CN102329011A

CN102329011A - 一种循环冷却水阻垢剂

Info

Publication number: CN102329011A
Application number: CN201110260572A
Authority: CN
Inventors: 王传军; 孙振宏; 徐华; 陈玮; 何云飞; 李思; 张桂珍
Original assignee: TIANJIN WO CHUAN WATER TREATMENT ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN WO CHUAN WATER TREATMENT ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明涉及一种循环冷却水阻垢剂，以组合物重量为100％计，包括羟基乙叉二膦酸20～40％，马来酸-丙烯酸共聚物20～30％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5～25％，聚丙烯酸5～25％和余量的水。该阻垢剂具有成本低、易于配制、使用方便、处理效果好、适用范围广等优点，可用在加酸加阻垢剂处理工艺的电力行业循环水处理，其在循环水中总磷含量小于等于1.0mg/L，用药量小，加药量一般仅为2～6mg/L，降低了磷排放对环境的危害。

Description

一种循环冷却水阻垢剂

技术领域

本发明涉及一种工业循环冷却水系统阻垢剂。

背景技术

近年来随着我国工业的发展及人口的增加，水资源的缺乏越来越严重，已成为制约我国工农业生产发展的主要因素，某些地区甚至由于水资源的短缺而造成了对人类生存的威胁和挑战。

造成缺水的原因之一是工业的发展使得工业用水量激增。在工业用水中约60％用于工业冷却水上，冷却水通过水的循环使用，可有效提高水的重复循环利用率，大幅度节约用水，减少排污。当循环冷却水被重复使用时，由于水不断地在循环过程中伴随着蒸发浓缩，水中各种离子浓度不断上升，加之开式冷却塔用空气冷却水，空气与水接触，将细菌和灰尘带入水中，造成水中杂质增加，水质恶化，对设备及运行造成危害。

在循环冷却水系统中，主要存在结垢、腐蚀和微生物危害三方面问题。防止系统结垢和腐蚀最方便有效的方法是在循环水中投加阻垢缓蚀剂。目前国内常用于循环冷却水处理的配方多为膦系配方，含有机膦酸及其盐。但使用单一的阻垢缓蚀剂，存在浓缩倍数不高，pH值低于8.5等问题。同时含膦化合物对水体的污染及导致的富营养化问题使人们逐渐认识到控制其排放的重要性，许多国家的环保部门已经出台了相应的法规来限制含磷化合物的排放。因此，选择一种高效环保的阻垢缓蚀剂至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境污染小、成本低、易于配制、使用方便、处理效果好、适用范围广的高效循环水阻垢剂。

本发明的技术方案如下：

本发明阻垢剂的组成包括：以组合物重量为100％计，羟基乙叉二膦酸(HEDP)20～40％，马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)20～30％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA-AMPS)5～25％，聚丙烯酸(PAA)5～25％和余量的水。

所述丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的单体配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量不低于15重％。

所述的聚丙烯酸为相对分子质量低于2000和相对分子质量大于4000的两种聚丙烯酸的混合物。

所述相对分子质量低于2000的聚丙烯酸和相对分子质量大于4000的聚丙烯酸的重要比例为0.1～5。

本发明所述阻垢剂的制备方法如下：将羟基乙叉二膦酸、马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合。

本发明的有益技术效果是：本发明提供的阻垢剂具有环境污染小、成本低、易于配制、使用方便、处理效果好、适用范围广的等特点，适合采用加酸加阻垢剂处理工艺和单独添加阻垢剂的循环水处理工艺，适合连续加药方式。本发明阻垢剂可应用于地表水、地下水或中水为补充水水源的循环水系统。其在加酸加阻垢剂处理工艺的电力行业循环水处理，循环水中总磷含量小于1.0mg/L，用量小，一般情况下加药量为2～6mg/L，降低了磷排放对环境的危害。本发明特别适合于黄河水系水质变化较大的特点。在碱度、钙硬高达10mmol/L的情况下仍具有很好的阻垢效果，保证循环水系统安全稳定运行。

