Vol 34 No 9石油化工應(yīng)用第34卷第9期ept.2015PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION2015年9月專論與綜述成垢動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展張蕾,屈撐囤,李彥(西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,陜西西安710065摘要:結(jié)垢是溶液中存在的成垢離子在溶液達(dá)到過飽和狀態(tài)下,結(jié)合生成不溶性的化合物而沉積下來的一個(gè)過程。之前對(duì)于結(jié)垢的研究多是基于熱力學(xué)范疇,而對(duì)垢的沉積過程、結(jié)垢速率及影響因素還是應(yīng)該從動(dòng)力學(xué)角度來分析。垢的生長過程主要分為晶核形成和晶體長大兩個(gè)階段。過飽和度、流速、溫度、表面能等多種因素都會(huì)對(duì)垢的生長產(chǎn)生影響。通過研究各個(gè)因素對(duì)垢的生長速率及垢的形態(tài)的影響,來更深入的掌握垢的生長過程。關(guān)鍵詞:結(jié)垢;結(jié)晶;動(dòng)力學(xué);結(jié)垢速率;影響因素中圖分類號(hào):TE358文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-5285(2015)09-0001-06DO:10.3969/sn1673-5285201509001The research progress of scaling kineticsZHANG Lei, QU Chengtun, LI YanCollege of Chemical Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an Shanxi 710065, China)Abstract Scaling is the process that scale-forming ions in solution under supersaturationstate are combined to generate insoluble compounds and scale deposit. It is based on thethermodynamics category for before scaling research. For the scaling deposition process, thecrystal growth rates and influence factors should be to analyze from the views of kineticsThe main growth process of scaling is divided into induction period, the crystal nucleationand crystal growth. Supersaturation, flow velocity, temperature, surface energy and various factors affecting the growth of the scaling. By studying various factors on the growth rate andmorphology of scaling in order to have a further full view of the growth of scaling depositionKey words: scaling; crystallization; kinetics; growth rate; influence factors所謂垢其實(shí)就是指水中溶解度小的一些鹽離子在穩(wěn)或介穩(wěn)狀態(tài),結(jié)合而生成不溶性的化合物而沉積下一定的物理化學(xué)變化條件下,溶液達(dá)到了過飽和的不來。垢具有晶體結(jié)構(gòu),有固定的晶格現(xiàn)在對(duì)垢的探討中國煤化工CNMHG收稿日期:201507-15基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào):21376189。作者簡介:張蕾,女(1990),碩士研究生,郵箱: sddyzh@163com。石油化工應(yīng)用2015年多是從結(jié)晶問題的方向來研究。溶液的溫度、過飽和離子或分子形成晶格,通常簡化整合為容積擴(kuò)散和融度、離子活度、界面張力(表面能)活化能是影響結(jié)垢合離子或分子通過邊界層形成晶格兩個(gè)主要過程。容的重要因素習(xí)其中,溶液的過飽和度是考慮成垢問題積擴(kuò)散是溶質(zhì)分子從主體溶液傳遞至固體表面的過時(shí)一個(gè)最重要的因素。