CN101875514A - 一种低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂及其制备方法，其中，所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸40～57％、丙烯酸二元共聚物20～35％、苯骈三氮唑0.05～0.35％、水解聚马来酸1～4.5％、乙醇0.05～2％、苯酚聚氧乙烯醚0.05～0.35％，其余为水。本发明的阻垢剂制造成本要比现有的阻垢剂低10％以上，并且，本发明的阻垢剂许多原料均选用食品级，不易挥发，生产过程中无有毒害有机物通过蒸馏带入产品水中，产品水饮用口感好，各项指标远优于生活饮用水标准，容易被广大用户所接受；同时本发明具有更好的缓蚀性能，可延长金属的使用寿命，能有效保证同类型海水淡化设备的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻垢剂及其制备方法，特别是涉及一种低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂及其制备方法。
背景技术
低温多效蒸馏海水淡化工艺是指盐水的最高蒸发温度(TBT)不超过70℃、具有若干效组(蒸发器)的海水淡化技术，蒸发器内布置有水平传热管(上层为钛管，下层为铝黄铜)。输入一定量的蒸汽并通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水。蒸汽汽源来自发电机组汽轮机的中压缸抽汽，通过抽真空使效内压力降低，进而降低水的沸点，使整套系统都能在低温下运行(≤68℃)以便于降低设备的结垢和腐蚀机率。
海水水质随地域变化差异较大，但均存在可能发生沉淀的盐类化合物，如：碳酸钙CaCO3、硫酸钙CaSO4和氢氧化镁Mg(OH)2等，而且海水中碳酸氢根含量较高。海水中Ca2+、Mg2+、CO3 2-、SO4 2-等离子的存在会使海水淡化设备结盐垢。在海水蒸馏过程中，从海水中析出的沉淀物直接粘附在换热面上，从而破坏蒸馏过程的进行，这种附着的沉淀物称为“锅垢”，其主要组成如下：软垢：CaCO3，Mg(OH)2，又呈碱性锅垢；硬垢：CaSO4，CaSO4.2H2O；复盐垢：如Na2SO4.5CaSO4.3H2O，Na2SO4.2MgSO4，Mg(OH)2.4H2O，Na2SO4.CaSO4；其他：少量NaCl及铜、铁盐，海水中析出的有机物、悬浮物、硅等。
尽管带有蒸汽压缩喷射器的低温多效蒸馏海水淡化装置设计采用低温(≤68℃)运行，在一定程度上可以降低设备的结垢和腐蚀机率，但由于海水中碳酸氢根等大量易成垢离子的存在，使得低温多效蒸馏海水淡化装置在实际运行中仍要采取必要的防垢措施，主要是在海水淡化装置运行中向进料海水中添加适量阻垢剂，其作用首先是使水体中的小晶体或悬浮粒子稳定分散在水体中，其次是破坏碳酸盐的晶体结构，保持碳酸盐溶解在水中而不是在换热表面沉积。然而，现有的阻垢剂价格高且采购渠道单一，使得企业的运营成本较高，并且现有的阻垢剂也还具有影响产品水口感等缺陷。
例如，目前Sokalan PM15 I型阻垢剂市场售价约2.5万元人民币/吨，按年消耗阻垢剂60吨计，每年仅购买海水淡化阻垢剂一项费用就达150万元人民币。同时Sokalan PM15I型阻垢剂在常温下有难闻的气味，药剂添加到水中，这些易挥发有机物在蒸馏过程中会全部随蒸汽带入产品水中，导致产品水饮用口感差，影响产品水外售。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷而提供一种生产成本更低、阻垢效果更好，并且产品水饮用口感好的低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂，所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸40～57％、丙烯酸二元共聚物20～35％、苯骈三氮唑0.05～0.35％、水解聚马来酸1～4.5％、乙醇0.05～2％、苯酚聚氧乙烯醚0.05～0.35％，其余为水。
优选地，所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸45～49％、丙烯酸二元共聚物25～28％、苯骈三氮唑0.05～0.15％、水解聚马来酸2.5～3％、乙醇0.05～1％、苯酚聚氧乙烯醚0.2～0.3％，其余为水。
进一步优选地，所述乙醇为食品级酒精。
