CN104593780B - 一种水汽热力循环系统用调节剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水汽热力循环系统用调节剂，按重量百分比由以下组分组成：5～30％的长链脂肪族多胺，20～70％的碱化剂，20～40％的烷基取代苯磺酸的衍生物，水0～10％。本发明的调节剂能在金属表面形成单分子膜，借此有效抑制水汽热力循环系统中的金属腐蚀和结垢，以及防止汽轮机积盐。

Description

一种水汽热力循环系统用调节剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及工业水处理技术领域，特别涉及水汽热力循环系统、用于锅炉给水调节的一种调节剂。

背景技术

众所周知，水汽热力循环系统中，避免设备和管路腐蚀和结垢，是确保系统长周期、安全和无故障运行的重要前提。

比利时科学家马塞尔·布拜(Marcel Pourbaix)发现，铁-水体系中铁的腐蚀速度随水的pH值的变化而不同，铁的溶解速度在9-13之间是最小的。因此，调节水的pH值已作为一项锅炉给水处理规则而在行业内通用。中国国家标准GB/T12145即对此作出了规定。

在传统的对水汽循环的调节中一般采用氨作为全挥发性调节手段。然而，人们已经发现，由于其所具有的高挥发性及其在汽-液两相间的不合理的分配特性，而无法实现全系统各部分均匀一致pH调节作用。比如氨对锅炉炉水的调节作用即因其汽液两相分配比过高而大大减弱。在水的湿蒸汽两相区条件下，氨的防止腐蚀效果也明显不佳。

对于汽包锅炉来说，为了让炉水pH值符合防止腐蚀的要求，普遍采用了固体碱化剂，比如磷酸三钠来对炉水进行处理。尽管磷酸三钠不仅能够调整炉水pH值，还具有防止锅炉产生钙、镁积垢的作用，然而其所具有的“磷酸盐隐藏”特性，有时反而成为了锅炉炉管腐蚀的重要原因。

此外，作为大型的蒸汽发生装置，现代大型、高效率、高参数锅炉必须使用脱盐水，以免除结垢风险同时满足汽轮机对蒸汽品质的要求。在这种条件下，磷酸盐所具有的防止锅炉发生钙、镁积垢的功能已失去意义，其对锅炉而言的价值仅剩调节炉水的pH值一项。

磷酸盐处理的另一个局限是大幅度提升了炉水的电导率并因此导致锅炉排污率居高不下。对于直流锅炉而言，加入水汽循环中的任何调节剂，都必须在蒸汽中完全挥发，这意味着必须使用可挥发性药剂。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种适用于水汽热力循环系统用的调节剂及其制备方法。

本发明的技术方案是这样的实现的：

一种水汽热力循环系统用调节剂，按重量百分比由以下组分组成：5～30％的长链脂肪族多胺，20～70％的碱化剂，20～40％的烷基取代苯磺酸的衍生物，水0～10％。

其中，优选地，所述长链脂肪族多胺的通式为：R-[NH-(CH₂)_p]_n-NH₂，其中，R为12～24或26个碳原子的脂肪族烃基，p为在1至6之间的整数，n为在1至7之间的整数。

其中，优选地，所述碱化剂为胺基烷醇，其通式为ZO-Z’-NR’R”，其中，Z和Z’表示拥有1～6个碳原子的烷基或烃基，R’和R”为拥有1～4个碳原子的烷基或烃基。

其中，优选地，Z和Z’可以相同也可以不相同，R’和R”可以相同也可以不相同。

其中，优选地，所述碱化剂为二乙基胺乙醇、二甲基胺丙醇、吗啉或单乙醇胺。

其中，优选地，所述烷基取代苯磺酸的衍生物为烷基取代苯磺酸的碱金属盐、胺盐、低羟胺、二胺或环状胺。

其中，优选地，烷基取代苯磺酸的衍生物中的烷基为拥有1～6个碳原子的烷基，所述烷基的取代位置在磺酸基的对位。

其中，优选地，所述低羟胺为单乙醇胺或二甲基异丙醇胺，所述二胺为1,2-乙二胺或1,3-丙二胺，所述环状胺为环己胺。

一种水汽热力循环系统用调节剂的制备方法，包括以下步骤：将碱化剂加入水中，搅拌均匀，边搅拌边加入长链脂肪族多胺，然后加入烷基取代苯磺酸的衍生物。

其中，优选地，所有步骤均在惰性气体保护下进行；所使用的水为去二氧化碳的水，pH值为11～13。

本发明的有益效果：

1.本发明的调节剂具有全挥发性，适应于包括直流锅炉在内的水汽热力循环系统；

2.能够对整个水汽热力循环系统进行pH值调节，包括给水、锅炉炉水、蒸汽冷凝水；尤其在水发生相变和存在两相态的地方(比如锅炉炉内和汽轮机湿蒸汽区)防止金属表面腐蚀；

