CN103409763A

CN103409763A - 一种清洗剂用组合物和清洗剂及其应用

Info

Publication number: CN103409763A
Application number: CN2013103595160A
Authority: CN
Inventors: 林毅
Original assignee: Shenzhen Aikangquan Water Treatment Services Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Aikangquan Water Treatment Services Co Ltd
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: CN103409763B

Abstract

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种清洗剂用组合物及其在清洗各种工业设备表面上水垢和锈垢中的应用，公开了一种清洗剂用组合物及其应用。该清洗剂用组合物含有有机膦酸盐、分散剂、还原剂、润湿剂和缓蚀剂，各组分的重量比为1：0.15～1.5：0.02～0.75：0.02～0.75：0.002～0.075。本发明的清洗剂用组合物符合绿色环保的要求，适用于碳钢、不锈钢、黄铜、紫铜和铝等多种金属材质表面的水垢和锈垢的清洗。本发明的清洗剂用组合物具有除垢彻底，缓蚀性能好，清洗后不需要进行专门钝化处理，直接投入正常运行即可，使整个清洗过程变得简单，易于推广应用。

Description

一种清洗剂用组合物和清洗剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种清洗剂用组合物和清洗剂及其应用，具体地，涉及一种清洗剂用组合物及其在清洗各种工业设备表面上水垢和锈垢中的应用。

背景技术

化学清洗广泛应用于各个工业部门（如电力、石化、冶金和电子等）中的换热设备、传热设备、冷却设备、钢铁及其他金属材料的轧制鳞皮及氧化层等表面的水垢和金属垢的清洗。电力部门的热力设备（如锅炉）和化工设备的化学清洗尤其重要。从社会经济的角度来看，化学清洗可减少因污垢带来的燃料耗费；从环境保护的角度来看，减少了燃料废气和大气污染；从安全角度来看，锅炉和换热器等热力设备在使用过程中逐渐形成各类污垢，而这些污垢导热不良会致使炉管局部温度升高，降低钢材的强度，从而导致爆管事故的发生，影响锅炉及换热设备运行，而通过化学清洗可保证设备的正常运行。

由于循环水系统一般较大，换热设备较多，管道复杂，并且停车清洗的时间较短，这些因素都制约了常规酸洗在除垢、除锈上的效果。另外常规酸洗还具有以下缺点：

1）酸洗过程中产生大量的气体导致系统压力过高而损坏；

2）酸洗会造成部分设备的腐蚀、在酸洗过程中会产生大量的脱落的块状物，严重时阻塞系统；

3）酸洗后的废液不符合环保要求，后处理难度大；

4）酸洗成本高

5）清洗完后，设备表面需要再次钝化。

因此，提出不使用酸的在线中性清洗剂，可以避免了酸洗的某些缺陷。

美国专利US4810405公布了一种除锈组合物，该组合物用于在中性pH条件下去除氧化铁沉积物，该组合物包含膦酸盐、还原剂和缓蚀剂，还可以含有表面活性剂和分散剂。该组合物清洗剂组合物仅用于清洗氧化铁锈垢，对水垢效果较差，另外对金属的腐蚀率也较高，不能用于镀锌板和铸铁的清洗。US5401311A公开了一种去除冷却水系统沉积垢的方法，该方法中联合使用了螯合剂、磷酸盐或膦酸盐、碱性物质。该方法的缺点是仅能除水垢，除垢缓慢，不彻底，对锈垢基本无效。

