CN103183417A - 热水锅炉复合水处理药剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

热水锅炉复合水处理药剂及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的热水锅炉复合水处理药剂，其原料配方包括下述质量百分比的成分：无机磷酸盐0.1-3％、有机磷酸和/或有机磷酸盐0.1-2％、组分A0.1-4％、组分B 0.1-3％、有机胺类除氧剂0.6-1.0％和水，还包括丹宁和/或壳聚糖0.1-2％，水补足至100％；其中，组分A为有机阻垢剂、有机分散剂和有机分散阻垢剂中的一种或多种；组分B为有机羧酸缓蚀剂、有机羧酸盐缓蚀剂和亚甲基二萘磺酸钠中的一种或多种。本发明还公开了该药剂的制备方法和使用方法，其制备过程清洁，使用过程对人体健康和环境毒性小。本发明的药剂不仅能够起到优异的抗腐蚀和抑制水垢的效果，并且其储运简单方便，经长期储存和运输都不会降低其缓蚀和阻垢效果。

Description

热水锅炉复合水处理药剂及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及热水锅炉复合水处理药剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
随着资源节约型社会的提倡，锅炉的节能和低成本化也被提上新的议程。在冷却水体系、锅炉水体系和排气积尘水体系等的给中水体系中，有了节约使用水量的要求。为此，近年来研究人员致力于开发能够减少溢出体系外地水量、且以高浓缩运行的技术。
热水锅炉在使用过程中，含有杂质(主要是硬度成分)的给水进入锅炉以后，由于水中的钙和镁等水垢成分的高浓度化，经不断地蒸发、浓缩而达到饱和程度时，使固体沉积物析出，这些沉淀物牢固地附着在受热面上形成水垢。当进入锅炉釜内的钙、镁和铁等地水垢成分在热负荷高地传热面成为水垢而附着在传热面成为在热负荷高的传热面上时，引起传热障碍。该传热障碍，会成为过热而引起的钢材膨胀、弯曲、破裂和热效率降低的原因，还可能导致锅炉钢板、管路因过热而被烧毁，燃料大量浪费，降低锅炉的出力，增加锅炉检修量，危及安全等。因此，人们称水垢是锅炉的“百害之源”。
炉内受热面一旦发生腐蚀和结垢，明显缩短其使用寿命，增加能耗，甚至可能导致锅炉爆炸事故。为了防止锅炉的腐蚀和结垢，必须对热水锅炉的给水进行处理。实际操作中通常采用药剂处理法，即往热水锅炉给水中添加适当量的药剂，来达到防止锅炉的缓蚀和阻垢的目的。
热水锅炉水系统的水中所含有的溶解氧，是锅炉釜体、蒸汽冷凝水配管及其它水体系成套设备腐蚀的一个重要因素。另外，酸腐蚀、碱腐蚀、铁垢腐蚀以及苛性催化等腐蚀形式均可能发生在锅炉的运行过程中。因此，一般在锅炉水体系的水中，需添加含有具有除溶解氧作用的脱氧剂。用于锅炉水处理中的脱氧剂，以往大多使用肼，但是由于人们对环保和人体健康越来越重视，考虑使用天然原材料来代替肼。目前作为脱氧剂的成分，丹宁类等的多元酚系有机物不仅具有去氧作用而且还具有对金属表面形成腐蚀抑制覆膜能力。然而，天然原料的丹宁类等的多元酚系有机物中，不可避免地含有少量如钙离子、镁离子等地会与磷酸离子反应形成难溶性盐的离子。因此，同时含有多元酚系有机物和磷酸盐的水处理剂，在其保管和流通中会析出难溶性盐，存在着降低其添加至水体系后多应该发挥的水垢抑制个性能的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服了传统磷酸盐类水处理剂与丹宁类除氧剂混合会形成难溶性盐，降低除垢效果，并且传统的锅炉脱氧剂对人体和环境危害，难以降解处理的缺陷，提供一种热水锅炉复合水处理药剂及其制备方法和使用方法。本发明的热水锅炉复合水处理药剂不仅能够起到优异的抗腐蚀和抑制水垢的效果，并且其储运简单方便，经长期储存和运输都不会降低其缓蚀和阻垢效果。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供的热水锅炉复合水处理药剂，其原料配方包括下述质量百分比的成分：无机磷酸盐0.1-3％、有机磷酸和/或有机磷酸盐0.1-2％、组分A0.1-4％、组分B 0.1-3％、有机胺类除氧剂0.6-1.0％和水，还包括丹宁和/或壳聚糖0.1-2％，水补足至100％；其中，所述的组分A为有机阻垢剂、有机分散剂和有机分散阻垢剂中的一种或多种；所述的组分B为有机羧酸缓蚀剂、有机羧酸盐缓蚀剂和亚甲基二萘磺酸钠中的一种或多种。
其中，所述的无机磷酸盐为本领域常规使用的无机磷酸盐，较佳地为磷酸三钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或多种。
其中，所述的有机磷酸为本领域常规使用的有机磷酸，较佳地为乙二胺四甲叉膦酸。所述的有机磷酸盐为本领域常规使用的有机磷酸盐，较佳地为乙二胺四甲叉膦酸盐。
其中，所述的组分A较佳地为聚马来酸酐、聚马来酸、水解聚马来酸酐(简称HPMA)和马来酸-丙烯酸共聚物(简称MA-AA)中的一种或多种。所述聚马来酸酐、聚马来酸、水解聚马来酸酐和马来酸-丙烯酸共聚物的分子量均为本领域常规使用的分子量。所述聚马来酸酐、聚马来酸或水解聚马来酸酐的重均分子量较佳地为400-800。所述马来酸-丙烯酸共聚物的重均分子量较佳地为4000-5000。
