CN103060813B - 一种用于循环水系统的生物酶缓蚀剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于减缓循环水系统中碳钢腐蚀的生物酶缓蚀剂，按重量分数计，由1份脂肪酶和1.5～2.5份溶菌酶组成。所述脂肪酶的活性为﹥40000u/g；所述溶菌酶的活性为﹥10000u/g。本发明还公开了一种采用生物酶缓蚀剂减缓循环水系统中碳钢腐蚀的方法。本发明提供了一种生物酶缓蚀剂，所述生物酶缓蚀剂由脂肪酶和溶菌酶按一定质量比复配而得到；具备用量少、使用方便，来源渠道广，无毒无污染，可降解性好等优点；所述生物酶缓蚀剂可以在碳钢表面生成黑色的致密物质四氧化三铁，防止循环水中泄漏油品对碳钢设备的进一步腐蚀；同时，生物酶缓蚀剂中的脂肪酶能够起到降解柴油的作用，从而进一步增加了其缓蚀效果。

Description

一种用于循环水系统的生物酶缓蚀剂及其使用方法

技术领域

本发明属于环境工程领域，涉及一种有助于减缓碳钢腐蚀的缓蚀剂，尤其涉及一种在介质泄露情况下有利于减缓碳钢腐蚀的环境友好型生物酶缓蚀剂；本发明还涉及采用生物酶缓蚀剂减缓碳钢腐蚀的方法。

背景技术

目前，炼油企业通常采用各类原油为原料，采用物理分离和化学反应的方法得到汽油、柴油等各类基本化工原料。随着科学技术的发展，炼油企业的生产规模越来越大，炼油装置也越来越复杂。但循环水冷却系统始终都是炼油装置的一个重要组成部分。炼油装置的循环冷却水系统中常常发生油品泄漏的问题。一旦发生油品泄漏并进入循环水系统，就会导致循环水中含有大量的石油烃类物质，这些烃类物质对循环水的水质造成严重的直接的影响，加剧碳钢的腐蚀；此外，泄漏的油品极易与循环水中所投加的水处理药剂发生反应，降低药剂的使用效果，造成水质对金属腐蚀速率上升，大量微生物繁殖，水质严重恶化；更有甚者，泄漏油品还会造成循环水装置旁滤器中的石英砂填料堵结，使旁滤器无法正常发挥过滤作用，进一步造成水质的恶化。

目前，针对油品泄漏进入循环水系统所造成的种种问题，常见的处理方式是首先投加除油剂，然后进行排水处理。这种处理方法常常进行大量的排水、补水置换，造成水质浓缩倍数低，新鲜水用量增加，排污废水量及下游污水处理费用超标，水资源浪费，严重制约着企业的发展。为了提高缓蚀效果，保证缓蚀剂在介质泄漏条件下的应用，需要开发一种可应用于介质泄漏条件下的高效循环水缓蚀剂。近年来，绿色化学及其应用技术已经成为环境保护和防止污染的重要内容。因此，开发低磷或无磷，对环境友好的缓蚀剂成为国内外水处理剂研究的重要方向。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种用于减缓碳钢腐蚀的生物酶缓蚀剂，所述生物酶缓蚀剂能够有效的降低循环水中由于柴油等介质泄露所造成的碳钢腐蚀率。

本发明的技术方案是：一种用于减缓循环水系统中碳钢腐蚀的生物酶缓蚀剂，按重量分数计，由1份脂肪酶和1.5～2.5份溶菌酶组成。

优选的是，所述脂肪酶的活性为﹥40000u/g；所述溶菌酶的活性为﹥10000u/g。

一种采用生物酶缓蚀剂减缓循环水系统中碳钢腐蚀的方法，包括以下步骤：

①称取适量的脂肪酶和溶菌酶，混合均匀，得到生物酶缓蚀剂；

②将配置好的生物酶缓蚀剂溶于水，得到所述生物酶缓蚀剂的水溶液；

③根据循环水中的柴油浓度，加入适量生物酶缓蚀剂的水溶液；

④采用旋转挂片法检测循环水中碳钢的腐蚀率，并根据腐蚀率计算得到生物酶缓蚀剂的缓蚀率；

⑤根据检测结果调整生物酶缓蚀剂的用量，以达到最佳的缓蚀效果。

优选的是，所述步骤①生物酶缓蚀剂中脂肪酶和溶菌酶的质量比为1:1.5～1:2.5；所述步骤③循环水中生物酶缓蚀剂与柴油的重量比为3:5～7:5。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供了一种生物酶缓蚀剂，所述生物酶缓蚀剂由脂肪酶和溶菌酶按一定质量比复配而得到；与常规无机缓蚀剂、有机缓蚀剂相比，所述生物酶缓蚀剂用量少、使用方便，来源渠道广，无毒无污染，可降解性好，属于环境友好型缓蚀剂；

