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大牛地气田位于陕蒙交界处,立于鄂尔多斯盆地北部,在天然气开采气时往往需要向井内注甲醇,其目的就是防止水合化合物生成堵塞井口或管线,这样就造成采出水中存在不同浓度的甲醇,若直接排放入不能达到国家的排水标准,同时也会造成一定程度的地下水污染,所以在污水处理过程中将水中含有的甲醇回收利用已经成为必须考虑的关键问题之一。由于地气田中需要处理的水质中盐浓度较高,其中含有大量Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、HCO3-,较低的pH值,悬浮物和油含量比较高,如果系统直接的进水,使甲醇回收系统的过程中不可避免的会产生结垢,堵塞,腐蚀等现象。针对上述问题,本课题对该体系下影响腐蚀的因素、缓蚀剂的筛选、缓蚀剂的缓蚀机理和防垢方法进行了研究。 运用失重法和电化学法对该体系下影响腐蚀的凶素进行了研究。在温度90℃,pH6.15,流速0.942m/s条件下,失重法研究结果表明:氯离子浓度为30g/L、硫酸根离子浓度为0.09g/L、碳酸氢根浓度为0.3g/L、钙离子浓度为13g/L、镁离子浓度为0.2g/L时腐蚀最严重,动电位扫描极化曲线法研究表明:在腐蚀最严重的各离子含量时,其腐蚀电流密度较高,线性极化电阻值较小,白腐蚀电位向负方向移动,腐蚀倾向增大,腐蚀较严重。 用失重法对缓蚀剂进行了筛选。结果发现:两组分的三聚磷酸钠与有机膦A复配时,在总量为80mg/L复配比例为4∶1时,缓蚀率达到了85.04%,其效果最好;三组分的三聚磷酸钠与有机膦A和氯化锌复配总量为90mg/L,比例为20∶10∶20时缓蚀效果最好,为95.47%,电化学交流阻抗研究表明:三聚磷酸钠∶有机瞵A∶氯化锌为20∶10∶20时的复配缓蚀剂的容抗弧半径在高频区均表现为单一的半圆形曲线,而在低频区有一个倾角为45°的斜线,此时说明20#钢在该条件下电极反应过程受电化学控制和扩散混合控制,用扫描电镜观察在含有缓蚀剂溶液中处理过的20#钢表面形貌,发现20#钢表面形成了比较致密的保护膜,能够有效的阻止腐蚀性介质向金属内部迁移,从而很好地抑制了金属腐蚀。 使用静态防垢方法对该体系下的综合防垢方法和影响防垢效果的因素进行了研究了。结果表明:在去除水中HCO3-后,加入缓蚀阻垢剂,并调节到实验所需的pH值的防垢方法较好,90℃、pH为6.15时其防垢效果可达83.33%。甲醇浓度对污水的防垢性能基本没有影响;当pH为4.0、5.0、6.15时其防垢率在80%以上,pH继续升高到6.83、8.62时,其防垢效果随之下降;当温度小于90℃时,随着温度的升高,防垢效果有所下降,但防垢率均在80%以上,效果较好;当在沸腾状态下,其防垢效果下降为57.14%。综合防垢方法与常用的防碳酸钙垢较好的ATMP(90mg/L)做对比防垢实验,结果表明:沸腾状态下,ATMP(90mg/L)防垢剂的防垢率仅为26.81%远低于综合防垢方法。