結(jié)垢熱力學(xué)的研究只是確定了程,其晶體的生長是由本體溶液和固-液界面間的濃度成垢溶液的平衡狀態(tài),對(duì)于垢的生長速率、生長過程及差控制,因此很可能是由傳質(zhì)速率決定(即擴(kuò)散控制),影響因素,則還需要分析研究其動(dòng)力學(xué)特征。通過對(duì)結(jié)融合離子或分子通過邊界層形成晶格可以看作一個(gè)化垢過程的動(dòng)力學(xué)研究,可以加深對(duì)結(jié)垢過程的認(rèn)識(shí),有學(xué)反應(yīng),因此很可能是由化學(xué)反應(yīng)速率決定(即反應(yīng)控助于探索減緩及抑制結(jié)垢的新方法。制)Al Nasser發(fā)現(xiàn)材料表面結(jié)垢的初期主要是亞微1垢的生長過程粒的晶體覆蓋在其表面,晶體的生長速率與鈣離子濃度成對(duì)數(shù)關(guān)系,并且垢的聚集體主要是由小于5μm過飽和溶液中陰、陽離子之間相互作用形成離子的細(xì)核構(gòu)成。周利民網(wǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CaSO4,2HO晶體生長對(duì),當(dāng)過飽和度較高時(shí),離子對(duì)的增多,聚集形成粒徑速度與粒徑密切相關(guān),而且主要與縱向粒徑相關(guān),不遵較大的粒子,這些粒子會(huì)處于“形成-溶解-再形成”的循L定律。大粒徑晶體生長較快粒徑越小,生長速動(dòng)態(tài)平衡中。聚電解質(zhì)會(huì)吸附在這些粒子的表面處于度越慢。研究表明晶體動(dòng)力學(xué)決定晶體生長速率,而晶種動(dòng)力學(xué)平衡狀態(tài),從而對(duì)它的生長及溶解過程產(chǎn)體生長速率決定晶體的形貌,形貌特征決定晶體的性生影響。當(dāng)達(dá)到一定過飽和度時(shí)溶液中就開始出現(xiàn)一質(zhì)。當(dāng)晶體生長速率較快時(shí),晶體界面具有較大的表面些不易溶解、體積較大的固體成核粒子,這就形成了晶能,生長的動(dòng)力較高。而根據(jù)布拉維法則,結(jié)晶沿著面核。晶核會(huì)在溶液中繼續(xù)穩(wěn)定生長并最終形成垢。一般網(wǎng)密度小的晶棱和頂角方向生長,所以晶體易長成細(xì)垢的生長過程最主要的是晶核形成和晶粒長大兩個(gè)階長的柱狀和針狀。從動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)角度看,較高濃段。而晶核的生成、晶粒的長大以及最初在接觸表面附度、pH值和材料表面自由能導(dǎo)致較高的晶體生長動(dòng)力著的過程構(gòu)成了結(jié)垢的誘導(dǎo)期,結(jié)垢誘導(dǎo)期明顯大于和能量,例如對(duì)CaCO3而言,針狀文石和方解石更易形結(jié)晶誘導(dǎo)期。在經(jīng)過結(jié)垢誘導(dǎo)期之后,結(jié)垢速率明顯會(huì)成,尤其方解石相最多四。有很大提高。1.3結(jié)垢誘導(dǎo)期1.1晶核形成許多過飽和的溶液并不會(huì)立刻結(jié)垢,而是在結(jié)垢晶核的形成有初級(jí)成核和二次成核兩種形式。其前先形成一種亞穩(wěn)定狀態(tài)的溶液。形成過飽和溶液中初級(jí)成核又分為自發(fā)形成的均相成核和由微粒誘發(fā)到出現(xiàn)第一個(gè)可以被檢測到的垢晶體之間的時(shí)間,就形成的非均相成核。對(duì)于微溶鹽來說,初級(jí)形核是主要叫做該垢物的結(jié)垢誘導(dǎo)期的形核機(jī)制。由于非均相成核是因?yàn)殡s質(zhì)微粒的存在晶核形成后會(huì)吸附在凹凸不平的粗糙表面,并以而降低成核的勢能,從而加快晶核的生成。因此,與均其為中心不斷長大。剛開始形成的晶核是彼此獨(dú)立的,相成核相比,非均相成核時(shí)的過飽和度相對(duì)較低,形成隨后晶核會(huì)越長越大,同時(shí)又有新的晶核在未被覆蓋的顆粒粒徑相對(duì)較大。的表面上生成。當(dāng)整個(gè)表面覆蓋了一層極薄的結(jié)晶層般的結(jié)垢環(huán)境都是比較復(fù)雜的多相體系,這為時(shí),便是結(jié)垢誘導(dǎo)期的終點(diǎn)?；诮?jīng)典的均相成核理垢的生長提供了足夠的相界面和雜質(zhì)微粒,并且垢的論,誘導(dǎo)期與飽和指數(shù)平方的倒數(shù)相關(guān)并且均相成核均相成核過程較少發(fā)生,普遍存在的是非均相成核的相關(guān)斜率是溫度和表面張力的函數(shù):成垢過程。當(dāng)顆粒的比表面積增大,新增加的表面積能loga≈BC減小異相成核能量位壘而易于成核,因而晶核數(shù)目顯著增大,沉淀和聚集速度加快。