CN102492565B - 一种清洗剂及其制备工艺与用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及清洗剂领域，具体涉及一种用于清洗硫酸钙垢、硫酸钡垢、硫酸锶垢的清洗剂，含有体积百分比的以下成分：NaOH 5％～30％，乙二胺四乙酸0.5％～1.5％，烷基酚聚氧乙烯醚0.2％～0.6％，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯0.2％～0.4％；水，余量。进一步，本发明公开了前述清洗剂的制备工艺及用途。本发明的清洗剂配方简单；各组分之间通过协同增效，有效提高了除垢能力。
Description
技术领域
本发明属于清洗剂技术领域，特别涉及一种用于除去硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶垢的清洗剂，及其制备工艺与用途。
背景技术
井矿盐生产是将地表水注入地下盐层，使盐溶于水变成卤水，然后将卤水抽提，通过长距离管道输送至制盐企业。卤水中除含有氯化钠外，还含有硫酸钙、硫酸镁等杂质。在卤水输送过程中，输卤管逐渐结垢，管径越来越小，严重时卤水输送量减少50％以上，甚至管道被堵死而被迫停产。石油开采中，因注入的水将岩层的钡盐、锶盐、钙盐等溶解，而岩层中硫酸根含量高，在注水、出水循环利用的过程中，水管逐渐结垢而且结垢速度快，造成水管流量减少快而影响生产；同样，在原油输送过程中，因油中含有水，也造成输油管结垢。通过垢样分析，输卤管中的垢主要为硫酸钙垢；石油开采中的垢主要为硫酸钙、硫酸钡(锶)垢。硫酸钙垢、硫酸钡垢、硫酸锶垢质地坚硬，附着牢固，难以清除。
现有技术中除去前述硫酸盐垢的方法主要有化学法和物理法。物理法是通过机械外力破坏从而除去硫酸盐垢。但无论是输卤管还是输油管，因其独特的管状结构且管道非常长，如平地输送管动辄几十公里或上百公里，因此物理除垢法不适用于井矿盐及油田生产的硫酸盐除垢。化学法是通过改变过程操作条件或是通过清洗剂将结垢组分从系统中分离出去从而达到除垢的目的。但现有的清洗剂配方组成复杂，导致成本增加，且不是成本高就是除垢效果不够理想。
综上，寻找一种配方简单、价格低廉，并能有效除去硫酸钙、硫酸钡及硫酸锶的清洗剂，是本领域一直没有解决的难题。
发明内容
本发明的主要目的是针对上述现有技术中存在的清洗剂成分配方复杂，清除效果差的问题，提供一种应用广泛，配方简单但能有效除垢的清洗剂。进一步，本发明提供前述清洗剂的制备工艺与用途。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种清洗剂，含有体积百分比的以下成分：
发明人经大量研究发现，通过选择NaOH、乙二胺四乙酸、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的组合，并筛选各组分的比例，能使CaSO4、BaSO4、SrSO4的去除率达到95％以上。各组分的用量在前述筛选比例之外的，则会降低CaSO4、BaSO4、SrSO4的溶解、转化效果。
在碱过量的情况下，NaOH可以使CaSO4、BaSO4、SrSO4转化为Ca(OH)2、Ba(OH)2、Sr(OH)2和Na2SO4，从而使垢从附着物上脱落；乙二胺四乙酸(简称EDTA)与氢氧化钠发生反应生成的EDTA钠盐是一种螯合剂，能起到螯合增溶作用，加速CaSO4、BaSO4、SrSO4的转化。烷基酚聚氧乙烯醚是非离子表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯是阴离子表面活性剂，他们都具有很强的渗透能力。发明人通过筛选发现，将乙二胺四乙酸、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯同时用于本发明的清洗剂，意外地起到了协同增效的作用，对NaOH与垢的反应同时具有加速和增加垢转化的作用。
前述清洗剂，所述的烷基酚聚氧乙烯醚可以是本领域各种型号的烷基酚聚氧乙烯醚，如壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚或二壬基酚聚氧乙烯醚，优选JFC烷基酚聚氧乙烯醚(壬基酚聚氧乙烯醚)。前述清洗剂，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯可以是本领域各种型号的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，所述脂肪醇可以是8至22碳原子链的脂肪族的醇类，如AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯。
作为优选方案，前述清洗剂，含有体积百分比的以下成分：
作为进一步优选，前述清洗剂，含有体积百分比的以下成分：
前述清洗剂，通过进一步筛选前述各组分的比例，能够进一步促进和加速垢的转化。
作为更进一步的优选，前述清洗剂，所述NaOH为质量百分浓度为20％的NaOH。通过优选NaOH的浓度，本发明清洗剂去除硫酸钙垢、硫酸钡垢或/和硫酸锶垢的效果得到进一步提高。
作为本发明的第二个目的，本发明提供前述清洗剂的制备工艺。前述清洗剂的制备工艺，包括步骤：量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