中国专利CN101012415A公开了一种安全在线除垢清洗剂，该清洗剂由螯合剂5.0-90.0%，缓蚀剂0.0-1.0%，高分子聚合物1.0-3.0%，氢氧化钠0.0-20.0%，水5.0-80.0%组成。该清洗剂可用于水垢和锈垢的清洗，但缺点是除垢速度慢，除垢不彻底，对金属基体的腐蚀偏高。CN101565660A公开了一种有机除垢组合物及其制备方法和应用，该除垢组合物由有机清洗剂和缓蚀剂CM-911组成，重量比为100：0.0-0.3。该有机清洗剂含有马来酸-丙烯酸共聚物1-15%，羟基亚乙基二磷酸1-25%，氨基三亚甲基膦酸2-30%、渗透剂JFC0.03-0.05%，其余为水。该组合物适合清洗碳酸盐垢，对锈垢效果较差，清洗不彻底。CN101955862A公开了一种混合水垢中性清洗剂，包括羟基亚乙基二磷酸5-10%，柠檬酸3-8%，非离子聚丙烯酰胺0.3-1%，氟化氢1-2%，NaOH0.5-1%，6501除油剂0.05%，其余为水。其缺点在于，仅能用于清除混合的水垢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种中性清洗剂用组合物、及其在清洗各种工业设备表面上水垢和锈垢中的应用。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种清洗剂用组合物，该组合物含有有机膦酸盐、分散剂、还原剂、润湿剂和缓蚀剂，各组分的重量比为1：0.15～1.5：0.02～0.75：0.02～0.75：0.002～0.075，优选为1：0.3～0.8：0.1～0.35：0.1～0.35：0.01～0.035。

一方面，本发明提供了一种清洗剂，该清洗剂含有上述清洗剂用组合物和水。

另一方面，本发明提供了上述清洗剂各种工业设备表面上水垢和锈垢清洗中的应用，特别适合于闭路循环水系统或密闭的换热设备的清洗。

通过上述技术方案，本发明的清洗剂化学性质稳定，为环境友好的清洗剂用组合物，符合绿色环保的要求；本发明的清洗剂能使用在各种工业设备表面上水垢和锈垢清洗过程中，能清洗钝化一次完成，适应性广，具有优良的清洗性能，加量少，处理过程简单且效果明显，易于推广应用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的清洗剂用组合物，该组合物含有有机膦酸盐、分散剂、还原剂、润湿剂和缓蚀剂，各组分的重量比为1：0.15～1.5：0.02～0.75：0.02～0.75：0.002～0.075，优选为1：0.3～0.8：0.1～0.35：0.1～0.35：0.01～0.035。

其中，所述有机膦酸盐为清洗剂用组合物中的重要组成成分，对各种水垢和锈垢具有优良的螯合性能，并具有钝化的功效，优选情况下，所述有机磷酸盐为选自氨基三亚甲基磷酸、羟基亚乙基二磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、二亚乙基三胺五亚甲基磷酸、己二胺四亚甲基磷酸、二亚己基三胺五亚甲基磷酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸和2-羟基膦酰基乙酸及其钾、钠、铵盐中的至少一种。

所述分散剂为清洗剂用组合物的重要组成部分，可以促进水垢或锈垢的清洗，并分散于清洗溶液中，防止堵塞管道，优选情况下，所述分散剂为选自丙烯酸和/或马来酸/酐与含磺酸基烯烃的共聚物，所述含磺酸基烯烃为选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸和烯丙基聚乙二醇磺酸中的至少一种；以所述含磺酸基共聚物的总量为基准，所述含磺酸基烯烃结构单元的摩尔百分比为10-25%，所述分散剂的重均分子量为1000-50000。

所述还原剂为清洗剂用组合物中的重要组成成分，可以促进各种锈垢的剥离和溶解性能，防止高价的金属氢氧化物在中性pH下产生的，优选情况下，所述还原剂选自亚硫酸盐和异抗坏血酸盐及其它们的钠、钾、铵盐中的至少一种。

所述润湿剂为缓蚀剂用组合物中的组成成分，可以提高清洗的速度和清洗的完全程度，可以是任何类型的表面活性剂中的至少一种。如烷基或芳基硫酸、磺酸钠、磺酸钾、磺酸铵、烷基磷酸酯盐、烷基羧酸盐、烷基磺酰胺盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、链烷醇酰胺、烷基季铵盐或烷基吡啶鎓盐等。优选情况下，所述的润湿剂选自丁二酸二异辛酯磺酸钠、C₈-C₁₈烷醇酰胺、亲水亲油平衡值（HLB）为10-15的脂肪醇聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

所述缓蚀剂为清洗剂用组合物中的组成部分，可以减轻清洗剂对金属的腐蚀作用，优选情况下，所述缓蚀剂选自硫氰酸盐、巯基苯并噻唑及其它们的钠、钾和铵盐、肼；优选为巯基苯并噻唑、硫氰酸钠和肼，其中巯基苯并噻唑、硫氰酸钠和肼的重量比为1：2.5-4.5：1.5-2.5，优选为1：3-4：1.7-2.2，更优选为1：3.75：2.

