CN102139968B - 高效低磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效低磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用，属环境保护技术领域。由2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、噻唑(苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑)、无水氯化锌、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AA/AMPS)共聚物等组成，本发明在循环水中投加浓度按补充水量计为20～80mg/L，可广泛地适用于氯离子小于1000mg/L，腐蚀性的循环水水质中运行，阻垢缓蚀性能能够满足GB 50050-2007工业循环水设计规范规定要求，该复合剂具有高效、低磷、环保、抗氯性强，适用于自动加药控制使用方便等优点。
Description
技术领域：本发明涉及一种高效低磷缓蚀阻垢剂及其制备方法。该配方适用于工业冷却循环水尤其是腐蚀性水质的冷却循环水系统中，属环境保护技术领域。
背景技术：
在工业生产中，冷却水的用量巨大。循环冷却水的使用，一方面节约了水资源，另一方面也降低了生产成本。而随着冷却水浓缩倍数的增加，无机离子，菌类等开始富集，会产生结垢、腐蚀、菌藻和粘泥繁殖等问题。在我国一些具有腐蚀性水质的地区，这种情况对设备造成的危害更加严重。因此，在循环水系统中添加适量具有缓蚀和阻垢功能的水处理药剂，是普遍采用的方法。
膦系水处理剂应用广泛，且同时具有阻垢和缓蚀双重功能，适用于多种水质。然而，膦系水处理剂含磷量高，排放到环境中后，会造成水体的富营养化，形成“赤潮”等危害，造成严重的水质污染。随着人们对环境关注程度的提高，对水处理剂的发展也提出了更高的要求，低磷甚至无磷的绿色配方是水处理剂发展的主要方向。
发明内容：本发明提出一种符合环保排放要求的高效低磷缓蚀阻垢剂，该配方主要用于具有腐蚀性水质的循环水系统中，具有配制简便，低磷环保等优点。
本发明中涉及的高效低磷缓蚀阻垢剂，是由不同比例的缓蚀剂、阻垢分散剂、稳定剂和适量去离子水复合而成的配方产品。具体由如下几种组分组成：质量百分比5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、5％～8％2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、1％～2％噻唑(苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑)、3％～6％无水氯化锌组成、5％～15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AA/AMPS)共聚物、0.5％～3％二甲基甲酰胺组成，余为去离子水。其中，在上述配方中质量百分比5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、5％～8％2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、1％～2％噻唑(苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑)、3％～6％无水氯化锌构成了缓蚀剂，加入循环水中起到缓释作用；质量百分比5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、5％～15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AA/AMPS)共聚物构成了阻垢剂，加入循环水中起到了阻垢的作用；0.5％～3％二甲基甲酰胺起到稳定剂作用。
本发明涉及的高效低磷缓蚀阻垢剂所用的原料均要求符合国家相关的产品标准，配比计量是以质量百分比计量。本发明的生产工艺为：在反应器中加入适量去离子水，启动搅拌器，一边搅拌，一边按下列次序分别加入0.5％～3％二甲基甲酰胺、5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、5％～8％2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、1％～2％噻唑(苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑)、3％～6％无水氯化锌、5％～15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AA/AMPS)共聚物，原料加完后用去离子水补足至定量，搅拌后过滤清液包装即得高效低磷缓蚀阻垢剂。