作为本发明的第三个目的，本发明提供前述清洗剂的用途，具体是前述清洗剂在清洗硫酸钙垢、硫酸钡垢或/和硫酸锶垢中的用途。将本发明的清洗剂，浸泡在附着有硫酸钙垢、硫酸钡垢或/和硫酸锶垢的管道或容器中，或在附着有硫酸钙垢、硫酸钡垢或/和硫酸锶垢的管道或容器中加入清洗剂，必要时进行搅拌，即可。作为进一步优选，本发明的清洗剂优选用于清洗输卤管和石油输水管、输油管的硫酸钙垢、硫酸钡垢或/和硫酸锶垢。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的清洗剂通过优选组成成分，尤其是选择乙二胺四乙酸、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的组合，并筛选比例，各组分实现了协同增效，不仅有效去除了硫酸钙垢、硫酸钡垢和硫酸锶垢，且减少了去除时间(6h～10h即可去除)，增加了去除量(CaSO4、BaSO4、SrSO4的去除率达到95％以上)；
2、本发明清洗剂配方简单，在保证去除效果的同时，有效降低了成本，简化了制备工艺；
3、本发明清洗剂环境友好，应用范围广。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1本实施例列举的清洗剂，组成如下(体积百分比)：
前述NaOH是质量百分浓度为20％的NaOH。
制备工艺：量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、JFC烷基酚聚氧乙烯醚和AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
实施例2本实施例列举的清洗剂，组成如下(体积百分比)：
前述NaOH是质量百分浓度为20％的NaOH。
制备工艺：量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、JFC烷基酚聚氧乙烯醚和AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
实施例3本实施例列举的清洗剂，组成如下(体积百分比)：
前述NaOH是质量百分浓度为20％的NaOH。
制备工艺：量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、JFC烷基酚聚氧乙烯醚和AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
实施例4本实施例列举的清洗剂，组成如下(体积百分比)：
前述NaOH是质量百分浓度为20％的NaOH。
制备工艺：量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、JFC烷基酚聚氧乙烯醚和AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
实施例5
本实施例列举的清洗剂，组成如下(体积百分比)：
前述NaOH是质量百分浓度为20％的NaOH。
制备工艺：
量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、十二烷基聚氧乙烯醚和AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
实施例6
本实施例列举的清洗剂，组成如下(体积百分比)：
前述NaOH是质量百分浓度为20％的NaOH。
制备工艺：
量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、JFC烷基酚聚氧乙烯醚和AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
溶垢效果：
(1)前述得到的清洗剂，分别量取400mL于5个500mL烧杯中，再分别称取40.0g硫酸钡垢样于5个烧杯中，用电磁搅拌一直搅拌，每2h取一个烧杯中残留垢样称量，实验结果见表1。
表1动态实验结果
实验研究结果表明：本发明的清洗剂，在动态搅拌的情况下，6h溶垢达95.1％，8h溶垢达95.2％，10h溶垢可达95.3％。
(2)将内壁附垢约20mm厚的
盐卤管20cm浸泡在36kg本实施例制得的清洗剂中，8h后取出实验管，用自来水冲洗内壁，观察内壁垢的情况，管内壁基本无垢附着。
试验例
试验例1乙二胺四乙酸(以下简称EDTA)加速垢转化的实验研究
(1)配制NaOH溶液，其中质量百分浓度20％的NaOH溶液占体积百分比的20％，水占体积百分比的80％，分别量取400mL于6个500mL烧杯中，各称取40.0g硫酸钙垢样于6个烧杯中，每2h取一个烧杯中残留垢样称量，实验结果见表2。
表2NaOH溶垢速度实验结果
实验研究结果表明，10h可达到相对最好溶垢效果，时间再增加残余垢量减少量很小。
(2)配制含20％NaOH 20％(体积百分比)，含EDTA 0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％(体积百分比)的溶液，分别量取5种各400mL于5个500mL烧杯中，各称取40.0g硫酸钙垢样于5个烧杯中，8h、10h后分别称量各烧杯中垢样的残留量。实验结果见表3。
表3 20％NaOH添加不同含量EDTA的溶液溶垢实验结果
从实验研究可以看出：(1)添加EDTA后，10h垢的转化率比不加EDTA10h垢的转化率提高；(2)添加EDTA后，8h垢的转化率比不加EDTA10h垢的转化率还要高，因此，EDTA不仅可提高垢的转化率，而且可缩短转化时间；(3)EDTA的添加量，在0.5～1.5％(体积百分比)范围之间，垢的转化率高，EDTA的添加量小于0.5(体积百分比)时，转化率没有明显提高；EDTA的添加量增大时，垢的转化率并未与EDTA添加量呈现正相关关系，当EDTA的添加量大于1.5％(体积百分比)时，垢的转化率没有随着EDTA添加量的增加有显著提高。
试验例2表面活性剂对垢样溶解的促进作用实验研究
(一)烷基酚聚氧乙烯醚对垢样溶解的促进作用实验研究