其中:斜率B是溫度和表面張力的函數(shù);C是常數(shù)12晶體長大Bo VnNf當(dāng)穩(wěn)定的晶核(即大于臨界尺寸的晶粒)在溶液體中國煤化工系中形成,在過飽和度的驅(qū)動(dòng)下可以生長成為可見的其中:CNMH溫度;Vn是晶體的晶體,該過程稱為晶體生長。晶體生長需要通過一系列摩爾體積f是異相成核的校正因子;B是形狀因子。連續(xù)的步驟:容積擴(kuò)散、表面吸附、表面反應(yīng)最后融合由此可以看出多種因素都會(huì)對(duì)結(jié)垢誘導(dǎo)期有顯著影第9期張蕾等成垢動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展響,從而影響著垢的生長。李宏偉根據(jù)不同溫度和飽態(tài)下,碳酸鈣在不銹鋼表面的結(jié)垢動(dòng)力學(xué)。并且獲得了和度下的結(jié)垢誘導(dǎo)期,通過作圖得出誘導(dǎo)期ta與S可以預(yù)測碳酸鈣沉積厚度的動(dòng)力學(xué)模型。 Al Nasser等嗎的線性關(guān)系曲線。由圖中的截距和斜率分別得到化學(xué)通過在線圖像技術(shù)實(shí)時(shí)在線觀測了CaCO3的成垢過動(dòng)力學(xué)參數(shù)和熱動(dòng)力學(xué)參數(shù),計(jì)算出誘導(dǎo)期t。延長程,利用矩估計(jì)法來確定晶體的大小進(jìn)而獲得晶體的結(jié)垢誘導(dǎo)期可以在一定程度上減緩結(jié)垢,所以應(yīng)該從生長速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了較精確的誘導(dǎo)期和成核動(dòng)多方面加深對(duì)誘導(dǎo)期的研究。力學(xué),驗(yàn)證了溶液濃度及溫度對(duì)晶核形成和晶體生長速率的影響。S.K"提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式,可以確定碳2結(jié)垢動(dòng)力學(xué)酸鈣晶體成核誘導(dǎo)期的大小,這樣就可能在溫度和過飽和度都較寬泛的范圍內(nèi),計(jì)算出碳酸鈣成核的表面通過研究考察垢的成核生長聚集以及各種因素自由能和活化能。 Christopher分別研究10℃、25℃、對(duì)垢生長的影響,得到結(jié)垢過程的動(dòng)力學(xué)方程即反應(yīng)40℃時(shí),不同過飽和度下文石的沉積速率情況,最終速率方程以及反應(yīng)速率常數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)結(jié)合結(jié)晶速得出了沉積過程的反應(yīng)級(jí)數(shù)和速率常數(shù)。結(jié)果顯示,同率方程的表示,以鈣垢為例結(jié)垢速率也可以表示為溫度下不同過飽和度的反應(yīng)級(jí)數(shù)變化較小,沉積速(3)率明顯增大;溫度升高15℃,速率常數(shù)將增加半個(gè)數(shù)式中:k-反應(yīng)速率常數(shù);C,時(shí)刻Ca2的濃度;a-量級(jí);最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的文石結(jié)晶成核的活化能為反應(yīng)級(jí)數(shù)。71.2 kJ/mol又因?yàn)?dc3結(jié)垢速率的影響因素d t當(dāng)(3)、(4)式兩邊取對(duì)數(shù)時(shí):結(jié)垢的成因直接與過飽和度、流體流動(dòng)速度、溫度pH值、表面能溶液組分等參數(shù)相關(guān)。這些參數(shù)對(duì)lgr=-1g- A=Igk +algCA(5)晶核生成速率和晶粒長大速率都產(chǎn)生一定的影響由(5)式可知,g與lgC呈線性關(guān)系,直線的斜率31溶液過飽和度的影響即為反應(yīng)的級(jí)數(shù)a,截距為1gk,進(jìn)而可求得反應(yīng)的速溶液中難溶鹽離子活度積與其溶度積的比值即為率常數(shù)k。結(jié)晶成核與生長是相對(duì)獨(dú)立,又相互聯(lián)系、溶液的過飽和度,它的大小可以直接體現(xiàn)結(jié)垢的推動(dòng)相互影響的相繼發(fā)生又同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)動(dòng)態(tài)過程。所力。過飽和度的大小直接影響著晶體生長速率與晶核以對(duì)于晶核形成和晶體生長這兩個(gè)過程,可以分別獲粒數(shù)密度,從而影響著誘導(dǎo)期的長短、晶體的生長和晶得不同的反應(yīng)速率方程。但由于反應(yīng)過程受多種因素體形態(tài)、成垢速率等。的影響,結(jié)垢動(dòng)力學(xué)方程有多種表達(dá)形式,但每一個(gè)方Kazi等就指出,增加起始溶液濃度使過飽和度程都有一定的限制條件,還沒有完全統(tǒng)一的表達(dá)。