其中，所述的有机羧酸缓蚀剂为本领域常规使用的羧酸类缓蚀剂，所述的有机羧酸盐缓蚀剂为本领域常规使用的羧酸盐类缓蚀剂。所述的组分B较佳地为聚丙烯酸(简称PAA)、聚丙烯酸钠(简称PAAS)、聚天冬氨酸钠(简称PASP)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物、亚甲基二萘磺酸钠、聚环氧琥珀酸(简称PESA)和聚环氧琥珀酸钠中的一种或多种。所述聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚天冬氨酸钠、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物、聚环氧琥珀酸和聚环氧琥珀酸钠的分子量均为本领域常规使用的分子量。所述聚丙烯酸的重均分子量较佳地为1000-8000。所述聚丙烯酸钠的重均分子量较佳地为1000-10000。所述聚天冬氨酸钠的重均分子量较佳地为1000-5000。所述丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物的重均分子量较佳地为3000-8000。所述聚环氧琥珀酸或聚环氧琥珀酸钠的重均分子量较佳地为3000-5000。
其中，所述的有机胺类除氧剂为本领域常规使用的有机胺类除氧剂，较佳地为二乙基羟胺、乙醇胺、甲胺、乙胺、二乙胺、吗啉和苯胺中的一种或多种。
其中，所述的水为本领域常规使用的水，较佳地为软化水。
其中，所述无机磷酸盐的用量较佳地为0.1-0.6％；所述的百分比为相对于所述原料总质量的质量百分比。
其中，所述有机磷酸和/或有机磷酸盐的用量较佳地为0.2-1.2％；所述的百分比为相对于所述原料总质量的质量百分比。
其中，所述组分A的用量较佳地为0.6-1.2％；所述的百分比为相对于所述原料总质量的质量百分比。
其中，所述组分B的用量较佳地为1.0-2.0％；所述的百分比为相对于所述原料总质量的质量百分比。
其中，所述丹宁和/或壳聚糖的用量较佳地为0.2-0.7％；所述的百分比为相对于所述原料总质量的质量百分比。
本发明还提供了上述热水锅炉复合水处理药剂的制备方法，其包括下述步骤：将所述的原料配方中的成分混合搅拌，即可。
本发明还提供了上述热水锅炉水处理剂的使用方法，按每100吨热水锅炉补水量投加4-9L所述的热水锅炉复合水处理药剂，用碱剂调节pH值至10-12。
其中，所述热水锅炉复合水处理药剂的投加量较佳地为每100吨热水锅炉补水量投加5L。
其中，所述的碱剂为本领域中常规使用的碱剂，较佳地为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的热水锅炉水处理剂中采用了聚合磷酸盐，不会受混入天然脱氧剂中的钙镁离子的影响形成难溶性盐，其缓蚀和阻垢的效果在储存和流通过程中不会降低，使用方便，同时具有缓蚀、阻垢和除氧的功能，起到优异的抗腐蚀和抑制水垢的效果。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，使用的聚马来酸酐的重均分子量为500-700。
实施例1-6
1、热水锅炉复合水处理药剂的制备：
将乙二胺四甲叉磷酸(EDTMP)、磷酸三钠、亚甲基二萘磺酸钠(NNO)、聚马来酸酐、丹宁和二乙基羟胺以表1所示的质量比混合搅拌，即得。
表1实施例1-6的热水锅炉复合水处理剂配方及使用效果
Figure BSA00000649370200051
2、采用中华人民共和国化工行业标准HG/T3924-2007中《锅炉水处理药剂性能评价方法》动态法对热水锅炉复合水处理药剂的阻垢和缓蚀性能进行评价。该标准中，阻垢性能试验给水配制水和缓蚀性能试验给水配制水的水质指标见表2和表3。
表2阻垢性能试验给水配制水
 水质指标  总碱度(HCO3 -)   总硬度(3/4Ca2++1/4Mg2+)
 浓度  4mmol/L   6mmol/L
表3缓蚀性能试验给水配制水
 水质指标  总碱度(HCO3 -)   总硬度(3/4Ca2++1/4Mg2+)   氯离子(Cl-)
 浓度  2mmol/L   2mmol/L   10mmol/L
3、热水锅炉复合水处理药剂的使用方法：
以5L/100吨热水锅炉补水量的剂量，将实施例1-6的热水锅炉复合水处理药剂直接投加至锅炉内，用氢氧化钠调整热水锅炉水体系的pH值在10-12。此外，在使用过程中保持热水锅炉水体系：碱度5-8mmol/L、PO4 3-浓度15-25mg/L、pH值10-12。
经过水处理，热水锅炉使用情况良好，连续7年锅检所检测结果显示该锅炉的结垢及腐蚀控制效果良好。锅炉正常使用期间，按100吨补水量投加4-9L热水锅炉复合水处理药剂，用NaOH控制pH值10-12范围内。
对比实施例1-6
表4对比实施例1-6的热水锅炉水处理药剂使用效果
 试验   阻垢率   缓蚀率
 热水锅炉水处理药剂1   89.4％   93.9％
 热水锅炉水处理药剂2   87.3％   92.8％
 热水锅炉水处理药剂3   85.6％   95.7％
 热水锅炉水处理药剂4   85.9％   96.5％
 热水锅炉水处理药剂5   86.4％   97.0％
 热水锅炉水处理药剂6   85.1％   93.6％
将市售的磷酸盐类热水锅炉水处理药剂1-6按中华人民共和国化工行业标准HG/T3924-2007中《锅炉水处理药剂性能评价方法》动态法对其阻垢和缓蚀性能进行评价，其中，采用的配制水指标、用量及热水锅炉水处理药剂的用量同实施例1-6，测得市售的热水锅炉水处理药剂的阻垢率见表4。与表1对比可见，本发明的热水锅炉复合水处理药剂的阻垢率和缓蚀率明显高于市售药剂。

