高温高硬地热水复配阻垢剂的阻垢性能及机理

作     者：梁海军 郭啸峰 高涛 LIANG Hai-jun;GUO Xiao-feng;GAO Tao

作者机构：中国石化集团新星石油有限责任公司新能源研究院北京100083 国家地热能源开发利用研究及应用技术推广中心北京100083 

出 版 物：《应用化工》 (Applied Chemical Industry)

年 卷 期：2020年第49卷第S02期

页      面：37-42页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(21576217) 中国石化集团科技研发计划项目(JP18063-2) 

主　　题：高矿化度地热水 膦酸类 聚合物类 复配阻垢剂 阻垢性能 抑制机理 

摘      要：以河北博野地热井水样为依据,选取膦酸类阻垢剂PBTCA、ATMP及聚合物类阻垢剂PASP、AA-MA,采用电导率法、吸光度法及静态阻垢实验研究了不同单一及复合阻垢剂对CaCO_(3)垢样形成过程的影响及其阻垢性能。利用傅里叶红外光谱(FTIR)对聚合物类阻垢剂添加后形成的白色絮状悬浮物分子结构进行了表征,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了不同阻垢剂添加后形成的CaCO_(3)垢样的形貌和晶体结构。膦酸类阻垢剂阻垢率大于聚合物类阻垢剂。阻垢剂和分散剂复配使用可进一步提高阻垢性能,在阻垢剂用量为30 mg/L,PVA,PBTCA,PASP复配比例为1∶1∶1时,其90℃下8 h后的阻垢率可达92.3%。聚合物类阻垢剂基于羧基和仲酰胺的化学螯合作用来抑制CaCO_(3)垢形成,CaCO_(3)晶型由稳定正六面体部分转化为较不稳定的文石。膦酸类阻垢剂基于诱导晶格畸变来抑制晶体的规则生长,晶粒只沿某特定方向生长,垢样尺度显著减小,形状呈松枝状,疏松而不团聚。膦酸类阻垢剂在CaCO_(3)晶粒形成和生长阶段表现出优于聚合物类阻垢剂的抑制效果,在90℃下具有更优的热稳定性。阻垢剂与分散剂复配协同使用效果更优。复配阻垢剂的添加促使CaCO_(3)垢样形貌朝小尺度及松散化发展,并趋于部分不稳定的晶相生成。