（2）所述生物酶缓蚀剂可以在碳钢表面生成黑色的致密物质四氧化三铁，防止循环水中泄漏油品对碳钢设备的进一步腐蚀；同时，生物酶缓蚀剂中的脂肪酶能够起到降解柴油的作用，从而进一步增加了其缓蚀效果。

附图说明

图1是溶菌酶和复配生物酶在不同投加浓度下所对应的循环水系统的缓蚀率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：

一种用于减缓循环水系统中碳钢腐蚀的生物酶缓蚀剂，按重量分数计，由1份脂肪酶和1.5份溶菌酶组成。所述脂肪酶的活性为﹥40000u/g；所述溶菌酶的活性为﹥10000u/g。

一种采用生物酶缓蚀剂减缓循环水系统中碳钢腐蚀的方法，包括以下步骤：

①称取适量的脂肪酶和溶菌酶，混合均匀，得到生物酶缓蚀剂；生物酶缓蚀剂中脂肪酶和溶菌酶的质量比为1:1.5；

②将配置好的生物酶缓蚀剂溶于水，得到所述生物酶缓蚀剂的水溶液；

③实验用水取自青岛某炼化企业循环水系统，循环水中的柴油浓度为50mg/L，加入适量生物酶缓蚀剂的水溶液，所述生物酶缓蚀剂在循环水中的浓度为30mg/L；

④采用旋转挂片法检测循环水中碳钢的腐蚀率为0.0629mm/a，并根据腐蚀率计算得到生物酶缓蚀剂的缓蚀率为78.52%；

当采用同等浓度的溶菌酶替代所述生物酶缓蚀剂时，腐蚀率为0.1359mm/a，缓蚀率为53.55%。

所述旋转挂片法的操作步骤为：

（1）将A₃钢试片用滤纸油脂擦试干净，然后分别在正己烷和无水乙醇中用脱脂棉擦洗，用滤纸吸干，用冷风吹干，置干燥器中24h以上，称量并保存于干燥器中，待用；

（2）配制水处理剂贮备溶液，所述贮备溶液的浓度为运转浓度的100倍；

（3）在试杯中首先加入水处理剂贮备溶液，然后加入试验用水到一定体积，混合均匀即得到试液；在试杯外壁与液面同一水平处划上刻度线，然后将试杯置于恒温水浴中；

（4）待试液达到指定温度时，挂入试片，启动电动机，使试片按一定旋转速度转动，计时；同时，做未加水处理剂的空白试验。

（5）试杯不加盖，使试液自然蒸发，每天补水2—3次，使液面保持在刻度线处；

（6）当运转时间达到指定值时，停止试片转动，取出试片；

（7）将试片用毛刷刷洗干净，然后在酸洗溶液中浸泡3-5min，取出，迅速用自来水冲洗后，立即浸处氢氧化钠溶液中约30s，取出，用自来水冲洗，用滤纸控拭并吸干，在无水乙醇中浸泡约3min，用滤纸吸干，置于干燥器中4小时以上，称量，精确0.0001g；同时，做二片试片的酸洗空白试验。

（8）对酸洗后的试片进行外观观察，若有点蚀，应测定点蚀的最大浓度和单位面积上的数量。根据公式（1）计算得到腐蚀率X₁：

$X_1=\frac{8760\×(W-W_0)\×10}{A\×D\×T}$ 公式（1）

式中：W—试片质量损失，g；W₀—试片酸洗空白试验的质量损失平均值，g；A—试片的表面积，cm²；D—试片的密度，g/cm²；T—试片的试验时间，h；8760—与1a相当的小时数，h/a；10—与1cm相当的毫米数，mm/cm。

根据公式（2）计算得到缓蚀率X₂：

$X_2=\frac{X_0-X_1}{X_0}\×100$ 公式（2）

式中：X₀—试片在未加水处理剂空白试验中腐蚀率（公式（1）），mm/a；X₁—试片在加水处理剂试验中的腐蚀率，mm/a。

取二片以上试片平等测定结果的算术平均值作为测定结果；平行测定结果（试片质量损失）的偏差不超过算术平均值的±10%。

实施例2：

一种用于减缓循环水系统中碳钢腐蚀的生物酶缓蚀剂，按重量分数计，由1份脂肪酶和2份溶菌酶组成。所述脂肪酶的活性为﹥40000u/g；所述溶菌酶的活性为﹥10000u/g。

