探究二氧化氯在合成氨厂循环冷却水中的应用

2022-09-11

循环冷却水系统是工业合成氨生产过程中一个非常重要的组成部分, 但在这一过程中经常会泄露产生一些氨进入到冷却水中, 为工业生产带来极大的影响。采用二氧化氯对冷却水进行消毒是近些年来针对上述情况提出的一个方法, 对于水中产生的细菌具有很好的杀菌效果, 同时也具有很好的清洁性, 逐渐得到广泛应用, 本文就针对这些问题进行如下的论述。

1 循环冷却水系统中多余氨的来源

1.1 热交换器中泄漏出的氨

在许多合成氨的工厂中, 循环冷却水系统中存在的氨大多都是来自于热交换器中, 这些从中泄露出的氨可能会随着管壁中存在的一些穿孔进入到冷却水中。

1.2 生产装置中泄露出的氨

合成氨的生产过程含有许多生产氨的装置, 如:凉水塔等。一部分的氨会从这些设备中泄露出来, 进入到冷却水中, 造成污染。

1.3 补充水源中产生的氨

循环冷却水不可能永远重复使用, 还需要时不时的补充一部分水, 如果不对补充的水源进行处理, 这些水中的铵根离子和有机质就可能会在微生物的作用下发生氨化反应生成一部分的氨。

2 多余的氨给循环冷却水系统带来的影响

2.1 对设备产生腐蚀

由于循环冷却水系统中存在各种各样的管道, 这些管道大部分都是由铜或是一些铜合金的材质制造而成的, 而氨会对含铜的金属进行选择性的腐蚀, 反应生成铜-氨的络合物, 这些络合物非常容易对各种设备和管道进行腐蚀。

2.2 为微生物细菌提供了良好的生长条件

氨的存在在很大程度上为冷却水中的亚硝化细菌提供了良好的生长条件, 这种细菌是化能自养菌的一种, 可以将水中的氨吸收转化生成亚硝酸, 在这一过程中会释放出大量的能量, 转化过程中需要的碳源主要来自于水中的二氧化碳。同时, 冷却水中可能还含有一些硝化细菌, 这些微生物又会将亚硝酸氧化成硝酸, 这在一定程度上大大提高了水中的酸性。另一方面, 水中存在的反硝化菌又会将这部分硝酸还原成氨, 这又使水中的酸性大幅度的减小。从总体上来看, 水中的p H值在这些细菌的作用下频繁的发生变化, 这对于保持整个循环水系统的稳定性非常不利。

2.3 降低了换热器的效率

冷却水中还含有一部分的中碳酸钙, 这些物质会和水中的氨发生反应生成碳酸钙沉淀, 这些沉淀会慢慢附着到换热器上的器壁上, 大大降低换热器的工作效率。

3 二氧化氯应用于冷却水中的杀菌特点

3.1 高效性

由于氨的存在会使系统中产生大量的微生物和细菌, 这些细菌在很大程度上造成了系统的腐蚀、结垢。二氧化氯本身是一种氧化性极强的药剂, 具有非常好的杀菌效果, 同时作用的时间也非常长, 在水中的化学形态非常稳定, 溶水性很好, 相比于其他的杀菌消毒药剂, 二氧化氯更具高效性, 因此被广泛应用于工业用水和生活用水的消毒过程中。

二氧化氯的高效性不仅体现在氧化性强、作用时间长等方面, 还体现在杀菌的高效性上, 和单一的氯气消毒相比, 采用二氧化氯不仅能杀死一般的细菌, 还能够杀死水中的真菌、藻类、病毒和孢子, 同时药效的持续时间非常长。

3.2 用药量少

由于二氧化氯本身的高效性, 这就使得采用这种药剂相比于其他消毒剂用药量更少, 这对于工业生产来说非常重要, 大大地降低了生产的成本。通过实验表明, 采用二氧化氯进行消毒, 其消毒效果是普通氯气杀菌效果的5倍, 是次氯酸钠杀菌效果的50倍。

3.3 不与水中的氨和其他氨化合物发生反应

这是在循环冷却水中应用二氧化氯消毒主要的原因之一, 一般的消毒剂或多或少都会和氨发生反应, 造成杀菌效果的降低, 而循环冷却水中含有相当一部分的氨, 这些氨的出现会对消毒效果产生严重的干扰。因此, 二氧化氯的这种特性对于循环冷却水中的杀菌非常重要。

3.4 无污染

由于氯气本身的氧化作用没有选择性, 都是通过置换反应还是先污染物的去除, 这在一定程度上就会产生大量的氯化物质, 当氯气用来处理有机物时就会产生大量的氯化有机物, 而这种物质本身是具有毒性的, 会对冷却水系统造成很大程度的污染。而采用二氧化氯消毒不会产生大量的污染物, 具有很好的环保性。

4 二氧化氯在循环冷却水处理中的发展前景

相比于传统氯气消毒会产生大量有毒有害的物质, 采用二氧化氯消毒一方面不会产生多余的污染物, 另一方面具有很强的高效性。除此之外, 采用二氧化氯消毒对于杀死水中的藻类和细菌、控制微生物的粘泥作用都具有很好的效果, 对于处理循环冷却水系统中的飘氨、漏氨问题更是体现出别的方法所不具备的优越性。在生产工艺上, 二氧化氯的生产过程非常简单, 同时投资少、运行成本低、操作简单、见效快、安全而且环保, 因此, 采用这种消毒、杀菌方法具有很好的社会效益和经济效益, 在未来具有广阔的发展前景。

5 结语

综上所述, 漏氨和飘氨是合成氨的工业生产过程中不可避免的问题, 在氨的作用下滋生出的大量细菌和微生物是造成整个循环冷却水系统效率降低的重要原因, 传统意义上的氯气消毒效率低、环保性差, 采用二氧化氯进行这一类水的消毒具有很好的高效性和环保意义, 在今后势必会被更加广泛地应用到循环冷却水的消毒处理过程中。

摘要：本章首先对循环冷却水系统中氨的来源进行了分析, 进而介绍了这些氨为系统带来的不良影响, 最后将二氧化氯应用于这类水的消毒过程中体现的优越性和未来发展情况进行了论述。

关键词：二氧化氯,合成氨,循环冷却水