第49卷中国井矿盐
Vol.49 CHINA WELL AND ROCK SALT
制盐阻垢剂QY-03的研发及盐矿
试用效果评价
吴志康、陈永红2
(1湖南省轻工盐业集团技术中心有限公司，湖南长沙410015曰2湖南省湘澧盐化有限责任公司，湖南常德415000)摘要：本文分析了市面上现有的阻垢剂的性能和特点，针对盐化企业的实际需求，自主开发了一款高效制盐专用阻垢剂Q Y-03。该产品不仅能够有效预防换热器结垢，还能在一定程度上降低蒸发罐掉盐块频率，同时保证极低的磷含量，避免对盐化下游氯碱企业生产造成影响。该产品已经成功在湘澧盐化完成试验，产品性能得到认可。
关键词：换热器；蒸发罐；低磷；制盐专用阻垢剂
中图分类号:TS35 文献标识码:A 文章编号：1001-0335(2018)03-0011-03 Effectiveness Evaluation of Special Scale Inhibitor QY-03 for Salt Making and
Probation in Salt Mine
Wu Zhigang1,Chen Yonghong2
(1 Hunan P rovince Light I ndustry a nd Salt Industry Group Technology Center C c^., Ltd., Changsha, Hunan,410015;
2 X iangli Salt and Chemical C^, Ltd., Hunan, Changd^415000)
Abstract: This paper analyzes the market performance and the characteristics of the existing scale inhibitor, according to the actual demand of salt enterprises developed a high salt scale inhibitor for QY-03. The product not only can effectively prevent heat exchanger fouling, also can reduce to a certain extent evaporation tank out the salt block frequency. At the same time, it guarantees the low phosphorus content, in order to avoid the impact of salt production and downstream enterprises. The product has been successfully completed a pilot test in Xiangli salt and chemical, and the product performance has been recognized.
Key words: Heat exchanger, evaporator, low phosphorus, special scale inhibitor for salt making
i前言
制盐生产中，换热器和蒸发罐结垢是困扰各制盐企业的普遍问题，一旦制盐设备结垢，就会降低传热效率、增加能耗、缩短生产周期。目前制盐系统 有三种方法解决设备结垢问题：加酸中和、超声波防垢、添加阻垢剂；通过实际生产检验，加酸和超声波除垢都有一定程度的负面影响（加酸会增加设备的腐蚀，同时浓缩后的四效卤水p H又会达到11，结垢现象依然严重；超声波除垢对于致密的、坚硬的碳酸钙垢无明显的防垢效果)[1-3]。因此制盐企业通常采用添加阻垢剂和定期酸洗相结合的方式来解决设备结垢问题。
湘澧盐化先后试用过三家企业的阻垢剂，这些产品有的阻垢效率低，达不到生产需求，盐系统仍需三个月酸洗一次；有的磷含量过高，对下游氯碱厂膜电压和膜寿命造成严重影响。针对湘澧盐化阻垢剂使用情况出现的问题，湖南省轻工盐业集团技术中心开发了一种高效的制盐专用阻垢剂QY-03，目前已经成功在湘澧盐化试用11个月，阻垢效果优良。