3.能在金属表面形成单分子膜，借此有效抑制水汽热力循环系统中的金属腐蚀和结垢，以及防止汽轮机积盐；

4.调节剂在温度600℃以下有足够的稳定性，可应用于当今大多数锅炉系统；具有较好的安全性和环保性及可接受的价格和最佳成本收益比。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：15％的长链脂肪族多胺，55％的碱化剂，30％的烷基取代苯磺酸的衍生物。

其中，长链脂肪族多胺的化学式为C₁₂H₂₅-[NH-(CH₂)₂]-NH₂。碱化剂为二甲基胺丙醇，通式为HO-C₃H₄-N(CH₃)₂，烷基取代苯磺酸的衍生物为对苯磺酸钠。

本实施例的水汽热力循环系统用调节剂的制备方法，包括以下步骤：取碱化剂，边搅拌边加入长链脂肪族多胺，然后加入烷基取代苯磺酸的衍生物。

其中，所有步骤均在惰性气体保护下进行；所使用的水为去二氧化碳的水，pH值为12。

本实施例制得的水汽热力循环系统用调节剂的效果在工业现场进行了检验。试验的锅炉为9.82MPa、550℃的蒸汽锅炉，配备了1台50MW的抽凝式汽轮机。本实施例的制剂被连续地加入到锅炉给水中，使水中含有7-8.5ppm的制剂成分(用专用分光光度计检测多胺浓度)。在此实验中，检测到蒸汽中多胺的浓度大约在1ppm。经过氢离子交换柱后冷凝水的pH值在9.2-9.5，氢电导率在0.13-0.16μS/cm。锅炉排污率维持在0.3％。

长链脂肪族多胺的通式为R-[NH-(CH₂)_p]_n-NH₂，本实施例中的长链脂肪族多胺中的p可为在1至6之间的整数，n可为在1至7之间的整数。本实施例的碱化剂中Z和Z’也可为拥有1～6个碳原子的任意烷基或烃基，R’和R”为拥也可为有1～4个碳原子的任意烷基或烃基。

经验证采用上述组分制得的制剂与本实施例制具有大致相同的效果。

实施例2

本实施例提供一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：5％的长链脂肪族多胺，70％的碱化剂，20％的烷基取代苯磺酸的衍生物，水5％。

其中，长链脂肪族多胺的化学式为C₂₄H₄₉-[NH-(CH₂)]₃-NH₂。碱化剂为二乙基胺乙醇，通式为HO-C₂H₄-N(C₂H)₂，烷基取代苯磺酸的衍生物为领甲基苯磺酸铵。

本实施例的水汽热力循环系统用调节剂的制备方法，包括以下步骤：将碱化剂加入水中，搅拌均匀，边搅拌边加入长链脂肪族多胺，然后加入烷基取代苯磺酸的衍生物。

其中，所有步骤均在惰性气体保护下进行；所使用的水为去二氧化碳的水，pH值为11。

本实施例制得的水汽热力循环系统用调节剂的效果在工业现场进行了检验。试验的锅炉为9.86MPa、550℃的蒸汽锅炉，配备了1台50MW的抽凝式汽轮机。本实施例的制剂被连续地加入到锅炉给水中，使水中含有7-8.5ppm的制剂成分(用专用分光光度计检测多胺浓度)。在此实验中，检测到蒸汽中多胺的浓度大约在1ppm。经过氢离子交换柱后冷凝水的pH值在9.3-9.5，氢电导率在0.14-0.17μS/cm。锅炉排污率维持在0.2％。

长链脂肪族多胺的通式为R-[NH-(CH₂)_p]_n-NH₂，本实施例中的长链脂肪族多胺的p可为在1至6之间的整数，n可为在1至7之间的整数。烷基取代苯磺酸的衍生物也可对邻甲基苯磺酸胺盐，其中，胺盐可为低烷胺，如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺，也可为低羟胺，如单乙醇胺、二甲基异丙醇胺，另外，甲基也可被其它较小的烷基取代，如乙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基。本实施例的碱化剂中，Z和Z’也可为拥有1～6个碳原子的任意烷基或烃基，R’和R”为拥也可为有1～4个碳原子的任意烷基或烃基。

经验证采用上述组分制得的制剂与本实施例制具有大致相同的效果。

实施例3

本实施例提供一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：30％的长链脂肪族多胺，20％的碱化剂，40％的烷基取代苯磺酸的衍生物，水10％。