增大可以強(qiáng)化硫酸鈣沉淀,這是由于邊界層結(jié)晶數(shù)目張小霓等叫采用監(jiān)測溶液電導(dǎo)率的方法,研究了會(huì)因此增加并且換熱表面對(duì)污垢的吸附力也會(huì)因此增CaCO3的結(jié)垢速率。實(shí)驗(yàn)表明,晶核形成速率和晶粒長大。古昕在原子力顯微鏡下觀察,利用計(jì)算機(jī)軟件大速率可以用一級(jí)反應(yīng)方程來表示。曹宗侖等采用SPP處理后,發(fā)現(xiàn)晶核數(shù)與晶核面積隨著過飽和度的pH法研究caco3在NaC溶液中的結(jié)垢動(dòng)力學(xué),采用增大而增加。但也有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)液相中caCO3的過飽以過飽和度為自變量的 Davies and Jones(D)速率方和度提高到晶體能自動(dòng)析出時(shí),發(fā)生在溶液內(nèi)部的程來表征CaCO3結(jié)垢動(dòng)力學(xué),得到了反應(yīng)速率常數(shù)、反CaCO3沉積將導(dǎo)致caCO3結(jié)垢速率降低。此外,過飽應(yīng)級(jí)數(shù)與體系離子強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。楊善讓等叫自和度對(duì)碳酸鈣的晶型也有很大的影響。Hu和Deng2"就主研制的模擬實(shí)驗(yàn)檢測裝置可在線檢測滴定過程中溶發(fā)現(xiàn)在較高的過飽和度條件下,容易形成方解石,而文液Ca2、CO3等離子濃度、CaCO3成核速率、生長速率、石傾向于在較低的過飽和度條件下形成。反應(yīng)級(jí)數(shù)等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明電導(dǎo)滴定中的CaCO3生成32溫度的V凵中國煤化工反應(yīng)屬于擴(kuò)散控制反應(yīng),其反應(yīng)級(jí)數(shù)為分?jǐn)?shù)。溫度的變CNMHG后沉積。首先,溫Feth-Alah等叫通過旋轉(zhuǎn)圓盤電極( Rotating Disk度可以從根本上影響反應(yīng)速率常數(shù)。其次,礦物質(zhì)的溶Electrode,RDE)裝置研究了在24℃和70℃的湍流狀解和平衡分布(離子活度積)也受溫度的影響,溫度的石油化工應(yīng)用2015年第34卷變化造成組分的變化從而產(chǎn)生推動(dòng)力促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)同時(shí)間段里,流速越小,成核數(shù)目也越多。這是由于流生阿。通常情況下,溫度升高使飽和度增大,晶體的成核速越小,能夠提供成核的空間越大。值得注意的是,速率會(huì)明顯變大,結(jié)垢速率加快,并且影響著晶體顆粒當(dāng)研究流速對(duì)換熱表面結(jié)垢的影響時(shí),結(jié)垢速率對(duì)換的大小。熱表面溫度的變化是很敏感的,但大多數(shù)研究并未考劉秉鉞研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度過高時(shí),鈣結(jié)垢現(xiàn)象就慮將換熱表面溫度控制恒定。當(dāng)增大流體流速,結(jié)垢速變得非常嚴(yán)重。鈣結(jié)垢的速率是隨著溫度的增加而迅率雖然降低了,但換熱表面的溫度也是降低的所以這速增加的。因?yàn)闇囟仍黾?8℃-39℃,結(jié)垢速率就加并不能單純地認(rèn)為是由流速變化所致。倍。徐志明等四研究表明,當(dāng)換熱管的壁溫升高時(shí),將3.4表面能影響導(dǎo)致污垢沉積率、剝蝕率及凈沉積率的增加。楊善讓直以來,學(xué)者們普遍認(rèn)為換熱表面的表面自由等四發(fā)現(xiàn),換熱表面溫度的升高會(huì)促進(jìn)垢內(nèi)部的附加能低,是可以減輕污垢的粘附。張仲彬等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)晶體化過程,改變晶體的生長速率,并增強(qiáng)沉積物的強(qiáng)增大系統(tǒng)界面能或材料表面能,即降低材料表面附著度。曾玉彬等研究碳酸鈣晶體的形成過程時(shí)發(fā)現(xiàn),晶力時(shí),污垢誘導(dǎo)期將會(huì)縮短、結(jié)垢量增大。銅對(duì)催化核生成速率K1與晶粒長大速率常數(shù)K2都隨溫度的增Ca2和CO32結(jié)合形成離子鍵的能力較強(qiáng),但由于表面大而增大,并且晶K1的增大幅度大于K2。這是因?yàn)闇匚锢砦侥芰τ胁町愃栽谙嗤瑮l件下,垢顆粒對(duì)黃度升高,使成垢離子獲得能量提高了Ca2和CO32的有銅表面的粘附能力比紫銅低很多叫。材料還會(huì)影響晶效碰撞,加劇了反應(yīng)的速度。