分别量取含20％NaOH 20％(体积百分比)、EDTA 1％(体积百分比)溶液400mL于6个500mL烧杯中，分别加入JFC烷基酚聚氧乙烯醚0.4mL(0.1％，体积百分比)、0.8mL(0.2％，体积百分比)、1.2mL(0.3％，体积百分比)、1.6mL(0.4％，体积百分比)、2.0mL(0.5％，体积百分比)、2.4mL(0.6％，体积百分比)，2.8mL(0.7％，体积百分比)搅拌均匀，再分别称取40.0g硫酸钙垢样于6个烧杯中，10h后称量各烧杯中的残留垢量，实验结果见表4。
表4加烷基酚聚氧乙烯醚溶垢实验结果
实验研究结果表明：(1)含20％NaOH 20％、EDTA 1％的溶液中加入JFC烷基酚聚氧乙烯醚后，垢的残留量进一步减少；(2)JFC烷基酚聚氧乙烯醚的添加量在0.2～0.6％(体积百分数)时，垢的残留量达到相对较小，添加量小于0.2％(体积百分比)时，溶垢效果没有明显提高；添加量增加，超过0.6％后，垢的残留量基本不再减小。
(二)脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯对垢样溶解的促进作用实验研究
分别量取含20％NaOH 20％(体积百分比)、EDTA 1％(体积百分比)溶液400mL于6个500mL烧杯中，分别加入AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸0.4mL(0.1％，体积百分比)、0.8mL(0.2％，体积百分比)、1.2mL(0.3％，体积百分比)、1.6mL(0.4％，体积百分比)、2.0mL(0.5％，体积百分比)、2.4mL(0.6％，体积百分比)，搅拌均匀，再分别称取40.0g硫酸钙垢样于6个烧杯中，10h后称量各烧杯中的残留垢量，实验结果见表5。
表5加脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯溶垢实验结果
(1)含20％NaOH 20％、EDTA 1％的溶液中加入AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯后，垢的残留量进一步减少；(2)AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的添加量在0.2～0.4％(体积百分数)时，垢的残留量达到相对较小，添加量小于0.2％(体积百分比)时，溶垢效果没有明显提高；添加量增加，超过0.4％(体积百分比)后，溶垢效果没有随之显著增加，垢的残留量基本不再减小。
试验例3协同增效作用研究
本发明中，发明人经研究发现，在本发明的清洗剂中同时添加EDTA、非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚和阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，并筛选他们的组分含量，意外地获得了协同增效的作用。以下是本发明实验内容的部分摘要。
配制含20％NaOH 20％(体积百分比)、EDTA 1％(体积百分比)、JFC烷基酚聚氧乙烯醚0.4％(体积百分比)、AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸0.3％(体积百分比)的溶液，分别量取该溶液400mL于5个500mL烧杯中，再分别称取40.0g硫酸钙垢样于5个烧杯中，每2h取一个烧杯中残留垢样称量，实验结果见表6。
表6协同增效研究
实验研究结果表明，同时加入EDTA、JFC烷基酚聚氧乙烯醚、AEP脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸后，6h溶垢即达90.1％，8h溶垢达93.4％，10h溶垢达93.6％，起到了协同增效的作用。
试验例4NaOH质量百分浓度研究
称取一定量的片碱(NaOH)，用自来水分别配制成质量百分比浓度为5％、10％、15％、20％、25％、30％的NaOH溶液，称取10.0g硫酸钙垢样于6个500mL烧杯中，用量筒量取6种不同浓度的NaOH溶液400mL于6个烧杯中，10h观察6个烧杯中残留垢样，对有残留垢样的，取出垢样，用滤纸吸干后称重。实验结果见表7。
表7不同质量百分比浓度NaOH溶液的溶垢实验结果
实验研究结果表明，20％NaOH溶液对垢样的溶解转化能力最强。
Claims (5)
1.一种用于除去硫酸钙垢、硫酸钡垢或/和硫酸锶垢的清洗剂，其特征在于，由如下体积百分比的原料制成：
质量百分比浓度为20%的NaOH 5%～30%
乙二胺四乙酸 0.5%～1.5%
烷基酚聚氧乙烯醚 0.2%～0.6%
脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯 0.2%～0.4%
水 余量。
2.根据权利要求 1 所述清洗剂，其特征在于，由如下体积百分比的原料制成：
质量百分比浓度为20%的NaOH 15%～25%
乙二胺四乙酸 0.8%～1.2%
烷基酚聚氧乙烯醚 0.3%～0.5%
脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯 0.2%～0.4%
水 余量。
3.根据权利要求 2 所述清洗剂，其特征在于，由如下体积百分比的原料制成：
质量百分比浓度为20%的NaOH 20%
乙二胺四乙酸 1%
烷基酚聚氧乙烯醚 0.4%
脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯 0.3%
水 78.3%。
4.权利要求 1 所述的清洗剂的制备工艺，其特征在于，包括步骤：量取配方量NaOH、乙二胺四乙酸、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，溶解在配方量的水中，充分混匀。
5.权利要求1所述的清洗剂在清洗硫酸钙垢、硫酸钡垢或/和硫酸锶垢中的用途。
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