CN103449615A - 一种复合阻垢缓蚀剂及应用 - Google Patents

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胡迳嵩
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Abstract

本发明涉及一种复合阻垢缓蚀剂应用，其特征在于：复合阻垢缓蚀剂由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2～丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。该复合阻垢缓蚀剂对碳酸盐及硅酸盐具有很好分散阻垢效果。

Description

一种复合阻垢缓蚀剂及应用
技术领域
本发明涉及一种工业循环冷却水用复合阻垢缓蚀剂及应用，特别适用于软水循环系统。
背景技术
在工业循环冷却水系统中，有些循环水系统的循环水量虽小，却担负着某些重要设备及精密仪器的冷却降温任务。特别是在发电及变电领域，水冷器的结垢与腐蚀将直接影响到发电与供电装置的安全运行。
为确保生产装置的安全、长、满、优运行，一般发电厂及变电站的水冷器均采用耐腐蚀性能良好的黄铜或不锈钢材质，这样重点就放在如何控制与避免循环冷却水的结垢方面。为从根本上解决循环水的结垢问题，一些企业干脆就直接采用成本较高的高品质水即软水作为循环冷却用水及补充水。因为软水虽然成本较高，但水中钙、镁等离子含量较低，不容易结垢，循环水的浓缩倍数可达9以上，基本上可以实现零排污，节水效果比较明显。但对于敞开式循环冷却水系统，循环水在凉水塔与空气进行换热时，空气中的尘砂尤其是一些硅酸盐、碳酸盐微粒不断地被洗入循环水中，时间长了，水中的硅酸盐及碳酸盐就会在水冷器内结垢析出，从而影响水冷器的换热效果，给安全生产带来隐患，因此，有必要对软水进行水质稳定处理。
《湖北电力》2001，25(4)：41-42，介绍了在葛洲坝换流站使用2-膦酸丁基-1，2，4-三羧酸(PBTC)2～3 mg/L，可控制循环冷却水系统结垢与腐蚀，保证了换流站的安全正常运行。《腐蚀科学与防护技术》2005，17(2)：134-136，介绍了使用以钼酸盐、PBTC、羧酸酰胺、锌盐为主剂的复合软水缓蚀剂。
CN101244871介绍了一种能抑制水中二氧化硅垢沉积的环保型复合阻垢剂，采用的己二酸/端氨基聚醚/二乙烯三胺共聚物是一种含有醚键、仲胺聚、肽键结构的非离子型聚合物，具有明显的阻止水中二氧化硅垢沉积的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软水用复合阻垢缓蚀剂，该复合阻垢缓蚀剂具有优良的阻垢缓蚀性能。
为了实现上述目的，本发明提供的一种软水用复合阻垢缓蚀剂，其特征在于：由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成；其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900021
其中较优的重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900022
本发明所述的2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)满足HG/T 3662-2000要求，其质量指标如下：
活性组分(PBTC)≥50％
磷酸(以PO4 3-)含量≤0.20％
亚磷酸(以PO3 3-)含量≤0.50％
pH值(1％水溶液)：1.5～2.0
密度(20℃)≥1.270g/cm3
本发明所述的丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)满足HG/T 3642-1999要求，其质量指标如下：
固体含量≥30.0％
游离单体(以CH2＝CH-COOH计)含量≤0.50％
pH值(1％水溶液)：≤2.5
密度(20℃)≥1.05 g/cm3
极限粘数(30℃)0.055～0.100dl/g
本发明所述的水解聚马来酸酐(HPMA)满足GB/T 10535-1997要求，其质量指标如下：
固体含量≥48.0％
平均分子量≥450
溴值≤160 mg/g
pH值(1％水溶液)：2.0～3.0
密度(20℃)≥1.18 g/cm3
本发明所述的多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)满足GB/T 27812-2011要求，其质量指标如下：
活性组份(以PAPEMP计)≥40.0％
磷酸(以PO4 3-计)≤1.0％
密度(20℃)1.15～1.25 g/cm3
PH值(1％水溶液)1.5～2.5
上述复合阻垢缓蚀剂应用于软水中，其特征在于每1升软水中加入40-80毫克复合阻垢缓蚀剂。
本发明所述软水指不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水，包括去离子水、蒸汽凝结水及纯净水。
在循环冷却水系统中使用铜材设备时，在每1升软水中加入40-80毫克复合阻垢缓蚀剂和0.5～1.5毫克铜缓蚀剂，其中铜材缓蚀剂优选自苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑或巯基苯骈噻唑。
本发明以PBTC、AA/AMPS、HPMA、PAPEMP为主剂复配而成的复合阻垢缓蚀剂具有如下特点：
(1)对循环冷却水中的硅酸盐具有很好的抑制、分散能力，避免了硅酸盐在水冷器内的沉积。
(2)对循环冷却水中的碳酸盐具有优异的阻垢分散能力，从而保证水冷器的换热效果。
(3)可使软水循环系统中不锈钢的平均腐蚀速率≤0.005mm/a，铜的平均腐蚀速率≤0.005mm/a。
本发明软水用阻垢缓蚀剂采用GB/T 18175-2000(水处理剂缓蚀性能的测定——旋转挂片法)进行缓蚀性能评价，采用GB/T16632-1996进行阻碳酸钙垢性能评价。
阻硅酸盐垢试验方法及步骤见1.2所述。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的实质，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900041
上述复合阻垢缓蚀剂应用于去离子水中，每1升去离子水中加入40毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为82.5％，硅酸盐阻垢率为80.2％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0008mm/a。
实施例2：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900042
上述复合阻垢缓蚀剂应用于纯净水中，每1升纯净水中加入60毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为86.9％，硅酸盐阻垢率为83.1％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0006mm/a。
实施例3：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900051
