CN103396768A - 一种载冷剂乙二醇的缓释工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤化工技术领域，尤其涉及一种载冷剂乙二醇的缓释工艺。首先在乙二醇水溶液中加入复合碳酸盐进行双水解反应，反应后形成Fe(OH)3胶体，胶体在载冷剂中悬浮的杂质以及复合碳酸盐阴阳离子的双重作用下，不断凝聚形成沉淀，通过24h静置沉降使载冷剂中的胶体以及杂质分离出来，待完全分层后，将上层清液抽出，下层沉淀物利用过滤装置进行过滤，在调整PH值的同时，有效脱除载冷剂中的金属离子以及杂质，最终实现中和净化的目的，过滤的清液送入载冷剂系统回用，不存在损失或浪费。由于三乙醇胺价格比较昂贵，限制了其应用的广泛性，采用复合碳酸盐作为缓蚀剂，成本同比降低30%以上，具有非常广阔的应用前景。

Description

一种载冷剂乙二醇的缓释工艺
技术领域
  本发明属于煤化工技术领域，尤其涉及一种载冷剂乙二醇的缓释工艺。
背景技术
 乙二醇是一种无色微粘的液体，沸点是197.4℃，冰点是-11.5℃，能与水任意比例混合。混合后由于改变了冷却水的蒸气压，冰点显著降低，当乙二醇的含量为68%时，冰点可降低至- 68℃，是目前使用最为普遍的载冷剂。
然而乙二醇本身属于双羟基结构，稳定性相对较差，溶于水后部分[H]+电离，致使乙二醇水溶液呈酸性，pH值通常在5.5-6.0之间，呈弱酸性，在使用过程中由于温度变化以及金属杂质的存在，致使乙二醇的逐步氧化生成乙二酸，造成pH值进一步降低，酸性大大增强，对金属管道具有较强的腐蚀作用。在实际使用过程中，由于乙二醇水溶液的酸性腐蚀，载冷剂输送管道及换热设备出现不同程度腐蚀穿孔现象，漏液频繁，给整个系统正常生产带来严重影响，另一方面管道腐蚀造成大量Fe3+进入载冷剂，加大了溶液对管路的摩擦力，更进一步加剧了腐蚀作用，缩短了管路的使用寿命，因此针对这一问题，我们有必要找到一种解决乙二醇酸化及腐蚀的方法，提高设备使用寿命以及系统运行稳定性。现有技术方案及缺陷：关于乙二醇的缓释问题国内外也进行了长期的研究，最常用方法就是添加缓蚀剂，乙二醇常用的缓蚀剂为三乙醇胺，其机理为C6H15N+7[H]+=NH4++C2H6O,对氢离子有较强的容纳作用，也是目前应用最为成熟的方法。现有技术方案的缺点：虽然三乙醇胺具有非常好的缓蚀作用，但却存在两个方面的缺点，一是无法脱除载冷剂乙二醇中溶解的Fe3+，胶体及杂质沉淀会沉积在换热器及管道，使传热恶化，效率大大降低；二是在工况比较恶劣的情况下或者有氧存在的情况下生成的乙醇会进一步氧化、酸化，反而缩短了缓蚀剂的使用周期，很不经济。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术上的缺陷，提供了一种解决乙二醇酸化及腐蚀的方法，提高设备使用寿命以及系统运行稳定性。载冷剂目前主要存在乙二醇酸化，pH值低，Fe3+离子浓度高，溶液浑浊等一系列问题，对管路存在[H]+与摩擦力的双重腐蚀，因此有针对性的解决目前存在的一系列问题迫在眉睫。通过对Fe3+性质的相关研究以及大量的实验我们发现一种复合型的碳酸盐可从根本上解决上述问题，具有非常理想的应用价值。
本发明技术方案的具体步骤如下：
首先将乙二醇水溶液利用复合碳酸盐进行中和，中和后形成Fe(OH)3胶体，将其搅拌均匀，反应完全后利用悬浊液固液相不稳定的性质，进行24h的沉降分层，待完全分层后，将上层清液抽出，将沉淀物利用过滤装置进行过滤，以实现中和净化的目的，过滤的清液送入载冷剂系统回用，避免浪费。