一种采用生物酶缓蚀剂减缓循环水系统中碳钢腐蚀的方法，包括以下步骤：

①称取适量的脂肪酶和溶菌酶，混合均匀，得到生物酶缓蚀剂；生物酶缓蚀剂中脂肪酶和溶菌酶的质量比为1:2；

②将配置好的生物酶缓蚀剂溶于水，得到所述生物酶缓蚀剂的水溶液；

③实验用水取自青岛某炼化企业循环水系统，循环水中的柴油浓度为50mg/L，加入适量生物酶缓蚀剂的水溶液；所述生物酶缓蚀剂在循环水中的浓度为50mg/L。

④采用旋转挂片法检测循环水中碳钢的腐蚀率为0.0409mm/a，并根据腐蚀率计算得到生物酶缓蚀剂的缓蚀率为86.00%；所述旋转挂片法的操作步骤同实施例1。

当采用同等浓度的溶菌酶替代所述生物酶缓蚀剂时，腐蚀率为0.1103mm/a，缓蚀率为62.32%。

实施例3：

一种用于减缓循环水系统中碳钢腐蚀的生物酶缓蚀剂，按重量分数计，由1份脂肪酶和2.5份溶菌酶组成。所述脂肪酶的活性为﹥40000u/g；所述溶菌酶的活性为﹥10000u/g。

一种采用生物酶缓蚀剂减缓循环水系统中碳钢腐蚀的方法，包括以下步骤：

①称取适量的脂肪酶和溶菌酶，混合均匀，得到生物酶缓蚀剂；生物酶缓蚀剂中脂肪酶和溶菌酶的质量比为1:2.5；

②将配置好的生物酶缓蚀剂溶于水，得到所述生物酶缓蚀剂的水溶液；

③实验用水取自青岛某炼化企业循环水系统，循环水中的柴油浓度为50mg/L，加入适量生物酶缓蚀剂的水溶液；所述生物酶缓蚀剂在循环水中的浓度为70mg/L。

④采用旋转挂片法检测循环水中碳钢的腐蚀率为0.0376mm/a，并根据腐蚀率计算得到生物酶缓蚀剂的缓蚀率为87.15%；所述旋转挂片法的操作步骤同实施例1。

当采用同等浓度的溶菌酶替代所述生物酶缓蚀剂时，腐蚀率为0.0935mm/a，缓蚀率为68.04%。

根据实施例1-3的检测结果表示，与单纯的溶菌酶相比，同等浓度的生物酶缓蚀剂用于循环水系统中碳钢腐蚀的缓蚀剂时，碳钢的腐蚀率分别下降了0.0730mm/a、0.0694mm/a和0.0559mm/a，缓蚀率分别增加了24.97%、23.68%和19.11%。这是由于脂肪酶具有降解除油的功能，通过脂肪酶对柴油的降解，从而增大了生物酶缓蚀剂减缓碳钢腐蚀的效果。同时，根据实施例可知，当循环水体系中生物酶缓蚀剂与柴油的重量比为1:2.5时，缓蚀效果最好，缓蚀率可高达87.15%。

Claims (2)

1.一种用于减缓循环水系统中碳钢腐蚀的生物酶缓蚀剂，其特征在于：按重量分数计，由1份脂肪酶和1.5～2.5份溶菌酶组成，所述脂肪酶的活性为﹥40000u/g；所述溶菌酶的活性为﹥10000u/g；所述循环水系统为炼化企业的循环水系统，所述循环水系统中含有泄露的油品。

2.一种采用生物酶缓蚀剂减缓循环水系统中碳钢腐蚀的方法，其特征在于：包括以下步骤：

①称取适量的脂肪酶和溶菌酶，混合均匀，得到生物酶缓蚀剂，所述生物酶缓蚀剂中脂肪酶和溶菌酶的质量比为1:1.5～1:2.5；

②将配置好的生物酶缓蚀剂溶于水，得到所述生物酶缓蚀剂的水溶液；

③根据炼化系统的循环水系统中的柴油浓度，加入适量生物酶缓蚀剂的水溶液，所述生物酶缓蚀剂与柴油的重量比为3:5～7:5；

④采用旋转挂片法检测循环水中碳钢的腐蚀率，并根据腐蚀率计算得到生物酶缓蚀剂的缓蚀率；

⑤根据检测结果调整生物酶缓蚀剂的用量，以达到最佳的缓蚀效果。