CN101560022A - 复合缓蚀阻垢剂 - Google Patents

Abstract

一种复合缓蚀阻垢剂，由有机膦酸15％～30％、丙烯酸或丙烯酸共聚物10％～20％、聚马来酸2％～10％、唑类衍生物1％～3％、多元有机胺磺酸盐15％～30％、二甲基甲酰胺或酒精2％～6％、水20％～35％质量配比的原料制成。本发明复合缓蚀阻垢剂用于中水作为循环冷却水的系统，能够解决中水循环水对设备造成的腐蚀，铜材腐蚀速率低于国家标准0.005mm/a，不会产生由于磷酸盐沉淀而带来的设备结垢，相对同类缓蚀剂用量较少，可起到缓蚀阻垢效果，操作简单、方便快捷、安全高效。

Description

复合缓蚀阻垢剂

技术领域

本发明涉及循环冷却水用高效复合缓蚀阻垢剂。尤其是中水作为循环冷却水，在氯根大，高PH的循环冷却水系统中使用的缓蚀阻垢剂。

背景技术

我国是一个水资源严重匮乏的国家，是世界13个贫水国之一，其中18个省、市、自治区的人均水资源低于联合国可持续发展委员会审议的人均占有水资源2000m³，10个省市自治区低于1000m³的生存起码线，据预测，2010年全国总供水能力为(6.2～6.5)×1011m³总需求水量7.3×1011m³，供需缺口近1×1011m³。供水的严重不足必将影响正常的生产生活，影响经济的发展，循环冷却水是工业用水的大户，在电力行业中，循环冷却水的用量占企业用水总量的50-90％。一台装机容量1000MW的火电汽轮机组，循环冷却水量约35～45m³/s，接近于目前排入日本东京市区10个污水处理厂的污水总量5×10⁶m³/d。由此可见，电厂循环水对水资源的消耗是巨大的，近20余年来，我国火电装机容量有了高速发展，2002年已有装机容量3.6亿kw预计到2020年，中国发电装机容量应该到9～10亿kw，年均增长率5.3～5.9％，随着火电装机容量迅速增长，其循环冷却水对水资源消耗需求必将迅速增长。

为了缓解水资源短缺和经济增长的矛盾，中水作为宝贵的水资源进入研究者的视野。中水主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准后，可在一定范围内重复使用的非饮用水，其水质介于自来水与排污水之间，中水是水量稳定供给可靠的一种潜在水资源，它的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、解决城市水资源短缺的有效途径。中水回用不但可以相应降低对水环境的污染负荷，同时实现了污水的资源化，从全国来讲，每年要回用中水数量是巨大的，预计2010年将达到560亿吨。把中水用做电厂循环冷却水，不仅可以扩大中水回用规模，而且还也可以为电厂冷却水提供一个水质稳定、水量充足的水源，一举两得。但由于中水的硬度、碱度、有机物等含量较高，进入循环水系统后，随着水中的杂质的浓缩，致使循环水系统发生结垢、腐蚀和生物污垢等突出问题。中水作为循环冷却水以后，系统中的结垢腐蚀倾向大大增强。为了抑制循环水中细菌生长，使用大量杀菌剂；为了防止系统腐蚀和结垢，采取的方法很多，如投加石灰的混凝沉淀法，离子交换法，膜处理法，反渗透法，或者通过投加大量水质稳定剂以防止循环水系统的结垢腐蚀。采用这些方法能防止中水结垢，但所用的阻垢剂中含有许多有机或无机的酸性、碱性物质，并且大分子有机磷产品含磷，污染环境，也会不同程度地对设备造成腐蚀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述阻垢缓蚀剂的缺点，提供一种对水冷却系统设备腐蚀性小且对环境污染较小的复合缓蚀阻垢剂。

解决上述技术问题采用的技术方案是由下述质量百分比的原料制成：

有机膦酸                   15％～30％

丙烯酸或丙烯酸共聚物       10％～20％

聚马来酸                   2％～10％

唑类衍生物                 1％～3％

多元有机胺磺酸盐           15％～30％

二甲基甲酰胺或酒精         2％～6％

水                         20％～35％

上述的有机膦酸盐为活性组分为60％的羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸中的任意一种或两种；丙烯酸共聚物是分子量为2000～10000固含量为30％的聚丙烯酸、分子量为2000～10000固含量为30％的丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、分子量为2000～10000固含量为30％的丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种；聚马来酸是分子量为400～800固含量为48％的水解马来酸酐；唑类衍生物为苯并三氮唑、甲基苯丙三氮唑中的任意一种；多元有机胺磺酸盐是活性组分为50％的乙二胺四亚甲基磺酸盐、活性组分为50％的二亚乙基三胺五亚甲基磺酸盐、活性组分为50％的三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐的任意一种，由西安石油大学提供。