本发明利用水处理剂单体，按各自不同的作用机理，利用合理的复配技术，充分发挥各单体之间的协同作用，设计出复合配方阻垢剂。复配HEDP作为示踪剂，且提供良好的阻碳酸钙性能，HEDP对水中多价金属离子有络合能力，并且有临界值效应和协同效应。即HEDP可将远多于按螯合机制的化学计量相应量的致垢金属离子螯合于水中，使其在水中保持溶解状态。如按纯粹的化学计量机制计算，1mol的HEDP只能将50g碳酸钙螯合于水中，但实际上，1mg的HEDP就可将1.6g的碳酸钙螯合于水中而7天不析出。通常和聚羧酸水处理药剂复合使用，使用浓度低于5mg/L。马来酸-丙烯酸共聚物是一种多价螯合剂，可螯合水中的钙、镁、铁等离子，从而起到阻垢作用，特别是抑制硫酸钙十分有效，能有效抑制硫酸钙沉积。适用于碱性水质，与其他阻垢缓蚀剂一起使用时具有协同效应。当相对分子质量(指平均相对分子质量而非真实相对分子质量)较低(如低于2000)时，聚丙烯酸的作用主要为阻垢，使水中的盐类不沉淀出来。当相对分子质量较高时(如4000～10000)，聚丙烯酸的主要作用为分散，使已经沉淀出来的致垢盐类不黏附于容器壁或管道壁上。为了使聚丙烯酸同时发挥这两种作用，将这两种相对分子质量的聚丙烯酸混合使用。AA-AMPS共聚物在工业循环冷却水处理中是良好的阻垢分散剂。不仅能抑制碳酸钙垢，对Zn²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺等离子及黏泥、氧化铁均有良好的分散性能；对磷酸钙垢和锌盐、锰盐的沉积也有较好的抑制作用，且能有效地分散颗粒物、稳定金属离子和有机磷酸。由于共聚物中含有磺酸基团，故可以有效地防止由于均聚物与水中离子反应而产生难溶性钙凝胶。与锌盐、磷酸盐、有机膦酸盐等缓蚀、阻垢剂复配作用时，产生明显的协同增效作用。适用于循环冷却水碱性运行和高浓缩倍数的水质。对环境无污染。

本发明阻垢剂可与水互溶，其密度大于1.15g/cm³(20℃)，固体含量大于32％，1％水溶液的pH为3.0±1.5之间。本发明的阻垢剂的成品理化指标均符合中华人民共和国电力行业标准DL/T806-2002《火力发电厂循环冷却水用缓蚀阻垢剂》中的规定。在加酸加阻垢剂处理工艺的电力行业循环水处理中，其在循环水中总磷含量小于1.0mg/L，用药量小，一般情况下加药量仅为2～6mg/L，降低了磷排放对环境的危害。

本发明可提高循环水的浓缩倍率，节约水资源，降低循环水排污水对环境的污染，减少阻垢剂的加药量，提高阻垢效果，便于现场检测和控制，保证机组安全、经济、稳定地运行。同时若该配方药剂应用于中水回用于循环水系统工程中，其推广应用所带来的节约用药、中水回用等也将对保护环境、解决电厂用水紧张以及实现城市中水回用等起到很好的促进作用，具有良好的经济效益和社会效益。

以2×600MW火电机组为例，单机循环水量约为65000t/h，冷却塔蒸发量约为910m³/h，按其浓缩倍率3.0倍的设计值计算，若采用本发明的阻垢剂可使浓缩倍率提高到4.0倍，因此每年就可以为社会节约新鲜水资源216万吨/年(每年运行按300天计)，节约药剂10吨，节约由此引发的费用约440万元(水费按2元/吨计，药剂按0.9万元/吨计)。同时减少了污水外排约200多万吨/年，保护了环境，实现了经济效益和社会效益的同步提高。

本发明的阻垢剂具有成本低、易于配制、使用方便、处理效果好、适用范围广等优点，适用于从事电力、化工、石油、冶金、医药等领域循环水系统防止借垢的药品使用。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1

一种循环冷却水阻垢剂，组成包括：以组合物重量为100％计，羟基乙叉二膦酸30％，马来酸-丙烯酸共聚物24％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10％，聚丙烯酸10％和余量的水。其中丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的单体配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量为20重％，相对分子质量分别小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比为0.25。

将羟基乙叉二膦酸、马来酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合制得本实施例的阻垢剂。

该阻垢剂在内蒙古国华准格尔发电有限责任公司(凝汽器管材为双向不锈钢316L)应用时，循环水总磷含量控制不大于0.9mg/L、pH值控制不大于9.0，达成：最高浓缩倍数7.90，最高碱度达13.4mmol/l，最高硬度达18.5mmol/l。在最高浓缩倍数7.90、最高碱度达11.2mmol/l和最高硬度达18.4mmol/l的条件下，阻垢率100％，挂片无垢点，打开凝汽器后，不锈钢表面无结垢、腐蚀发生。