并且K2很大,使晶核在形型的種類,這也是因?yàn)椴牧系谋砻婺懿煌?。若在材料表成瞬間后就進(jìn)入晶粒長大過程。面涂抹特制的涂料,就可以增加材料的表面能,減緩垢3.3流速的影響的生成液流形態(tài)、流速及其分布都會(huì)對(duì)結(jié)垢產(chǎn)生影響。而但有些學(xué)者發(fā)現(xiàn)雖然低表面能表面具有良好的抗液流形態(tài)還受液體流速和液流路徑變化的影響門,因此垢性能,但表面能與污垢之間不存在單一的線性關(guān)系,流速對(duì)垢的生長過程影響較大也就是說,并不是表面自由能越低防垢性能就越好。當(dāng)晶體在流體中受到碰撞時(shí),流體邊界層中的剪 Foster研究了CaSO4污垢在銅、鋁、PTFE、St、Ms(A)、應(yīng)力會(huì)將附著于晶體表面的粒子掃落,此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大FEP、 PFA Ms(B)和DLC表面上誘導(dǎo)期的長短,結(jié)果表量碎片而形成新的晶核。增大速度,可強(qiáng)化晶體與外部明表面自由能和污垢誘導(dǎo)期之間并不存在確定的關(guān)物體間的碰撞和提高流體邊界層中的剪應(yīng)力,加劇沉系。劉天慶等研究發(fā)現(xiàn),生物污垢形成的誘導(dǎo)期并不淀晶體凝聚,促使晶核快速形成,結(jié)垢沉積速率增大,會(huì)因材料與生物污垢之間界面能的變化而呈一定的規(guī)相應(yīng)地結(jié)垢誘導(dǎo)期也就縮短;但同時(shí)由于晶粒間的碰律性。撞接觸和吸附,又可能導(dǎo)致晶核間的聚集減少晶核數(shù)35pH值的影響量,成核速率減小,抑制了垢層的生長,結(jié)垢誘導(dǎo)期也研究碳酸鈣成垢時(shí)發(fā)現(xiàn),酸性條件下結(jié)垢趨勢被就相應(yīng)延長。在結(jié)晶成核過程中,這兩方面的過程同時(shí)削弱,而堿性條件下結(jié)垢趨勢加強(qiáng),并且酸對(duì)結(jié)垢的削作用,影響結(jié)晶成核速度。在一定條件下,在一定范圍弱作用比堿對(duì)結(jié)垢的促進(jìn)作用要強(qiáng)。pH值的升高增內(nèi)增加速度,可提高傳質(zhì)速度,增大生長速率,但當(dāng)傳大了溶液體系的能量和體系釋放自由能的動(dòng)力,使更質(zhì)速度達(dá)到一定程度后,進(jìn)一步增加強(qiáng)度傳質(zhì)速度的多的Ca2和CO2達(dá)到成核自由能促進(jìn)生成新的晶核增加極為有限,此時(shí),由于解吸和溶液剪應(yīng)力作用造成使更多的文石釋放能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐W。水溶液中的的掃落作用,反而可使晶核的生長速度減小四。pH值升高,也會(huì)使碳酸氫鹽更容易轉(zhuǎn)化成碳酸鹽有amme等研究了二氧化鈦顆粒在不銹鋼波利于碳酸鈣垢的生成。這是因?yàn)閞的升高推進(jìn)了溶換熱器中的結(jié)垢特性。實(shí)驗(yàn)表明:污垢熱阻曲線呈液中的電離平衡向形成CaCO3分子一側(cè)移動(dòng),并且增漸近型,流速對(duì)初始沉積速率的影響明顯。同時(shí)還會(huì)影大溶液中雜質(zhì)和材料表面分子的活性,提高了過飽和響漸近熱阻值。Tae等研究發(fā)現(xiàn)注入水溫度和流體流度,從而提高了均相和異相成核率。除此之外,pH值對(duì)速極大程度的影響垢晶的生長過程,且湍流狀態(tài)下注碳酸鈣的晶中國煤化工陽在Ca2和CO2溶入水與管壁相互作用較之層流狀態(tài)下更大,提供垢晶液體系中,CNMH成文石;pH小于更大的成核空間。但也有研究認(rèn)為隨著流速的增大,流11且溫度低于7℃時(shí),可以獲得接近純的方解石;在態(tài)由層流轉(zhuǎn)向湍流,垢晶的成核速率逐步減小,且在相58℃時(shí),pH低于10的條件下能獲得接近純的文石。第9期張蕾等成垢動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展但也有研究認(rèn)為CaCO結(jié)垢量會(huì)隨pH值得升高(13)1-3.降低,這是因?yàn)閜H值升高,提高了溶液中雜質(zhì)的活[2 Christina perdikouni christine v.pui, Argyrios Kasiopta性,并且溶液均相成核率比表面異相成核率增大更多。