Claims (10)

1.一种热水锅炉复合水处理药剂，其原料配方包括下述质量百分比的成分：无机磷酸盐0.1-3％、有机磷酸和/或有机磷酸盐0.1-2％、组分A 0.1-4％、组分B 0.1-3％、有机胺类除氧剂0.6-1.0％和水，还包括丹宁和/或壳聚糖0.1-2％，水补足至100％；所述的组分A为有机阻垢剂、有机分散剂和有机分散阻垢剂中的一种或多种；所述的组分B为有机羧酸缓蚀剂、有机羧酸盐缓蚀剂和亚甲基二萘磺酸钠中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的热水锅炉复合水处理药剂，其特征在于，所述的无机磷酸盐为磷酸三钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或多种；和/或，所述的有机磷酸为乙二胺四甲叉膦酸；所述的有机磷酸盐为乙二胺四甲叉膦酸盐。
3.如权利要求1或2所述的热水锅炉复合水处理药剂，其特征在于，所述的组分A为聚马来酸酐、聚马来酸、水解聚马来酸酐和马来酸-丙烯酸共聚物中的一种或多种；所述聚马来酸酐、聚马来酸或水解聚马来酸酐的重均分子量较佳地为400-800；所述马来酸-丙烯酸共聚物的重均分子量较佳地为4000-5000。
4.如权利要求1或2所述的热水锅炉复合水处理药剂，其特征在于，所述的组分B为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚天冬氨酸钠、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物、亚甲基二萘磺酸钠、聚环氧琥珀酸和聚环氧琥珀酸钠中的一种或多种；所述聚丙烯酸的重均分子量较佳地为1000-8000；所述聚丙烯酸钠的重均分子量较佳地为1000-10000；所述聚天冬氨酸钠的重均分子量较佳地为1000-5000；所述丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚物的重均分子量较佳地为3000-8000；所述聚环氧琥珀酸或聚环氧琥珀酸钠的重均分子量较佳地为3000-5000。
5.如权利要求1或2所述的热水锅炉复合水处理药剂，其特征在于，所述的有机胺类除氧剂为二乙基羟胺、乙醇胺、甲胺、乙胺、二乙胺、吗啉和苯胺中的一种或多种。
6.如权利要求1或2所述的热水锅炉复合水处理药剂，其特征在于，所述的水为软化水。
7.如权利要求1或2所述的热水锅炉复合水处理药剂，其特征在于，所述无机磷酸盐的用量为0.1-0.6％；和/或，所述有机磷酸和/或有机磷酸盐的用量为0.2-1.2％；和/或，所述组分A的用量为0.6-1.2％；和/或，所述组分B的用量为1.0-2.0％；和/或，所述丹宁和/或壳聚糖的用量为0.2-0.7％；所述的百分比为相对于所述原料总质量的质量百分比。
8.如权利要求1-7任一项所述的热水锅炉复合水处理药剂的制备方法，其包括下述步骤：将所述的原料配方中的成分混合搅拌，即可。
9.如权利要求1-7任一项所述的热水锅炉复合水处理药剂的使用方法，按每100吨热水锅炉补水量投加4-9L所述的热水锅炉复合水处理药剂，用碱剂调节pH值至10-12。
10.如权利要求9所述的热水锅炉复合水处理药剂的使用方法，其特征在于，所述的碱剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
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