量。正交因素水平实验数据2.

　　根据以上正交实验结果和极差分析可知1影httpwww.cnki.net1以3，4为催化剂的正交实验因素水平因素水平略。4加入量mL反应时间水平Na2SO3的力口NiSO4的力口NaOH的加反应时间入量mL含氧量响NiS04催化Na2S03的除氧效果的主要因素是心25，3的加入量；2最佳实验条件是325，3的加入量100爪8几，3，4的加入量4.0爪8，NaOH的加入量24mgL，反应时间2.5min，处理后水样中的亚硫酸钠和氧的余量分别为0.006 23硫酸钴催化亚硫酸钠除氧效果的研究实验水量为10，水样氧含量为7.84爪8，亚硫酸钠的质量浓度为5，84.7出0的质量浓度为0.4gL，NaOH的质量浓度为40gL，选用34正交实验安排实验，加入定量的亚硫酸钠，接着再加入定量的硫酸钴和氢氧化钠，搅拌定时间后，测定水中氧含量。因素水平3，实验数据4.

　　根据以上正交实验结果和极差分析可知1影响CoS04催化Na2S03的除氧效果的主要因素是CoS04的加入量；2最佳实验条件是Na2S03的加入量80mgL，CoS，4的加入量0.08mgL，NaOH的加入量26以8，反应时间4.0以，处理后水样中的亚硫酸钠和氧的余量分别0.005和。96mgL.

　　3机理分析3.1硫酸镍催化亚硫酸钠的除氧机理在弱碱性介质中，与个氧分子生成个副产物在水溶液中NiO22+易与Ni2f生成具有强氧化性的配合物NiO2+，NiO2f与还原性较强的SO32离子很快反应生成稳定的NiII和SO4k离子。

　　NiO22f的结构为Ni2f提供了氧载体，携带个氧分子。NiO2+的结构经推测为Ni2f与个氧原子配合为个配合化合物离子。

　　3.2硫酸钴催化亚硫酸钠的除氧机理在弱碱性介质中在氧存在的条件下，与氧分子生成个副产物由于CoO2是自由基不稳定，在水溶液中易与Co2+生成具有强氧化性的配合物CoO2+，CoO2+下转第37页炉价格万元以上，直接经济损失2万元以上。如推广应用速效化学除氧技术装置，至少可以使锅炉及热网系统延长使用寿命35以每年生产200台设备，每台锅炉平均减少2万元损失计，则年创效益400万元不包括整个热网系统所减少的氧蚀损失。比热力除氧器或解析除氧器等还可节省土建投资和较大的安装维修费用，便于推广应用，社会效益比较显著。

　　4结束语速效化学除氧技术装置的研制成功为低压锅炉水处理提供了种新方法，其产品的综合技术性能指标均达到相应的国家有关标准，对控制和解决低压锅炉及热网系统的氧腐蚀，延长其使用寿命起到了积极作用。随着有关管理部门及广大用户的不断认识，相信定会发挥应有的功能，产生相应的效益。

　　2解鲁生。热水锅炉的除氧问。区域供热，1988，34.

　　3亦成。氧腐蚀的特点及化学除氧。工业锅炉，1985234，作者简介马铭杰1953，1978年毕业于山东师范大学化学专业，高级工程师。

　　收穑日期20001208上接第29页与还原性较强的3，32离子很快反应生成稳定的，22+的结构为。2+提供了氧载体携带个氧分子。02+的结构应为，3+与0配合为个配合化合物离子。

　　4成本核算硫酸镍催化亚硫酸钠除氧剂每吨水的处理费用为亚硫酸钠1008父2.3元免父103=0.23元六水硫酸镍4.08父60元免103=0.24元氢氧化钠28硫酸钴催化亚硫酸钠除氧剂每吨水的处理费用为元氢氧化钠288父3元免父103=0.084元5结论当水中亚硫酸钠的质量浓度为200以8时，可使水样中残余氧的含量达到0.0078.但此时水中亚硫酸钠的残余量高达127以8会产生严重的酸腐蚀。因此，单独用硫酸钠作除氧剂不合适。

　　在弱碱条件下，硫酸镍的加入量对催化亚硫酸钠除氧剂的作用效果很明显，能提高其除氧效率，降低水样中亚硫酸钠除氧剂的残余量，约是单独用亚硫酸钠作除氧剂的分之。水处理费用为在弱碱条件下，硫酸钴的加入量对催化亚硫酸钠除氧剂的作用效果更明显，其除氧效率更高，降低水样中亚硫酸钠除氧剂残余量的幅度更大，约是单独用亚硫酸钠作除氧剂的十分之。水处理费用为0.412元。

　　作为催化剂，硫酸镍和硫酸钴对亚硫酸钠的催化作用都很有效，若按处理后水样中亚硫酸钠的残余量和吨水处理费用越少越好为衡量标准，硫酸钴催化亚硫酸钠除氧剂最适合用作油田注汽锅炉的除氧剂。