本发明为一种载冷剂乙二醇的缓蚀技术，是在每1000kg浓度20%～40%的乙二醇水溶液中加入5kg～10kg的复合碳酸盐，使其过量10%左右，通过吸收乙二醇溶液中的[H]+，降低乙二醇水溶液中的氢离子浓度，提高乙二醇溶液的pH值，同时利用碳酸根与乙二醇溶液中溶解的Fe3+发生双水解反应，形成Fe(OH)3胶体，胶体吸附悬浮的杂质后在碳酸盐阳离子的作用下Fe(OH)3胶体发生絮凝，最终通过过滤的方式将沉淀脱除，经检测载冷剂中固含量脱除率达到90%以上，实现了载冷剂纯化、PH调整至6.5-7.5，减轻腐蚀的目的：与调整前相比：96h试块腐蚀损失量减少90%以上，最终过量的碳酸根通过吸纳产生的[H]+，使乙二醇溶液PH长期保持在6.5-7.5之间，从而达到缓蚀的目的。通过铜片腐蚀试验证实与不进行缓蚀处理的载冷剂相比，经过缓蚀处理的试片使用寿命可延长一倍以上。
相关反应原理如下：
本发明的有益效果：
（1）乙二醇水溶液pH值可长期稳定，腐蚀能力大大降低。
（2）可有效脱除载冷剂中的Fe3+，净化载冷剂，使载冷剂浊度调整前的≥100，降至≤10，达到澄清的目标，解决了杂质在换热器及设备的沉积，确保设备的换热效果；
（3）载冷剂固含量可降至0.5%以下，避免了氧化铁沉积造成的换热效率降低，可节能5%。
（4）与三乙醇胺相比具有更加优越的缓释效果，在大于10℃以上的加热条件下缓蚀能力更加持久，适合一些比较恶劣的工况，应用更加广泛；减轻设备腐蚀，设备管线使用寿命可延长5年以上。
（5）由于三乙醇胺价格比较昂贵，限制了其应用的广泛性，且无法脱除产生的杂质，采用碳酸盐作为缓蚀剂，不仅成本同比降低30%以上，而且实现了载冷剂的净化，，延长了设备的使用寿命，具有非常广阔的应用前景。
不同缓蚀剂用于载冷剂的各项数据对比
Figure 2013103435072100002DEST_PATH_IMAGE004
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术方案，但是本发明的技术方案不以实施例为限。
实施例1
将来自车间，浓度浓度20%的乙二醇溶液打入中和釜，开启搅拌，按每1000kg乙二醇中加入5kg的复合碳酸盐，复合碳酸盐为碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵的混合物，其中碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵重量配比为：3.0:4.5:0.6，进行中和，要求搅拌速度控制在60r/min，搅拌2小时，通过吸收乙二醇溶液中的[H]+，降低乙二醇水溶液中的氢离子浓度，提高乙二醇溶液的pH值；利用碳酸根与乙二醇溶液中溶解的Fe3+发生双水解反应，形成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体不断吸附载冷剂乙二醇溶液中的杂质，最终在碳酸盐阳离子的作用下产生絮凝；将反应后溶液放入静置槽，静置24h后，利用倒液泵自静置槽上部将沉淀的清液部分抽出，送入乙二醇罐，然后再用打浆泵将静置槽底部的絮凝沉淀通过压滤机进行分离，分离出的沉淀物外运，清液送回乙二醇系统使用，确保最终pH值控制在6.5。 
实施例2
将来自车间，浓度浓度40%的乙二醇溶液打入中和釜，开启搅拌，按每1000kg乙二醇中加入10kg的复合碳酸盐进行中和，复合碳酸盐为碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵的混合物，其中碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵重量配比为： 4.5: 7.0: 