CN102838216A - 一种冬季取暖锅炉水阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于处理冬季取暖锅炉水的复合缓蚀阻垢剂，其特征是：该阻垢剂是一种复合型阻垢剂，其中各组分按质量百分比为：聚天冬氨酸35～40％、2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸18～28％、1，2-二胺基环己烷四乙酸15～20％、丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物15～20％、膦酰基羟基乙酸10～20％；氢氧化钠调节pH值。本发明还公开了这种复合型阻垢剂的制备方法。本发明制备的阻垢剂对CaCO3、Ca3(PO4)2、BaSO4和SrSO4垢有优异的阻垢效果，本产品用于处理锅炉用水，方法简单，效果好。

Description

一种冬季取暖锅炉水阻垢剂
技术领域
本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种冬季取暖锅炉防止锅炉腐蚀结垢的复合缓蚀阻垢剂。
背景技术
锅炉是企业、事业、社会服务、家庭等单位生产和生活上不可缺少的热力设备，其分布广、数量多，在工业生产还是人民生活中都发挥着重要的作用。特别是随着我国城镇化及工业化进程的加快，与生产生活密切相关的工业锅炉及热水锅炉采暖系统规模也增长迅速。为了保证锅炉长期、安全经济的运行，除了正确的锅炉运行操作和维护外，锅炉用水的质量和处理方式更为重要，如果锅炉用水水质控制和处理不当，经过一段时间的运行后，就会在锅炉内部形成水垢。水垢不仅导热能力差，会耗费过多的燃料，影响经济效益，而且会使锅炉处于过热状态，就有发生锅炉爆炸的危险。
为了阻止水垢的形成以及可能会出现的严重后果，控制水质和正确进行水质处理非常重要。过去人们多用离子交换法和电渗析法进行锅炉水的炉外处理，取得了一定的效果，但这样就增加了设备和运行投资以及维护费用，同时由于设备和人员素质差异以及化学监督不到位等原因，给水虽经过炉外软化处理，结垢还是会发生。为了提高锅炉给水质量，降低水处理费用，减少废水排放，近年来在锅炉给水处理中以出现了直接添加化学阻垢缓蚀剂等多种水处理剂的办法来代替传统的炉外水处理工艺，能有效地提高锅炉给水质量，保证运行安全，而且经济，因而被广泛采用。
目前常用的水处理剂主要是化学合成的羧酸聚合物、羧基羟基化合物、有机磷酸盐以及无机磷酸盐等复配的磷系产品，这类产品投入水体环境中不易降解，磷会对环境造成严重污染，可使水质富营养化，滋生大量的藻类和微生物，使水质不断恶化。现在国内外常用的缓释阻垢剂均为磷系配方，这些磷类化合物最终都将作为废物排掉。随着环保意识的增强，国家已经对磷的使用有了限制，因此，开发无磷或者低磷的绿色环保型阻垢剂，现已成为过内外研究的重要课题。
本发明在调研国内外复配型水处理剂最新研究成果和经验后，经过反复实验，成功开发出一种冬季取暖锅炉水阻垢剂，该阻垢剂含羧酸基、膦酸基等多种活性基团，同时具有防垢和缓蚀两种性能，是性能优异的复合型阻垢剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低磷、性能优异的用于锅炉水处理的复合缓蚀阻垢剂。
本发明提出的用于锅炉水处理的复合缓蚀阻垢剂，由下述成分组成：聚天冬氨酸(PASP)、2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)、1，2-二胺基环己烷四乙酸(DCYTA)、丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物(AA-AA-MA)、膦酰基羟基乙酸(HPAA)、氢氧化钠和水组成。
本发明提出的用于锅炉水处理的复合缓蚀阻垢剂其各组分按质量百分比为：聚天冬氨酸35～40％、2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸18～28％、1，2-二胺基环己烷四乙酸15～20％、丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物15～20％、膦酰基羟基乙酸10～20％；其余的是水，氢氧化钠调节pH值。
配方中的聚天冬氨酸(PASP)是一种水溶性聚合物，是一种新型绿色水处理剂，具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性。对离子有极强的螯合能力，具有缓释和阻垢双重功效，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐具有良好的阻垢效果，PASP同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。在高硬度、高碱度、高PH、高浓缩倍数系统中表现卓越，阻垢效果优于常用的含膦阻垢剂，PASP与PBTCA复配后有显著的协同增效作用。
配方中的2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)含磷量低，由于它具有膦酸和羧酸的结构特性，具有良好的阻垢和缓蚀性能，优于常用的有机膦酸，特别在高温下阻垢性能远优于常用的有机膦酸，能提高锌的溶解度，耐氯的氧化性能好，复配协同性好，是锌盐的优良稳定剂。用于高温、高硬、高碱及需要高浓缩倍数下运行的场合。
配方中的1，2-二胺基环己烷四乙酸(DCYTA)是一种高效螯合剂，与EDTA、DTPA、EGTA、HEDTA这些常用螯合剂相比，与各种金属离子的络合能力其络合物的稳定常数是最大的，尤其对钙、镁、钡、锶、铁、铝、铜等离子的稳定常数比其它络合剂大出很多。
配方中的丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物(AA-AA-MA)是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、马来酸酐三种物质按一定比例共聚而成，无磷，无毒，无污染，尤其对水中的钡离子具有非常良好的阻垢效果。