本发明的另一目的在于提供一种制备低温多效蒸馏海水淡化装置阻垢剂的方法，所述的制备方法包括以下步骤：
A、在反应釜中加入质量级0.05～0.35％的苯骈三氮唑；
B、然后向反应釜中加入质量级0.05～2％的乙醇，在加入、混合的同时搅拌5～50分钟；
C、向上述搅拌后的溶液中加入质量级20～35％的丙烯酸二元共聚物，并搅拌5～50分钟；
D、向上述搅拌后的溶液中加入质量级40～57％的聚丙烯酸和1～4.5％的水解聚马来酸，并搅拌10～50分钟；
E、向上述搅拌后的溶液中加入质量级0.05～0.35％的苯酚聚氧乙烯醚，并搅拌5～50分钟；
F、最后加入其余组分的水，并搅拌5～50分钟。
优选地，所述乙醇为食品级酒精。
本发明的优点包括：
本发明的阻垢剂制造成本要比现有的阻垢剂低10％以上，并且，本发明的阻垢剂许多原料均选用食品级，不易挥发，生产过程中无有毒害有机物通过蒸馏带入产品水中，产品水饮用口感好，各项指标远优于生活饮用水标准，容易广大用户所接受；同时本发明具有更好的缓蚀性能，可延长海水淡化金属的使用寿命，能有效保证海水淡化设备安全稳定运行。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种制备低温多效蒸馏海水淡化装置阻垢剂的方法，所述的制备方法包括以下步骤：
A、在反应釜中加入质量级的苯骈三氮唑0.05％；
B、然后向反应釜中加入质量级的乙醇0.05％，优选地，所述乙醇为食品级酒精，在加入和混合的同时搅拌5～50分钟；
C、向上述搅拌后的溶液中加入质量级的丙烯酸二元共聚物35％，并搅拌5～50分钟；
D、向上述搅拌后的溶液中加入质量级的聚丙烯酸40％和质量级的水解聚马来酸4.5％，并搅拌10～50分钟；
E、向上述搅拌后的溶液中加入质量级的苯酚聚氧乙烯醚0.35％，并搅拌5～50分钟；
F、最后加入其余组分的水，并搅拌5～50分钟。
由此得到本发明的低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂。
其中，聚丙烯酸类共聚物，主要用于阻碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁垢。
苯骈三氮唑，主要用于防止铝黄铜腐蚀。唑类是很有效的铜缓蚀剂，它与铜离子的鳌合物有强烈的化学吸附作用，吸附在铜表面形成防腐屏障，防止腐蚀性物质与铜接触，又阻止铜进入水中成为铜离子。本发明的使用浓度较低，使用的pH值范围为5.5-10。
水解聚马来酸的特性是：同时具有晶格歪曲和临界效应两种作用。因此，本发明的阻垢剂可使垢层松软，易被水流冲洗掉；并且，其可以使用在较高温度的环境中，另外，其还具有较高的热稳定性。20-600℃的热解质量分析试验结果表明，300℃以下仅仅是溶剂水的挥发，350℃以上才会发生分解；无毒，对环境生态无影响，可生物降解，降解物对人、鱼无毒。
本发明的苯酚聚氧乙烯醚分子具有两亲性质(具有亲水基和疏水基)，它们在水溶液中会富集于表面并形成定向排列的表面层，吸附层的形成是由于水溶液表面为碳氢基团所覆盖，因而使表面张力降低。
本发明低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂与现有技术中的Sokalan PM15 I型阻垢剂的腐蚀挂片试验结果参见表一：
表1 腐蚀挂片试验结果
试验期间在分别使用本发明阻垢剂和Sokalan PM15 I型阻垢剂的海水淡化装置中挂入金属试片，500小时后取出，由试验试片在试验前后失重及其表面积，计算出各金属试片的腐蚀速率，以金属挂片的年腐蚀速率衡量阻垢剂的缓蚀性能。
从表1所示的腐蚀挂片试验数据结果看，1号海水淡化使用本发明阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0187mm/a；2号海水淡化使用Sokalan PM15 I型阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0196mm/a。在对铝黄铜的缓蚀性能上，本发明阻垢剂的缓蚀性能明显优于SokalanPM15 I型阻垢剂。
实施例2：
本实施例与上述实施例的区别在于，所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸57％、丙烯酸二元共聚物20％、苯骈三氮唑0.35％、水解聚马来酸1％、乙醇2％、苯酚聚氧乙烯醚0.05％，其余为水。