Andrew Putnis. An Atomie Force Microscopy Study of the所以溶液中晶核會(huì)快速生長而使界面CaCO3濃度迅Growth of a Calcite Surface as a Function of Calcium/Total速降低,導(dǎo)致表面晶核不能依靠表面反應(yīng)充分生長而Carbonate Concentration Ratio in Solution at Constant Super-saturation[J]. Crystal Growth and Design, 2009, 9(10): 4344-尺寸變小,從而結(jié)垢量減435036溶液組分的影響[3] Christopher S. Romanek, John W.Morse, Ethan LGrossman當(dāng)溶液組分相對(duì)復(fù)雜時(shí),不僅含有成垢離子,還可Aragonite Kinetics in Dil-ute Solutions [J]. Aquatic Geo-能含有其它鹽離子、有機(jī)物溶質(zhì)或顆粒狀的雜質(zhì),這對(duì)chemistry,2011,17(4-5):39-356.結(jié)晶都會(huì)產(chǎn)生一定影響。雜質(zhì)改變結(jié)晶過程的條件,導(dǎo)[4]姜科,誘導(dǎo)結(jié)晶法回收和去除氟化鹽工業(yè)廢水中的氟[D致結(jié)晶過程中活化能的變化,從而改變晶體的生成速中南大學(xué),2014率以及晶體的外形。[5] Al Nasser, Waleed N, Al Salhi, Fahad H. Kinetics determi-Busenberg等發(fā)現(xiàn),SO42和Na·也能被吸收進(jìn)入 nation of calcium carbonate precipitation behavior by inline方解石的晶格,同樣也會(huì)造成方解石的溶解度增加,從techniques[J ].Powder Technology, 2015, (270): 548-560而延長了它的結(jié)垢誘導(dǎo)期。李軍等在二水物濕法磷[6]網(wǎng)利民,金解云二水硫酸鈣結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究(東華理工酸生產(chǎn)工藝條件下,發(fā)現(xiàn)A對(duì)CaSO42H2O的結(jié)晶動(dòng)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,(4):378-3力學(xué)結(jié)晶習(xí)性有較大影響。當(dāng)A的濃度超過1%時(shí),[7]盛健張華,趙萍,等.60℃靜態(tài)時(shí)碳酸鈣析晶污垢初始階段生長機(jī)理[J.高校化學(xué)工程學(xué)報(bào),2014,(3):542-548.成核速率急劇升高,當(dāng)A濃度達(dá)到3%時(shí),成核速率[8] EStamatakis. Study of Calcium Carbonate Precipitation in the達(dá)到最大值;再增大A3濃度,成核速率又有所下降,Near-Well Region Us-ing 47 Caas Tracer [R].SPE Inter-而成長速率則表現(xiàn)出相反的趨勢。曾玉彬等研究發(fā)national Symposium on Oilfield Scale, 2004現(xiàn)當(dāng)溫度、濃度條件相同時(shí),CaCO3過飽和溶液中離[9] Chunfang Fan,AmyT: Kan. Quantitative Evaluation of Calci-子強(qiáng)度會(huì)隨著鹽度的增加而增大,使Ca2和CO32活度 um Sulfate Precipitation Kinetics in the Presence and Ab-下降,降低了成垢離子間的有效碰撞減小了成核率。sence of Scale Inhibitors [J].SPE Jourmal, 2010, 15(4 ) 977988.4結(jié)語[10]李宏偉,李洪建,劉攀峰CaCO3結(jié)垢誘導(dǎo)期及其影響因素研究[]斷塊油氣田,2009,(2):11113由于垢的沉積過程十分復(fù)雜,還需要對(duì)其機(jī)理及[1]1張小霓,于萍,羅運(yùn)柏溶液電導(dǎo)率法對(duì)碳酸鈣結(jié)晶動(dòng)力動(dòng)力學(xué)的深入認(rèn)識(shí),在研究問題時(shí):(1)對(duì)結(jié)垢過程中學(xué)的研究[J應(yīng)用化學(xué),2004,(2):187-191的一些影響因素是經(jīng)驗(yàn)性的,并且沒有得到統(tǒng)一意見;[12】曹宗倉陳進(jìn)富何紹群,劉亞,盧春喜高礦化度油田采(2)現(xiàn)有工作多是以一種結(jié)垢物為研究對(duì)象,而對(duì)實(shí)際出水中的碳酸鈣結(jié)垢動(dòng)力學(xué)[J中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然生產(chǎn)中遇到的多種結(jié)垢物組成的混合垢的研究較少;科學(xué)版),2008,32(4132-135.