另外该清洗剂组合物还可以含有pH调节剂，其主要用于调节清洗剂溶液的pH为6.5～7.6，可以是常用的碱性无机盐，优选氢氧化钠和氢氧化钾中的一种，更优选氢氧化钠。

本发明的清洗剂含有上述清洗剂用组合物和水。

根据本发明，所述清洗剂中清洗剂用组合物的含量可以根据需要在较宽范围内选择，优选情况下，所述清洗剂用组合物的含量为5～30重量%，进一步优选为10～20重量%。

根据本发明，所述清洗剂可以通过现有的各种方法获得，例如可以将形成所述清洗剂的原料按照前述所需比例混合均匀而制得，因此本发明对所述混合的步骤和条件无特殊要求。

本发明的清洗剂在清洗各种工业设备表面的水垢或锈垢中的应用，其特征在于，所述清洗剂为上述清洗剂。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。实施例1-6用来说明清洗剂用组合物及其制备方法。实施例中用到的试剂如下所示：亚硫酸钠、异抗坏血酸钠、肼、硫氰酸钠、巯基苯并噻唑、氢氧化钠均为分析纯（均购自国药集团化学试剂有限公司）；氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基膦酸、二亚己基三胺五亚甲基膦酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸和2-羟基膦酰基乙酸以及它们的钾盐、钠盐和铵盐、丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物（AA/AMPS，两结构单元的摩尔比为8：1，）、丙烯酸与马来酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物（AA/MA/AMPS，三结构单元的摩尔比为4：4：1，

）、丙烯酸与苯乙烯磺酸共聚物（AA/SS，两结构单元的摩尔比为5：1，

）江海环保股份有限公司）均为工业级（均购自江海环保股份有限公司）；丙烯酸与3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸共聚物（AA/AHPSE，两结构单元的摩尔比为3:1，

）、丙烯酸与烯丙基聚乙二醇磺酸共聚物（AA/APES，两结构单元的摩尔比为3:1，

丙烯酸与3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸和烯丙基聚乙二醇磺酸共聚物（AA/AHPSE/APES，三结构单元的摩尔比为3:1:1，

）均为工业级（均购自通用电气水处理（无锡）有限公司）、丁二酸二异辛酯磺酸钠、烷醇酰胺、TX-7，OP-10,TX-15，MOA-7，MOA-9，O-8，O-10，O-15均为工业级（均购自江苏海安石化厂）。

实施例1

称取10.0克羟基亚乙基膦酸钠，5.0克AA/AHPSE，2.5克亚硫酸钠，1.5克丁二酸二异辛酯磺酸钠，1.0克TX-7，0.25克缓蚀剂（硫氰酸钠、巯基苯并噻唑和肼，三者重量比为1：3.75：2），搅拌均匀。

实施例2

称取10.0克氨基三亚甲基膦酸钠，3.0克AA/AMPS，1.0克g异抗坏血酸钠，1.0克MOA-7，0.10克缓蚀剂（成分同实施例1）搅拌均匀。

实施例3

称取10.0克乙二胺四亚甲基膦酸钠，8.0克AA/AHPSE/APES，3.5克亚硫酸钠，3.5克十二烷醇酰胺，0.35克缓蚀剂（成分同实施例1），搅拌均匀。

实施例4

称取10.0克二亚乙基三胺五亚甲基膦酸，1.5克AA/MA/AMPS，0.2克异抗坏血酸钠，0.2克O-8，0.02克缓蚀剂（成分同实施例1），用适量氢氧化钠调pH为6.5-7.6，余量水，稀释到含量为30%溶液，搅拌均匀。

实施例5

称取2.0克己二胺四亚甲基膦酸钾，2.0克二亚己基三胺五亚甲基膦酸铵，4.0克2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸钠，2.0克2-羟基膦酰基乙酸钠，15.0克AA/APES，4.5克亚硫酸钠，3.5克异抗坏血酸钠，3.0克O-8,2.0克TX-15,2.5克O-15，0.75克缓蚀剂（成分同实施例1），搅拌均匀。