2制盐专用阻垢剂Q Y-03的研发
2.1制盐系统结垢机理
制盐企业大多采用两碱法和石灰烟道气法进行卤水净化，为了尽可能地除去Ca2+、Mg2+离子，提 高卤水质量，净化后的卤水中一般存在0.1耀0.16g/L 的过量氢氧化钠，0.3耀0.4g/L的过量纯碱，因而在净化后的卤水中仍然存在一定量的CO32-和OH-，同时 由于无法完全除去钙镁离子，一般仍会残留约1
0耀30ppm，其中绝大部分是Ca2+，在卤水蒸发浓缩时，就很容易在换热器表面和蒸发罐壁产生致密而坚固的垢层。结垢流程如下：溶解的(Ca2+、Mg2+、CO32-、OH-、S〇42-)离子寅离子成对寅离子簇寅临界体
作者简介：吴志康（1993-)，男，湖南衡阳人，本科，主要从事化工助剂和曰化产品的研发工作。
2018年5月第3期11
积寅晶体生长寅离散晶体寅成核寅凝聚寅结垢其化学反应方程式和机理如下：
C aS〇4+N a2C〇3=C aC〇3引+N a2S〇4
M gS〇4+2NaO H=M g(OH)2引+N a2S〇4
碳酸钙的溶度积公式院
K sp= [Ca2+]*[C〇32-]= 4.96x10"9
根据浓度积规则，当[Ca2+；K C〇321逸K s p时，就 会生成碳酸钙沉淀。因此为了避免换热设备结垢，必须降低精卤中的Ca2+和CO32-的浓度[4~5]。
2.2阻垢剂的阻垢机理
阻垢剂主要通过螯合、分散、晶格畸变作用来阻垢。阻垢剂分子中的羧酸基团能与卤水中Ca2+、Mg2+等高价金属离子络合成稳定的水溶性螯合物，使水中游离态钙、镁离子的浓度相应降低，抑制其与阴离子结合形成沉淀物。同时，阻垢剂分子能够吸附在碳酸钙和氢氧化镁等沉淀的晶格点阵上，使 晶体发生畸变，从而防止微晶沉积成垢。由于阻垢剂属于阴离子有机化合物或非离子型的聚合物，因 此可以通过物理化学吸附作用而吸附于胶体颗粒及微晶粒子上，改变颗粒表面原来的电荷状况，使 其因同性电荷相排斥而稳定地分散在水体中，不沉积成垢。
2.3实验
2.3.1 阻垢率的测定
实验试剂：阻垢剂试样溶液院1.00 m L含有0.500 m g阻垢剂（以干基计）；氢氧化钾院200g/L；碳酸氢钠标准溶液：1m L约含18.3m g H C O3-；氯化钙标准溶液：1m L约含有6.0m g C a2+；卤水：湘澧盐化卤水净化车间精制卤水，约含12p p m C a2+，p H约为 11；乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液:0.02m ol/L。
实验步骤：为了使得开发的产品更好的符合实际生产情况，技术中心对阻垢剂的检测方法进行了改进
和优化。⑴实验试液配制：在500 m L容量瓶中加入250 m L卤水，用滴定管加入一定体积的氯化钙标准溶液，使钙离子的量为120 m g；用移液管加入5m L阻垢剂试样溶液，摇匀；然后用滴定管加入一定体积的碳酸氢钠标准溶液(边加边摇），使碳酸氢根离子的量为366 m g；用卤水稀释至刻度，摇匀；另取一容量瓶，除不加阻垢剂试样溶液以外，其他的一样。⑵分析步骤：取空白试样25.00 m L用自动电位滴定仪滴定得到体积V。；将配制好的试液和空白分别取250 m L于500 m L锥形瓶中，加热煮沸，冷凝回流两小时。冷至室温后用中速定量滤纸过滤；各移取25.00 m L滤液于100 m L烧杯中，加水
12 May 2018 No.3至约60m L，加5m L氢氧化钾，用乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液滴定至终点，记录滴定体积V(自动 电位滴定仪滴定冤。以百分率表示阻垢剂的阻垢性能§按下列公式计算：
§=V2-V1/A0-V1x100zia
式中：
V2：加入阻垢剂的试液试验后的滴定体积，单位为m L;
V:：未加阻垢剂的空白试验后的滴定体积，单位为m L;
2.3.2阻垢剂磷含量的测定
磷含量的测定方法参照行业标准HG/T 3537- 2010(水处理剂羟基亚乙基二膦酸)。
2.4结果与讨论