本发明中涉及的高效低磷缓蚀阻垢剂按照HG/T2024-91《水处理药剂阻垢性能测定方法鼓泡法》以及中石化《冷却水分析和试验方法》、GB/T18175-2000《水处理药剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》和HG/T2160-2008《冷却水动态模拟试验方法》进行阻垢性能和缓蚀性能正交评定试验确定配方中各单体最佳投加比例。
本发明的一种高效低磷缓蚀阻垢分散剂可广泛地适用于腐蚀性水质的处理，氯离子小于1000mg/L，pH6.8～9.5，浊度小于20NTYU的循环水水质中。
本发明中涉及的高效低磷缓蚀阻垢剂，与其他低磷或低磷配方产品相比具有如下一些特点：①本配方主要应用于腐蚀性水质，氯离子小于1000mg/L，腐蚀性的循环水水质中。针对不同的水质状况，可调节配方比例，达到最佳效果；②本配方中选用的PAPEMP(多氨基多醚基甲叉膦酸)为最新一代的水处理剂，具有很高的螯合分散性能和优异的阻垢性能，特别适用于高硬度、高碱度、高pH的循环冷却水系统和油田水处理。
本发明涉及的高效低磷缓蚀阻垢剂用于腐蚀性循环冷却水处理，缓蚀阻垢性能能够满足GB 50050-2007工业循环水设计规范规定要求，适用水源水质范围广，具有低磷、环保、适用于自动加药控制，使用方便等优点。
具体实施方式
下面的实施例将有助于说明本发明，但不局限其范围。
本发明的实施例。
1.实施例1：
试验原水水质一表1
| 项目 | Ca2+ | 总碱度 | 总硬度 | Cl- | pH | 电导率 |
| 数据 | 15 | 15 | 37 | 150 | 7.4 | 120 |
适用于5倍浓缩倍数表1水质高效低磷缓蚀阻垢分散剂制备及应用
①本发明配方1
适合某石化企业五倍浓缩倍数以上的水源水质(水质见表1)的循环水高效低磷缓蚀阻垢分散剂的制备：根据正交试验确定以下配方(质量百分比)：8％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、5％多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、5％2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、1％噻唑(苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑)、4％无水氯化锌、10％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AA/AMPS)共聚物、3％二甲基甲酰胺，余量为去离子水。
②产品现场应用及效果
研发的产品批号为100210的低磷缓蚀阻垢分散剂在某热电厂二套循环水中进行应用，某热电厂电1循系统循环水量：35000m3/h，保有水量：21000m3，材质为碳钢、黄铜；电2循系统循环水量：17500m3/h，保有水量：10500m3，材质为碳钢、黄铜。加药控制采用NJS-III型自动加药系统，实现加药量、补水、排污、pH、电导率、浊度等项目的自动检测控制。
处理效果为：循环水浓缩倍率5倍左右，钙硬度加碱度100～150mg/L，氯离子高达750mg/l，碳钢挂片腐蚀速率小于0.050mm/a，铜挂片腐蚀速率小于0.002mm/a，污垢沉积率仅为1.003mcm，循环水中膦酸盐(以PO4 3-计)控制在1～1.5mg/L，排污水中磷酸盐含量(以P计)小于0.5mg/L符合一级环保排放要求。
2.实施例2：
适用于8倍浓缩倍数低硬度、低碱度水源水质高效低磷缓蚀阻垢分散剂制备及应用
试验原水水质二 表2
| 项目 | Ca2+ | 总碱度 | 总硬度 | Cl- | pH | 电导率 |
| 数据 | 10 | 10 | 40 | 100 | 7.45 | 130 |
①本发明配方2
适合某企业循环水系统低硬度、低碱度八倍浓缩倍数以上的水源水质的循环水高效低磷缓蚀阻垢分散剂的制备：
根据正交试验确定以下配方(质量百分比)：10％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、4％多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、8％2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、1％噻唑(苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑)、6％无水氯化锌、15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AA/AMPS)共聚物、3％二甲基甲酰胺，余量为去离子水。
②产品现场应用及效果
研发的产品批号为100211的低磷缓蚀阻垢分散剂在某循环水中进行应用，系统循环水量：5000m3/h，保有水量：2000m3，材质为碳钢、不锈钢。加药控制采用NJS-III型自动加药系统，实现加药量、补水、排污、pH、电导率、浊度等项目的自动检测控制。