本实施例的腐蚀挂片试验结果为：1号海水淡化使用本发明阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0189mm/a；2号海水淡化使用SokalanPM15 I型阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0196mm/a。在对铝黄铜的缓蚀性能上，本发明阻垢剂的缓蚀性能明显优于Sokalan PM15 I型阻垢剂。
实施例3：
本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例的所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸45％、丙烯酸二元共聚物28％、苯骈三氮唑0.15％、水解聚马来酸2.5％、乙醇1％、苯酚聚氧乙烯醚0.2％，其余为水。
本实施例的腐蚀挂片试验结果为：1号海水淡化使用本发明阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0186mm/a；2号海水淡化使用SokalanPM15 I型阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0196mm/a。在对铝黄铜的缓蚀性能上，本发明阻垢剂的缓蚀性能明显优于Sokalan PM15 I型阻垢剂。
实施例4：
本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例的所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸49％、丙烯酸二元共聚物25％、苯骈三氮唑0.1％、水解聚马来酸3％、乙醇0.08％、苯酚聚氧乙烯醚0.25％，其余为水。
本实施例的腐蚀挂片试验结果为：1号海水淡化使用本发明阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0185mm/a；2号海水淡化使用SokalanPM15 I型阻垢剂运行时，铝黄铜的年腐蚀速率为0.0196mm/a。在对铝黄铜的缓蚀性能上，本发明阻垢剂的缓蚀性能明显优于Sokalan PM15 I型阻垢剂。
显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本发明的一种低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂及其制备方法，构成各种类型的阻垢剂及其制备方法。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
Claims (5)
1.一种低温多效蒸馏海水淡化装置的阻垢剂，其特征在于：所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸40～57％、丙烯酸二元共聚物20～35％、苯骈三氮唑0.05～0.35％、水解聚马来酸1～4.5％、乙醇0.05～2％、苯酚聚氧乙烯醚0.05～0.35％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的阻垢剂，其特征在于：所述阻垢剂包括质量级的以下组份：聚丙烯酸45～49％、丙烯酸二元共聚物25～28％、苯骈三氮唑0.05～0.15％、水解聚马来酸2.5～3％、乙醇0.05～1％、苯酚聚氧乙烯醚0.2～0.3％，其余为水。
3.根据权利要求1或2所述的阻垢剂，其特征在于：所述乙醇为食品级酒精。
4.一种制备低温多效蒸馏海水淡化装置阻垢剂的方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：
A、在反应釜中加入质量级0.05～0.35％的苯骈三氮唑；
B、然后向反应釜中加入质量级0.05～2％的乙醇，在加入、混合的同时搅拌5～50分钟；
C、向上述搅拌后的溶液中加入质量级20～35％的丙烯酸二元共聚物，并搅拌5～50分钟；
D、向上述搅拌后的溶液中加入质量级40～57％的聚丙烯酸和1～4.5％的水解聚马来酸，并搅拌10～50分钟；
E、向上述搅拌后的溶液中加入质量级0.05～0.35％的苯酚聚氧乙烯醚，并搅拌5～50分钟；
F、最后加入其余组分的水，并搅拌5～50分钟。
5.根据权利要求4所述的制备低温多效蒸馏海水淡化装置阻垢剂的方法，其特征在于：所述乙醇为食品级酒精。
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