制备本发明复合缓蚀阻垢剂的优选质量配比的原料为：

有机膦酸                20％～30％

丙烯酸或丙烯酸共聚物    15％～20％

聚马来酸            2％～8％

唑类衍生物          1％～2％

多元有机胺磺酸盐    15％～30％

二甲基甲酰胺或酒精  2％～5％

水                  20％～30％

制备本发明复合缓蚀阻垢剂的最佳质量配比的原料为：

有机膦酸                25％

丙烯酸或丙烯酸共聚物    20％

聚马来酸                5％

唑类衍生物              2％

多元有机胺磺酸盐        18％

二甲基甲酰胺或酒精      4％

水                      26％

上述复合缓蚀阻垢剂的制备方法如下：

有机膦酸、丙烯酸或丙烯酸共聚物、聚马来酸、二甲基甲酰胺或酒精、水搅拌混合，再加入已溶解的唑类衍生物，制备成复合缓蚀阻垢剂。

本发明的配比中采用的多元有机胺磺酸盐，同日常用的水处理剂比较，它的配位性好，防止碳酸钙，磷酸钙沉积效果优良，阻碳酸钙，磷酸钙效果好，加入了磺酸基，兼具缓蚀作用，降低了磷，有利于环保，适用范围广泛，作为阻垢分散剂，可与一般有机磷酸盐复合使用，协同效果好。

当循环水冷却水系统中使用铜材设备，本发明的复合缓蚀阻垢剂还含有唑类衍生物作为铜材缓蚀剂。本发明复合缓蚀阻垢剂特别适用于中水作为循环冷却水系统应用。可解决中水作为循环冷却水情况下系统的结垢问题，并且可大大缓解由于中水而引起的腐蚀。

本发明复合缓蚀阻垢剂用于处理循环冷却水时，缓蚀与阻垢性能均良好。本发明复合缓蚀阻垢剂用于循环冷却水系统正常运行时，浓度为3～15mg/l，达到阻垢的效果，优选为6～10mg/l，与现有的杀菌剂兼容性好，在长期氯离子较大，硬度、碱度较大的情况下，能很好的解决循环冷却水系统设备易腐蚀的问题。

本发明复合缓蚀阻垢剂用于中水作为循环冷却水的系统，能够解决中水循环水对设备造成的腐蚀，铜材腐蚀速率低于国家标准0.005mm/a；不会产生由于磷酸盐沉淀而带来的设备结垢；相对同类缓蚀剂用量较少，可起到缓蚀阻垢效果；操作简单，方便快捷，安全高效。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本法明不限于这些实施例。

实施例1

以制备复合缓蚀阻垢剂所用的原料100g为例及其质量配比如下：

羟基亚乙基二膦酸              25g

聚丙烯酸                      20g

水解聚马来酸酐                5g

苯并三氮唑                    2g

三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐    18g

酒精                          4g

水                            26g

上述的聚丙烯酸的分子量为2000～10000、固含量为30％，水解聚马来酸酐的分子量为400～800、固含量为48％，羟基亚乙基二膦酸的活性组分为60％，，三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐的活性组分为50％。

其制备方法如下：

将羟基亚乙基二膦酸、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐、酒精、水搅拌混合，再加入已溶解的苯并三氮唑，制备成复合缓蚀阻垢剂。

实施例2

以制备复合缓蚀阻垢剂所用的原料100g为例及其制备方法如下：

羟基亚乙基二膦酸               21g

聚丙烯酸                       20g

水解聚马来酸酐                 2g

苯并三氮唑                     1g

三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐     15g

酒精                           6g

水                             35g

上述的聚丙烯酸的分子量为2000～10000、固含量为30％，水解聚马来酸酐的分子量为400～800、固含量为48％，羟基亚乙基二膦酸的活性组分为60％，，三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐的活性组分为50％。

其制备方法与实施例1相同。

实施例3

以制备复合缓蚀阻垢剂所用的原料100g为例及其制备方法如下：

羟基亚乙基二膦酸              30g

聚丙烯酸                      10g

水解聚马来酸酐                10g

苯并三氮唑                    3g

三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐    15g

酒精                          4g

水                            28g

上述的聚丙烯酸的分子量为2000～10000、固含量为30％，水解聚马来酸酐的分子量为400～800、固含量为48％，羟基亚乙基二膦酸的活性组分为60％，，三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐的活性组分为50％。