处理效果为：循环水浓缩倍率大于8倍，钙硬度加碱度160～200mg/L，氯离子高达800mg/l，碳钢挂片腐蚀速率小于0.052mm/a，不锈钢挂片腐蚀速率小于0.002mm/a，污垢沉积率仅为1.123mcm，循环水中膦酸盐(以PO4 3-计)控制在1～1.5mg/L，排污水中磷酸盐含量(以P计)小于0.5mg/L符合一级环保排放要求。
3.实施例3：
适用于浓缩倍数为6的高效低磷水处理制剂制备及应用
试验原水水质三 表3
| 项目 | Ca2+ | 总碱度 | 总硬度 | Cl- | pH | 电导率 |
| 数据 | 20 | 20 | 36 | 90 | 7.6 | 160 |
①本发明配方3
适合某化肥厂6倍浓缩倍数以上的水源水质的循环水低磷缓蚀阻垢分散剂的制备：根据正交试验确定以下配方(质量百分比)：10％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷(PBTCA)、5％多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、5％2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、1％噻唑(苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑)、5％无水氯化锌、15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AA/AMPS)共聚物、2％二甲基甲酰胺，余量为去离子水。
②产品现场应用及效果
研发的产品批号为100212的低磷缓蚀阻垢分散剂在某化肥厂循环水中进行应用，该化肥厂系统循环水量：5000m3/h，保有水量：1600m3，材质为碳钢。加药控制采用NJS-HI型自动加药系统，实现加药量、补水、排污、pH、电导率、浊度等项目的自动检测控制。
处理效果为：循环水浓缩倍率大于6倍，钙硬度加总碱度240-300mg/l，氯离子高达540mg/L，碳钢挂片腐蚀速率小于0.0342mm/a，不锈钢挂片腐蚀速率小于0.0022mm/a，污垢沉积率仅为2.58mcm，排污水中磷酸盐含量(以P计)小于0.5mg/L符合一级环保排放要求。
Claims (7)
1.用于腐蚀性水质的高效低磷缓蚀阻垢剂，其特征在于以药剂的质量百分数为基准，其组成为：5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸、5％～8％2-羟基膦酰基乙酸、1％～2％噻唑、3％～6％无水氯化锌、5％～15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物、0.5％～3％二甲基甲酰胺，余量为去离子水。
2.如权利要求1所述的高效低磷缓蚀阻垢剂，其特征是在上述配方中，由质量百分比5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸、5％～8％2-羟基膦酰基乙酸、1％～2％噻唑、3％～6％无水氯化锌及去离子水构成缓蚀剂，加入循环水中起到缓蚀作用。
3.如权利要求1或2所述的高效低磷缓蚀阻垢剂，其特征在于噻唑为苯丙噻唑或甲基苯丙噻唑或巯基苯丙噻唑。
4.如权利要求1所述的高效低磷缓蚀阻垢剂，其特征是在上述配方中，由质量百分比5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸、5％～15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物构成阻垢剂，加入循环水中起到阻垢作用。
5.如权利要求1所述的高效低磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于在反应器中加入适量去离子水，启动搅拌器，一边搅拌，一边按下列次序分别加入0.5％～3％二甲基甲酰胺、5％～15％2-膦酸基-1、2、4-三羧酸丁烷、2％～5％多氨基多醚基甲叉膦酸、5％～8％2-羟基膦酰基乙酸、1％～2％噻唑、3％～6％无水氯化锌、5％～15％丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸共聚物，原料加完后用去离子水补足至定量，搅拌后过滤清液，包装即得高效低磷缓蚀阻垢分散剂。
6.如权利要求1所述的高效低磷缓蚀阻垢剂的应用，其特征在于所述复合阻垢缓蚀剂适用于腐蚀性水质的循环冷却水处理。
7.如权利要求1所述的高效低磷缓蚀阻垢分散剂的应用，其特征在于应用于氯离子小于1000mg/L，腐蚀性的循环水水质中，在循环水中投加浓度按补充水量计为20～80mg/L。
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