上述复合阻垢缓蚀剂应用于蒸汽凝结水中，每1升蒸汽凝结水中加入80毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为90.4％，硅酸盐阻垢率为88.5％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0005mm/a。
实施例4：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900052
上述复合阻垢缓蚀剂应用于纯净水中，每1升纯净水中加入40毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为83.7％，硅酸盐阻垢率为81.5％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0009mm/a。
实施例5：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
上述复合阻垢缓蚀剂应用于去离子水中，每1升去离子水中加入60毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为85.8％，硅酸盐阻垢率为84.4％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0007mm/a。
实施例6：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900061
上述复合阻垢缓蚀剂应用于蒸汽凝结水中，每1升蒸汽凝结水中加入80毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为91.3％，硅酸盐阻垢率为88.2％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0005mm/a。
实施例7：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900062
上述复合阻垢缓蚀剂应用于去离子水中，每1升去离子水中加入40毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为86.6％，硅酸盐阻垢率为82.0％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0009mm/a。
实施例8：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900063
Figure BSA00000733323900071
上述复合阻垢缓蚀剂应用于纯净水中，每1升纯净水中加入60毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为88.9％，硅酸盐阻垢率为87.2％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0006mm/a。
在循环冷却水系统中使用铜材设备时，在1升纯净水中加入60毫克复合阻垢缓蚀剂和1.0毫克甲基苯并三氮唑，铜试片的腐蚀速率为0.0006mm/a。
实施例9：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含量为：
Figure BSA00000733323900072
上述复合阻垢缓蚀剂应用于去离子水中，每1升去离子水中加入80毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为92.5％，硅酸盐阻垢率为89.4％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0005mm/a。
在循环冷却水系统中使用铜材设备时，在每1升去离子水中加入80毫克复合阻垢缓蚀剂和0.5毫克苯并三氮唑，铜试片的腐蚀速率为0.0005mm/a。
实施例10：一种复合阻垢缓蚀剂，由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成。其中各组分重量百分含
Figure BSA00000733323900073
上述复合阻垢缓蚀剂应用于去离子水中，每1升去离子水中加入60毫克复合阻垢缓蚀剂，静态阻垢试验表明：碳酸钙阻垢率为88.5％，硅酸盐阻垢率为87.0％；旋转挂片试验表明：不锈钢试片的腐蚀速率为0.0007mm/a。。
在循环冷却水系统中使用铜材设备时，每1升去离子水中加入60毫克复合阻垢缓蚀剂和1.5毫克巯基苯骈噻唑，铜试片的腐蚀速率为0.0005mm/a。
1.静态阻垢试验
1.1阻碳酸钙垢试验(GB/T16632-1996)
选用实施例4对复合阻垢缓蚀剂进行静态阻碳酸钙垢试验，结果如表1。
表1阻碳酸钙垢试验结果
Figure BSA00000733323900081
1.2阻硅酸盐垢试验
选用实施例4对复合阻垢缓蚀剂进行静态阻硅酸盐垢试验。
配制500mg/L(以SiO2计)的硅酸钠溶液，加入一定量的复合阻垢缓蚀剂；然后用盐酸和氢氧化钠将各溶液的pH值调整到7.5左右，加入0.5mL10％的CaCl2溶液(以CaCO3计)，使得每一溶液中Ca2+含量为500mg/L(以CaCO3计)。然后再用盐酸和氢氧化钠将各溶液的pH值调整到7.0±0.1，将盛装溶液的塑料瓶置于水浴锅中，维持溶液温度为40℃，定时取一定量的水样，用0.45μm的滤膜过滤，稀释一定倍数后测定SiO2的含量，同时进行空白实验。SiO2测定方法采用《工业循环冷却水和锅炉用水中硅的测定》(GB/T12149-2007)中钼蓝分光光度法进行分析。试验结果如下表2：
表2阻硅酸盐垢试验结果
Figure BSA00000733323900082
2.缓蚀效果评价
采用旋转挂片法(GB/T18175-2000)对实施例4进行不锈钢材质缓蚀效果评价，试验结果如表3。
表3旋转挂片试验结果
Figure BSA00000733323900091
3.应用效果
选用实施例4复合配方应用于某厂循环水站，该站系统容量为200m3，循环水量为360m3/h，补水采用蒸汽凝结水，复合阻垢缓蚀剂用量为80mg/L，运行1个月，不锈钢试片的腐蚀速率为0.0009mm/a，不锈钢水冷器内无碳酸盐及硅酸盐垢沉积，取得了很好应用效果。

Claims (5)

1.一种复合阻垢缓蚀剂，其特征在于：由2-膦酸基-1，2，4-三羧基丁烷(PBTC)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物(AA/AMPS)、水解聚马来酸酐(HPMA)、多胺基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)混合而成；其中各组分重量百分含量为：
Figure FSA00000733323800011
2.根据权利要求1所述的复合阻垢缓蚀剂，其特征在于：各组分的重量百分含量为：
Figure FSA00000733323800012
3.权利要求1或2所述的复合阻垢缓蚀剂的应用，其特征在于：每1升软水中加入40-80毫克复合阻垢缓蚀剂。
4.权利要求1或2所述的复合阻垢缓蚀剂的应用，其特征在于：在循环冷却水系统中使用铜材设备时，在每1升软水中加入40-80毫克复合阻垢缓蚀剂和0.5～1.5毫克铜缓蚀剂，其中铜材缓蚀剂优选自苯并三氮唑或甲基苯并三氮唑或巯基苯骈噻唑。
5.根据权利要求3或4所述的复合阻垢缓蚀剂的应用，其特征在于：软水包括去离子水、蒸汽凝结水及纯净水。
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