其制备方法与实施例1相同。

实施例4

以制备复合缓蚀阻垢剂所用的原料100g为例及其制备方法如下：

羟基亚乙基二膦酸               15g

聚丙烯酸                       20g

水解聚马来酸酐                 10g

苯并三氮唑                     3g

三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐     30g

酒精                           2g

水                             20g

上述的聚丙烯酸的分子量为2000～10000、固含量为30％，水解聚马来酸酐的分子量为400～800、固含量为48％，羟基亚乙基二膦酸的活性组分为60％，，三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐的活性组分为50％。

其制备方法与实施例1相同。

实施例5

以制备复合缓蚀阻垢剂所用的原料100g为例及其制备方法如下：

在以上的实施例1～4中，所用活性组分为60％的羟基亚乙基二膦酸用活性组分为50％的氨基三亚甲基膦酸替换，用量与羟基亚乙基二膦酸相同；分子量为2000～10000固含量为30％的聚丙烯酸用分子量为2000～10000固含量为30％的丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物替换，用量与聚丙烯酸相同；苯并三氮唑用甲基苯丙三氮唑替换，三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐用二亚乙基三胺五亚甲基磺酸盐替换，用量与三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐相同。

其制备方法与实施例1相同。

实施例6

以制备复合缓蚀阻垢剂所用的原料100g为例及其制备方法如下：

在以上的实施例1～4中，所用的羟基亚乙基二膦酸用乙二胺四亚甲基膦酸替换，用量与羟基亚乙基二膦酸相同；聚丙烯酸用分子量为2000～10000的丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物替换，用量与丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物相同；三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐用乙二胺四亚甲基磺酸盐替换，用量与乙二胺四亚甲基磺酸盐相同；所用的聚丙烯酸用丙烯酸替换，用量与聚丙烯酸相同。

其制备方法与实施例1相同。

实施例7

以制备复合缓蚀阻垢剂所用的原料100g为例及其制备方法如下：

在以上的实施例1～4中，所用的羟基亚乙基二膦酸用羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸的组合物替换，在其配比中，羟基亚乙基二膦酸与氨基三亚甲基膦酸的质量比为1∶1～1.5内任意选取，所用的羟基亚乙基二膦酸也可用氨基三亚甲基膦酸与乙二胺四亚甲基膦酸的组合物替换，氨基三亚甲基膦酸与乙二胺四亚甲基膦酸的质量比为1∶1～1.5内任意选取，还可用羟基亚乙基二膦酸与乙二胺四亚甲基膦酸的组合物替换，亚乙基二膦酸与乙二胺四亚甲基膦酸的质量比为1∶1～1.5内任意选取；所用的酒精用二甲基甲酰胺替换，用量与酒精相同。其它原料的用量与相应的实施例相同。

其制备方法与实施例1相同。

为了验证本发明药物的治疗效果，申请人采用本发明实施例1～4质量配比制备的复合缓蚀阻垢剂，按照中华人民共和国国家标准GB/T16632-2008“水处理阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”进行了静态阻垢试验；并按照中国石化总公司生产和发展部编制的《冷却水分析和试验方法》中的“旋转挂片失重法”进行了旋转挂片腐蚀性能测定试验。各种试验情况如下：

1、静态阻垢试验

试验样品：本发明复合缓蚀阻垢剂，由申请人提供。

试验仪器和设备：多孔恒温水浴锅，市场销售商品，由天津市泰斯特仪器有限公司生产。

试液的制备：在500mL容量瓶中加入250mL水，用滴定管加入一定体积的氯化钙标准溶液，使钙离子的量为120mg。用移液管加入5.0mL水处理剂试样溶液，摇匀。然后加入20mL硼砂缓冲溶液，摇匀。用滴定管缓慢加入一定体积的碳酸氢钠标准溶液，使碳酸氢根离子的量为366mg，用水稀释至刻度，摇匀。同时做空白试验。

试剂：氢氧化钾溶液：200g/l，硼砂缓冲溶液：PH≈9，碳酸氢钠标准溶液：1mL相当于18.3mg HCO^- ₃，氯化钙标准溶液：1mL含有6.0mgCa²⁺，乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液：0.01mol/l，钙羧酸指示剂。