配方中的膦酰基羟基乙酸(HPAA)化学稳定性好，不易水解，不易被酸碱所破坏，使用安全可靠，无毒无污染，能提高锌的溶解度，具有极强的缓释作用，缓释性能比HEDP、EDTMP高5～8倍。
本发明提出的用于处理锅炉水的复合缓蚀阻垢剂中的各组分均为市售产品，而且以一定比例的水溶液存在，复配时，只需将各组分按给定的比例依次加入一个容器里，升温至50℃左右搅拌均匀后，用50％NaOH溶液调至近中性即得所需产品。
本发明的复合缓蚀阻垢剂具有以下优点：(1)由于选用了2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸高效缓蚀阻垢剂和有机膦羧酸阻垢分散剂在内的多种组分复配，使该复合缓蚀阻垢剂能在较低的添加量下具有优异的缓蚀和阻垢性能，可以有效解决锅炉水结垢对设备和管线严重腐蚀(2)本发明的复合缓蚀阻垢剂选定的组分容易复配，稳定性好；(3)本发明的复合缓蚀阻垢剂处理锅炉水时可以直接将其加入系统管网中，从而使水处理操作简单，管理容易；(4)本发明的复合缓蚀阻垢剂由于不含无机磷酸盐，可以减少水体富营养污染，使用本发明的复合缓蚀阻垢剂有利于环境保护。
具体实施方式
实施例1
取18mL聚天冬氨酸、12mL2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、10mL1，2-二胺基环己烷四乙酸、10mL丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、8mL膦酰基羟基乙酸、5mL去离子水分别加入到一定体积的容器中，升温至50℃搅拌均匀后，用50％NaOH溶液调至近中性即得所需产品。
实施例2
取20mL聚天冬氨酸、12mL2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、12mL1，2-二胺基环己烷四乙酸、10mL丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、8mL膦酰基羟基乙酸、5mL去离子水分别加入到一定体积的容器中，升温至50℃搅拌均匀后，用50％NaOH溶液调至近中性即得所需产品。
实施例3
取18mL聚天冬氨酸、10mL2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、12mL1，2-二胺基环己烷四乙酸、12mL丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、10mL膦酰基羟基乙酸、5mL去离子水分别加入到一定体积的容器中，升温至50℃搅拌均匀后，用50％NaOH溶液调至近中性即得所需产品。
实施例4
取20mL聚天冬氨酸、10mL2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、10mL1，2-二胺基环己烷四乙酸、8mL丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、8mL膦酰基羟基乙酸、5mL去离子水分别加入到一定体积的容器中，升温至50℃搅拌均匀后，用50％NaOH溶液调至近中性即得所需产品。
实施例5
取18mL聚天冬氨酸、8mL2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、10mL1，2-二胺基环己烷四乙酸、10mL丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、10mL膦酰基羟基乙酸、5mL去离子水分别加入到一定体积的容器中，升温至50℃搅拌均匀后，用50％NaOH溶液调至近中性即得所需产品。
实施例6
取20mL聚天冬氨酸、15mL2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、8mL1，2-二胺基环己烷四乙酸、15mL丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、8mL膦酰基羟基乙酸、5mL去离子水分别加入到一定体积的容器中，升温至50℃搅拌均匀后，用50％NaOH溶液调至近中性即得所需产品。
实施例7
阻垢性能测试实验
依据GB/T16632-2008和GB/T22626-2008分别对碳酸钙、磷酸钙进行了静态阻垢性能测试，依据行业标准SY/T5673-93对硫酸钡和硫酸锶进行了静态阻垢性能测试。本发明所制备的复合缓蚀阻垢剂，对CaCO3的阻垢效果最好，当阻垢剂加入量8mg/L时阻垢率都在95％以上，对Ca3(PO4)2、BaSO4和SrSO4的阻垢效果也不错，阻垢剂加入量8mg/L时阻垢率都在90％以上。
使用方法：阻垢剂用量为5～20mg/L，使用时将阻垢剂产品配成10％水溶液，根据水质中的各种离子的含量确定具体投放量，根据生产工艺选取合适的投放点。
本人根据配方配制了一定量的产品，为我省夏津县一家单位的锅炉进行了试用，与他们以前用的进口的产品相比，效果很好。

Claims (2)

1.一种用于处理冬季取暖锅炉水的复合缓蚀阻垢剂，由下述组分组成：聚天冬氨酸、2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸、1，2-二胺基环己烷四乙酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、膦酰基羟基乙酸组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理冬季取暖锅炉水的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于各组分按质量百分比为：聚天冬氨酸35～40％、2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸18～28％、1，2-二胺基环己烷四乙酸15～20％、丙烯酸-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物15～20％、膦酰基羟基乙酸10～20％；氢氧化钠调节pH值，各组分含量之和为百分之百。
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