(3)對(duì)于結(jié)垢而言結(jié)垢過程與結(jié)晶學(xué)晶體生長密切桕[13]楊善讓,曹生現(xiàn)陳立軍,于明樂,孫偉華,徐志明基于電關(guān),而從材料晶體結(jié)晶學(xué)的角度來研究污垢在材料表導(dǎo)滴定法的碳酸鈣成垢誘導(dǎo)期實(shí)驗(yàn)研究[].工程熱物理面上的形成與附著機(jī)理仍有待深入探索。為此還需進(jìn)學(xué)報(bào),2008,(9):1577-1580[14] Feth-Allah Setta A Surface Kinetic Scaling Model for Ca-行更廣泛的實(shí)驗(yàn)研究來認(rèn)識(shí)不同條件下結(jié)垢的本質(zhì)規(guī)CO, on a Stainless Steel S-uMface [R].CORROSION, 2012律,進(jìn)一步尋找影響晶體粒度和形狀的主要因素探索[15] W N Al Nasser, A Shaikh,C. marissa, M. Hounslow and更多條件下各種組合垢的成核動(dòng)力學(xué),也為阻垢劑的A D.Salman Determini -ng kinetics of calcium carbonate開發(fā)研究奠定基礎(chǔ)。precipitation by inline technique [J].Chemical EngineerinScience,2008,63(5):1381-1389.參考文獻(xiàn)[16]S.KMaLave nn. Kulov. Kinetics[1] Tsigabu A Gebrehiwet, George D Redden, Yoshiko Fujita中國煤化工energy- on of crystallizationMikala S Beig and Robert W Smith. The Effect of the COCNMHG hardness ions[J]to Ca+ lon activity ratio on calcite precipitation kineti-csTheoretical Foundations of Chemical Engineering, 2013, 47Sr+partitioning [J].Geochemical Transactions,2012(5):505-523石油化工應(yīng)用2015年第34卷[17] Christopher S Romanek, John W.Morse, Ethan L GrossmanCO, fouling with a micro-scopic imaging Technique[J ].InAragonite Kinetics in Dil-ute Solutions [J].Aquatic Geotemational Journal of Heat and Mass Transfer, 2002, 45 (3 ):chemistry,201l,17(4-5):339-35697-607[18 S.N. Kazi,GDuy, X D Chen Mineral scale formation and30]張仲彬,徐志明,年振波,等表面特性和流動(dòng)特性對(duì)結(jié)垢mitigation on metals and a polymeric heat exchanger sur-誘導(dǎo)期影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào),2009,(1):face [J]Applied Thermal Engineering, 2010, 30(14-15)144-146[31]盛健,張華,趙萍.不同水質(zhì)下銅表面CaCO3污垢初始階[19]古昕二氧化碳驅(qū)采出水中結(jié)垢機(jī)理研究[D.華中科技大段生長特性[J熱能動(dòng)力工程,2013,(2):196-201+221.學(xué),2011.[32] Geddert Timo, Augustin Wolfgang Scholl Stephan. Influ[20]王睿.