2.4.1 Q Y-03阻垢效果分析
通过添加不同量的Q Y-03阻垢剂试样溶液，考 察了 Q Y-03在卤水中的阻垢效果，得到了最佳的添加量；实验结果如图1所示。
图1QY-03阻垢试验结果
从图中可以看出，随着添加量的增加，阻垢效率逐渐增加，当添加量达到10p p m时，阻垢率达到90%以上，随后再增加用量对阻垢剂的阻垢效果影响不大。
2.4.2阻垢效果对比分析
目前国内生产制盐专用阻垢剂的企业并不多，基本是以有机膦酸盐和高分子聚合物复配而得到的，通过实验，与收集到的四种国内阻垢剂G R-1、Z N-2、H C-3、D C-4进行阻垢效果(阻垢齐I J 添加量为10 ppm)和磷含量对比，试验结果如下表1和图2所示：
表1阻垢剂阻垢效果及磷含量对比
阻垢剂QY-03 GR-1 ZN-2 H C-3 D C-4 ~阻垢率/% 92H 65276393488^5~磷含量/% 1.5 1.2 1.9 4.9
3.8
图2阻垢剂阻垢效果及磷含量对比
从图表中可以看出，制盐专用阻垢剂Q Y-03, 相对于国内阻垢剂来说，具有阻垢率高，磷含量低等优点，制盐企业使用后不会对下游氯碱企业离子膜和膜寿命造成影响。
3试用效果评价
湘澧盐化于2017年5月8日对200系统和300系统进行酸洗，5月12日开始在卤水净化车间添加阻垢剂Q Y-03，添加浓度约为12ppm。通过11 个月的生产实践，湘澧盐化盐硝厂的工艺参数、盐 质等基本稳定，201-205蒸发罐掉盐块的频率降低，加热室基本无结垢现象，换热效率明显提高。
3.1工艺参数变化情况
盐系统预热器的温差稳定在90耀95度；相比于同时段使用D C-4(预热器温差由开机的95度左右降至80度冤，预热器温差有了明显的提升。使用Q Y-03以后，系统运行一个生产周期后总体换热效率较好，加热室换热效率稳定，其他工艺参数正常。
3.2蒸发室掉盐块情况
据统计，使用Q Y-03以来，蒸发室201、202、203、204、205月平均掉盐块次数约为30次，制卤煮罐
次数为1次，相比于同时期使用D C-4(月平均掉盐块次数约为47次，制卤煮罐次数为4次)有了明显的改善；假刷周期由原来的35天延长到了 60天 左右，蒸发室罐壁结块盐有一定程度的减少，从最近两个月来看可以发现掉块盐的频率大幅度减少，且盐块也不大，保证了生产安全平稳的进行。
3.3 产量情况和盐质情况
2017年湘澧盐化产量实现了重大突破，全年总产量突破了 90万吨大关，侧面说明Q Y-03能够很好的满足公司的生产要求，阻垢效果良好，生产工艺参数稳定，停机洗罐的频率大幅下降。同时，使用 Q Y-03期间，盐化工业盐含量在99.5%以上，没有收到任何下游氯碱企业对盐质的不良反馈。
3.4盐系统换热器结垢情况
2017年5月12日至今，湘澧盐化盐硝厂对盐系统进行了多次开罐检查，通过拆开加热室观察发现，系统开机以来，运行近10个月，201、202、203、204四个加热室表面均呈现金属本，无结垢现象；加热管道内壁无结垢现象，阻垢效果优良；各加
热室堵管现象比之前有明显的减少，4月份使用
D C-4,200系统平均堵管根数在80根以上，使用
Q Y-03以后，平均堵管根数不到40根。加热室情
况如图3所示。
图3加热室阻垢效果
从图3中可以看出，盐系统运行近10个月，加 热室依然呈现金属本，无任何结垢现象，因而至今没有对加热室进行酸洗（同时段使用D C-4，酸洗周期为3个月冤，极大的延长了盐化的生产周期。
4结束语
高效的制盐专用阻垢剂能够防止换热设备结垢、降低能耗、延长制盐企业的生产周期、降低生产成本。经过实际生产检验，可以发现Q Y-03具有阻垢率高、磷含量低、安全无毒、耐酸碱、耐高温等优点，完全能够满足盐化企业的生产需求。目前Q Y- 03 已经成功用于湘澧盐化和九二盐化，产品性能得到一致好评。
参考文献
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(收稿日期院2018—03—22)
(编辑/林梅影）
2018年5月第3期
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