实施例6

称取5.0克羟基亚乙基膦酸钠，5.0克二亚乙基三胺五亚甲基膦酸钠，5.0克AA/SS，5.0克AA/AMPS，3.0克亚硫酸钠，2.0克异抗坏血酸钠，5.0TX-10，0.5克缓蚀剂（成分同实施例1），搅拌均匀。

对比例1

按照US4810405实施例1配制清洗剂。

对比例2

按照CN101012415A实施例1配制清洗剂。

测试例1

按照GB/T25146-2010《工业设备化学清洗质量验收规范》，分别对实施例1-6和对比例1-2所得的清洗剂用组合物的清洗性能进行评价。表1中，“-”表示未测定实施例制得的清洗剂的清洗效果。

表1

从表1的评价实验结果可以看出，本发明的清洗剂用组合物具有很好的清洗缓蚀性能，添加本发明的清洗用组合物后的清洗剂，对不同材质的腐蚀速率均小于GB/T25146-2010《工业设备化学清洗质量验收规范》中规定的碳钢腐蚀速率≤2.0g/(m²·h)，不锈钢腐蚀速率≤1.0g/(m²·h)，黄铜腐蚀速率<1.0g/(m²·h)，紫铜腐蚀速率≤1.0g/(m²·h)，铝腐蚀速率≤1.0g/(m²·h)，水垢洗净率≥95%，锈垢洗净率≥95%，因此，本发明的的清洗剂用组合物可满足多种金属材质表面水垢和锈垢的清洗要求。解决了设备在不停车情况下，清除设备表面长期带垢不良运行的问题，提高设备效率，并且无任何不利影响。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种清洗剂用组合物，其特征在于，该组合物含有有机膦酸盐、分散剂、还原剂、润湿剂和缓蚀剂，各组分的重量比为1：0.15～1.5：0.02～0.75：0.02～0.75：0.002～0.075。

2.根据权利要求1所述的清洗剂用组合物，其中，所述有机膦酸盐、分散剂、还原剂、润湿剂和缓蚀剂重量比为1：0.3～0.8：0.1～0.35：0.1～0.35：0.01～0.035。

3.根据权利要求1所述的清洗剂用组合物，其中，所述有机膦酸盐选自氨基三亚甲基磷酸、羟基亚乙基二磷酸、乙二胺四亚甲基磷酸、二亚乙基三胺五亚甲基磷酸、己二胺四亚甲基磷酸、二亚己基三胺五亚甲基磷酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸和2-羟基膦酰基乙酸及其它们的钾、钠、铵盐中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的清洗剂用组合物，其中，所述分散剂为丙烯酸和/或马来酸/酐与含磺酸基烯烃的共聚物，所述含磺酸基烯烃为选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、3-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸和烯丙基聚乙二醇磺酸中的至少一种；以所述含磺酸基共聚物的总量为基准，所述含磺酸基烯烃结构单元的摩尔百分比为10-25%，所述分散剂的重均分子量为1000-50000。

5.根据权利要求1所述的清洗剂用组合物，其中，所述还原剂选自亚硫酸盐、异抗坏血酸盐中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的清洗剂用组合物，其中，所述润湿剂选自丁二酸二异辛酯磺酸钠、C₈-C₁₈烷醇酰胺、亲水亲油平衡值（HLB）为10-15的脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的清洗剂用组合物，其中，所述缓蚀剂选自巯基苯并噻唑、硫氰酸盐及其它们的钾、钠和铵盐，肼中的至少一种。

8.一种清洗剂，所述清洗剂含有清洗剂用组合物和水，其特征在于，所述清洗剂用组合物为权利要求1-7中的任意一项所述的清洗剂用组合物。

9.根据权利要求8所述的清洗剂，其中，所述清洗剂用组合物的含量为5～30重量%，优选为10～20重量%。

10.权利要求8或9所述的清洗剂在清洗各种工业设备表面的水垢或锈垢中的应用。