動(dòng)靜態(tài)研究體系中CaCO3沉積規(guī)律的理論分析及ence of Surface Defects and aging of Coated Surfaces on實(shí)驗(yàn)研究[J]水處理技術(shù),200026(1):36-41.Fouling Behavior [J]. Heat Transfer Engineering, 2011, 32[21]Hu Zeshan, Deng Yulin. Synthesis of needle-like aragonite(3-4)300-306from calcium chloride and sparingly soluble magnesium [33] Forster M, Augustin W. Influence of the adhesion force crys-carbonate[J].Powder Technology, 2004, 140(1): 10-16ta/heat exch-anger surface on fouling mitigation[J 1.Chem[22]劉秉鉞制漿黑液的堿回收[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社ical Engineering and Processing: Process Intens -ification2006:81-861999,38(4:449-461[23]徐志明,張一龍,徐欣,等溫度及濃度對(duì)析晶污垢沉積特[34]劉天慶,李香琴,等表面材料性質(zhì)對(duì)生物垢形成過程的性影響的模擬研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,(35):影響[J]大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2002,42(2):173-1806263-6270[35] Yida Liu, Yong Zou, Liang Zhao, Wen Liu, Lin Cheng. In[24]楊善讓,徐志明,孫靈芳換熱設(shè)備的污垢與對(duì)策[M北vestigation of adhesion of CaCO, crystalline fouling on京:科學(xué)出版社,2004stainless steel surfaces with different roughness [J].Inter-[25]曾玉彬,李慧敏,牛慶華,傅紹斌高鹽度水中碳酸鈣結(jié)晶nati-onal Communications in Heat and Mass Transfer速率常數(shù)影響因素研究[J]江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào),2001,232011,38(6):730-73(2):536 Clifford Y. Tai, F B. Chen. Polymorphism of CacO, precipi-[26]涂乙,汪偉英,吳萌,管麗,于萌注水開發(fā)油田結(jié)垢影響tated in a constant comp-osition environment[J].American因素分析[J油氣儲(chǔ)運(yùn),2010,(2):97-99+109+74.Institute of Chemical Engineers, 1998, 44(8): 1790-1798[27]蘇毅,羅冬梅,李國斌,胡亮,李滬萍.黃磷爐渣浸出液制「37] Eurybiades Busenberg,L. Niel Plummer. Kinetic and ther-備硫酸鈣結(jié)晶動(dòng)力學(xué)[J]化學(xué)工程,2014,(4):27-30modynamic factors controlli-ng the distribution of SO4 - and[28] Grandgeorge, S, Jallut, C, Thonon, B. Particulate foulingNa' in calcites and selected aragonites [J].Geochimica etcorrugated plate heat exchangers. Global kinetic and eqCosmochimica Acta, 1985. 49(3):713-725Chemical Engineering Science,1998,53[38]李軍,王建華,等AP對(duì)二水硫酸鈣結(jié)晶動(dòng)力學(xué)影響的研(171998究[門]成都科技大學(xué)學(xué)報(bào),1996,(2):52+54-59[29 Won Tae Kima, Cheolho Baia. Young I. Cho. A study of Ca烷基化廢酸回收裝置試車成功近日,由南化集團(tuán)研究院自主設(shè)計(jì)的安徽泰合森二氧化硫轉(zhuǎn)化率、三氧化硫吸收率等均到達(dá)原設(shè)計(jì)值能源有限公司廢酸回收單元裝置一次投料試車成功。生產(chǎn)排放的中國煤化工度小于每立方米該裝置用于處理烷基化裝置外排廢硫酸,年處理100毫克,遠(yuǎn)CNMH,國內(nèi)已有數(shù)十廢酸能力為4萬t,年產(chǎn)34萬t濃度為98%的硫酸,套裝置采用該工藝,均已順利投入便用。為烷基化裝置循環(huán)利用。該裝置的廢硫酸回收利用率(摘自中國化工信息2015年第33期)