静态实验结果见表1。

表1  本发明复合缓蚀阻垢剂静态阻垢试验结果表

实施例	加入剂量(mg/l)	阻碳酸钙率(％)
			实施例1	按标准GB/T16632-2008加	96.3
实施例2	按标准GB/T16632-2008加	84
			实施例3	按标准GB/T16632-2008加	93
实施例4	按标准GB/T16632-2008加	92.1

由表1可见，实施例1～4复合缓蚀阻垢剂静态阻垢试验阻碳酸钙率均可达到80％以上。

2、旋转挂片腐蚀性能测定试验

试验样品：本发明复合缓蚀阻垢剂，由申请人提供。

挂片：铜管，规格为φ25×1mm×10mm，由西安灞桥电厂提供。

试验仪器和设备：2L烧杯，RCC-II型旋转挂片腐蚀试验仪，由高邮市秦邮化工仪器厂生产。

试验用水：为西安灞桥电厂循环水补充水(中水)

试验方法：

将挂片用5～50号砂纸打磨抛光，用无水乙醇脱脂并清洗干净，在干燥器内干燥24小时，称重，测出其表面积。将配制好的试验水样放入2L烧杯中，将两个相同材质的试片悬挂其中，加入的本发明阻垢剂8mg/l的试验药剂(按产品计)，启动电动机，试片转速75～150转/分，对试验水质加温并保持在45±1℃，每隔4小时补试验水质一次，使液面保持在刻度线，当运转时间达到72小时，停止试片转动，取出试片进行外观(状)观察，用硬橡皮对试片进行擦拭、清洗、干燥后称重，求出其均匀腐蚀速率。(同时做空白试验)均匀腐蚀速率按下式计算：

$V=\frac{8760\×(W-W_o)\×10}{\mathrm{A\ρt}}=\frac{87600\×(W-W_o)}{\mathrm{A\ρt}}$

式中v为均匀腐蚀速率(mm/a)，W为试验前试片质量(g)，W₀为试验后试片质量(g)，A为试片的表面积(cm²)，ρ为试片的密度(g/cm³)，t为试验时间(小时)，8760为与一年相当的小时数(h/a)，10为与1cm相当的毫米数(mm/cm)。试验结果见表2。

表2动态缓蚀试验结果

实施例	加入剂量mg/l	GB50050-95(mm/a)	铜环腐蚀速度(mm/a)
				实施例1	8	0.005	0.0017
实施例2	8	0.005	0.0042
				实施例3	8	0.005	0.0031
实施例4	8	0.005	0.0024

由表2可见，实施例1～4动态缓蚀试验结果，铜环的腐蚀速率均小于GB50050-95铜管腐蚀速率0.005mm/a标准。

Claims (3)

1、一种复合缓蚀阻垢剂，其特征在于它是由下述质量配比的原料组成：

有机膦酸                    15％～30％

丙烯酸或丙烯酸共聚物        10％～20％

聚马来酸                    2％～10％

唑类衍生物                  1％～3％

多元有机胺磺酸盐            15％～30％

二甲基甲酰胺或酒精          2％～6％

水                          20％～35％

上述的有机膦酸盐为活性组分为60％的羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸中的任意一种或两种；丙烯酸共聚物是分子量为2000～10000固含量为30％的聚丙烯酸、分子量为2000～10000固含量为30％的丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、分子量为2000～10000固含量为30％的丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种；聚马来酸是分子量为400～800固含量为48％的水解马来酸酐；唑类衍生物为苯并三氮唑、甲基苯丙三氮唑中的任意一种；多元有机胺磺酸盐是活性组分为50％的乙二胺四亚甲基磺酸盐、活性组分为50％的二亚乙基三胺五亚甲基磺酸盐、活性组分为50％的三亚乙基四胺六亚甲基磺酸盐的任意一种。

2、按照权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于其中按下述质量配比的原料制成：

有机膦酸                        20％～30％

丙烯酸或丙烯酸共聚物            15％～20％

聚马来酸                        2％～8％

唑类衍生物                      1％～2％

多元有机胺磺酸盐                15％～30％

二甲基甲酰胺或酒精              2％～5％

水                              20％～30％。

3、按照权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于其中按下述质量配比的原料制成：

有机膦酸                              25％

丙烯酸或丙烯酸共聚物                  20％

聚马来酸                              5％

唑类衍生物                            2％

多元有机胺磺酸盐                      18％

二甲基甲酰胺或酒精                    4％

水                                    26％。