实施例2

一种循环冷却水阻垢剂，组成包括：以组合物重量为100％计，羟基乙叉二膦酸28％，马来酸-丙烯酸共聚物26％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10％，聚丙烯酸12％和余量的水。其中丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的单体配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量为35重％，相对分子质量分别小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比为4.0。

该阻垢剂在内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司(凝汽器管材为双向不锈钢2205)应用时，循环水总磷含量控制不大于0.85mg/L、pH值控制不大于9.0，达成：最高浓缩倍数5.50，最高碱度达13.0mmol/l，最高硬度达16.5mmol/l。在最高浓缩倍数5.50、最高碱度达13.0mmol/l和最高硬度达16.5mmol/l的条件下，阻垢率100％，端差0.97℃，挂片无垢点，打开凝汽器后，不锈钢表面无结垢、腐蚀发生。

实施例3

种循环冷却水阻垢剂，组成包括：以组合物重量为100％计，羟基乙叉二膦酸40％，马来酸-丙烯酸共聚物30％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5％，聚丙烯酸5％和余量的水。其中丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的单体配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量为15重％，相对分子质量分别小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比为0.1。

该阻垢剂用于某电厂(凝汽器管材为钛材)的循环冷却水系统的动态模拟试验中，循环水总磷含量控制不大于0.95mg/L、pH值控制不大于9.5，达成：最高浓缩倍数6.0，最高碱度达48.8mmol/l。在最高浓缩倍数6.0、最高碱度达48.8mmol/l，钙硬度0.8mmol/l的条件下，阻垢率100％，挂片无垢点，钛管腐蚀速率为0.0008mm/a，粘附速率为0.70mcm。

实施例4

一种循环冷却水阻垢剂，组成包括：以组合物重量为100％计，羟基乙叉二膦酸20％，马来酸-丙烯酸共聚物20％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物25％，聚丙烯酸18％和余量的水。其中丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的单体配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量为25重％，相对分子质量分别小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比为5.0。

该阻垢剂用于某电厂(凝汽器管材为双向不锈钢316L)的循环冷却水系统中，循环水总磷含量控制不大于0.45mg/L、pH值控制不大于9.0，达成：最高浓缩倍数6.5，最高碱度达10.8mmol/l，最高硬度达16.8mmol/l。在最高浓缩倍数6.5、最高碱度达10.8mmol/l，最高硬度达16.8mmol/l的条件下，阻垢率100％，挂片无垢点，打开凝汽器后，不锈钢表面无结垢、腐蚀发生。

实施例5

一种循环冷却水阻垢剂，组成包括：以组合物重量为100％计，羟基乙叉二膦酸25％，马来酸-丙烯酸共聚物20％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15％，聚丙烯酸25％和余量的水。其中丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的单体配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量为35重％，相对分子质量分别小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比为2.0。

该阻垢剂用于内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司(凝汽器管材为钛合金)的循环冷却水系统中，循环水总磷含量控制0.48mg/L、pH值控制不大于9.0，达成：最高浓缩倍数5.5，最高碱度达11.8mmol/l，最高硬度达14.8mmol/l。在最高浓缩倍数5.5、最高碱度达11.8mmol/l，最高硬度达14.8mmol/l的条件下，阻垢率100％，挂片无垢点，打开凝汽器后，凝汽器管表面无结垢、腐蚀发生。

Claims

1.一种循环冷却水阻垢剂，以组合物重量为100％计，包括羟基乙叉二膦酸20～40％，马来酸-丙烯酸共聚物20～30％，丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5～25％，聚丙烯酸5～25％和余量的水。

2.根据权利要求1的阻垢剂，其特征在于所述丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的单体配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量不低于15重％。

3.根据权利要求1的阻垢剂，其特征在于所述的聚丙烯酸为相对分子质量低于2000和相对分子质量大于4000的两种聚丙烯酸的混合物。

4.根据权利要求3的阻垢剂，其特征在于所述相对分子质量低于2000的聚丙烯酸和相对分子质量大于4000的聚丙烯酸的重要比例为0.1～5。