2.6，要求搅拌速度控制在100r/min，搅拌2小时，通过吸收乙二醇溶液中的[H]+，降低乙二醇水溶液中的氢离子浓度，提高乙二醇溶液的pH值；利用碳酸根与乙二醇溶液中溶解的Fe3+发生双水解反应，形成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体不断吸附载冷剂乙二醇溶液中的杂质，最终在碳酸盐阳离子的作用下产生絮凝；将反应后溶液放入静置槽，静置24h后，利用倒液泵自静置槽上部将沉淀的清液部分抽出，送入乙二醇罐，然后再用打浆泵将静置槽底部的絮凝沉淀通过压滤机进行分离，分离出的沉淀物外运，清液送回乙二醇系统使用，确保最终pH值控制在7.5。 
实施例3
将来自车间，浓度浓度30%的乙二醇溶液打入中和釜，开启搅拌，按每1000kg乙二醇中加入7.5kg的复合碳酸盐进行中和，复合碳酸盐为碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵的混合物，其中碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵重量配比为：4.0:5.5: 2.0，要求搅拌速度控制在80r/min，搅拌2小时，通过吸收乙二醇溶液中的[H]+，降低乙二醇水溶液中的氢离子浓度，提高乙二醇溶液的pH值；利用碳酸根与乙二醇溶液中溶解的Fe3+发生双水解反应，形成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体不断吸附载冷剂乙二醇溶液中的杂质，最终在碳酸盐阳离子的作用下产生絮凝；将反应后溶液放入静置槽，静置24h后，利用倒液泵自静置槽上部将沉淀的清液部分抽出，送入乙二醇罐，然后再用打浆泵将静置槽底部的絮凝沉淀通过压滤机进行分离，分离出的沉淀物外运，清液送回乙二醇系统使用，确保最终pH值控制在7。 

Claims (6)

1.一种载冷剂乙二醇的缓释工艺，其特征在于：具体步骤为:
（1）乙二醇溶液长期运行后pH呈下降趋势，最终稳定在4.5～5.0之间，根据反复实验结果确定其调整比例；在每1000kg乙二醇水溶液中加入5kg～10kg的复合碳酸盐，通过吸收乙二醇溶液中的[H]+，降低乙二醇水溶液中的氢离子浓度，提高乙二醇溶液的pH值；
（2）利用碳酸根与乙二醇溶液中溶解的Fe3+发生双水解反应，形成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体不断吸附载冷剂乙二醇溶液中的杂质，最终在碳酸盐阳离子的作用下产生絮凝；
（3）通过过滤的方式将沉淀物脱除，可实现载冷剂纯化、pH调整，减轻腐蚀的目的，最终过量的复合碳酸盐电离形成缓冲溶液，通过不断吸纳产生的[H]+，使乙二醇溶液pH长期保持在6.5～7.5之间，从而达到缓蚀的目的。
2.如权利要求1所述的载冷剂乙二醇的缓释工艺，其特征在于：所述的步骤（1）的乙二醇的质量百分浓度为20%～40%。
3.如权利要求1所述的载冷剂乙二醇的缓释工艺，其特征在于：所述的步骤（1）的复合碳酸盐的质量百分浓度为0.5%～1%。
4.如权利要求2或3所述的载冷剂乙二醇的缓释工艺，其特征在于：所述的步骤（1）中乙二醇与复合碳酸盐的质量配比是1000:5～10。
5.如权利要求1所述的载冷剂乙二醇的缓释工艺，其特征在于：所述的步骤（1）的复合碳酸盐为：碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵的混合物 。
6.如权利要求5所述的载冷剂乙二醇的缓释工艺，其特征在于：所述的碳酸钾、碳酸氢铵、碳酸铵其重量配比为：3.0～4.5:4.5～7.0:0.6～2.6 。
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