其中，长链脂肪族多胺的化学式为C₁₈H₃₃-[NH-(CH₂)₆]₃-NH₂。碱化剂为吗啉，烷基取代苯磺酸的衍生物为间甲苯磺酸单乙醇胺。

本实施例的水汽热力循环系统用调节剂的制备方法，包括以下步骤：将碱化剂加入水中，搅拌均匀，边搅拌边加入长链脂肪族多胺，然后加入烷基取代苯磺酸的衍生物。

其中，所有步骤均在惰性气体保护下进行；所使用的水为去二氧化碳的水，pH值为13。

本实施例制得的水汽热力循环系统用调节剂的效果在工业现场进行了检验。试验的锅炉为9.84MPa、550℃的蒸汽锅炉，配备了1台50MW的抽凝式汽轮机。本实施例的制剂被连续地加入到锅炉给水中，使水中含有7-8.5ppm的制剂成分(用专用分光光度计检测多胺浓度)。在此实验中，检测到蒸汽中多胺的浓度大约在2ppm。经过氢离子交换柱后冷凝水的pH值在9.3-9.5，氢电导率在0.12-0.15μS/cm。锅炉排污率维持在0.4％。

长链脂肪族多胺的通式为R-[NH-(CH₂)_p]_n-NH₂，本实施例中的长链脂肪族多胺的p可为在1至6之间的整数，n可为在1至7之间的整数。烷基取代苯磺酸的衍生物也可对间甲基苯磺酸二甲基乙丙醇胺，甲基也可被其它较小的烷基取代，如乙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基。本实施例的碱化剂中，Z和Z’也可为拥有1～6个碳原子的任意烷基或烃基，R’和R”为拥也可为有1～4个碳原子的任意烷基或烃基。

实施例4

本实施例提供一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：25％的长链脂肪族多胺，35％的碱化剂，35％的烷基取代苯磺酸的衍生物，水5％。

其中，长链脂肪族多胺的化学式为C₂₆H₅₃-[NH-(CH₂)]₇-NH₂。碱化剂为单乙醇胺，烷基取代苯磺酸的衍生物为1,3-二甲基-4-磺酸环己胺。

本实施例的水汽热力循环系统用调节剂的制备方法，包括以下步骤：将碱化剂加入水中，搅拌均匀，边搅拌边加入长链脂肪族多胺，然后加入烷基取代苯磺酸的衍生物。

其中，所有步骤均在惰性气体保护下进行；所使用的水为去二氧化碳的水，pH值为12。

本实施例制得的水汽热力循环系统用调节剂的效果在工业现场进行了检验。试验的锅炉为9.88MPa、550℃的蒸汽锅炉，配备了1台50MW的抽凝式汽轮机。本实施例的制剂被连续地加入到锅炉给水中，使水中含有7-8.5ppm的制剂成分(用专用分光光度计检测多胺浓度)。在此实验中，检测到蒸汽中多胺的浓度大约在1ppm。经过氢离子交换柱后冷凝水的pH值在9.3-9.4，氢电导率在0.14-0.16μS/cm。锅炉排污率维持在0.2％。

长链脂肪族多胺的通式为R-[NH-(CH₂)_p]_n-NH₂，本实施例中的长链脂肪族多胺的p可为在1至6之间的整数，n可为在1至7之间的整数。烷基取代苯磺酸的衍生物中烷基也可为其它烷基。本实施例的碱化剂中，Z和Z’也可为拥有1～6个碳原子的任意烷基或烃基，R’和R”为拥也可为有1～4个碳原子的任意烷基或烃基。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：5～30％的长链脂肪族多胺，20～70％的碱化剂，20～40％的烷基取代苯磺酸的衍生物，水0～10％；所述长链脂肪族多胺的通式为：R-[NH-(CH₂)_p]_n-NH₂，其中，R为12～24或26个碳原子的脂肪族烃基，p为在1至6之间的整数，n为在1至7之间的整数；

所述烷基取代苯磺酸的衍生物为烷基取代苯磺酸的碱金属盐、胺盐、低羟胺、二胺或环状胺。

2.根据权利要求1所述的一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于，所述碱化剂为胺基烷醇，其通式为ZO-Z’-NR’R”，其中，Z和Z’表示拥有1～6个碳原子的烷基或烃基，R’和R”为拥有1～4个碳原子的烷基或烃基。

3.根据权利要求2所述的一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于，Z和Z’可以相同也可以不相同，R’和R”可以相同也可以不相同。

4.根据权利要求1所述的一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于，所述碱化剂为二乙基胺乙醇、二甲基胺丙醇、吗啉或单乙醇胺。

5.根据权利要求1所述的一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于，烷基取代苯磺酸的衍生物中的烷基为拥有1～6个碳原子的烷基，所述烷基的取代位置在磺酸基的对位。

6.根据权利要求1所述的一种水汽热力循环系统用调节剂，其特征在于，所述低羟胺为单乙醇胺或二甲基异丙醇胺，所述二胺为1,2-乙二胺或1,3-丙二胺，所述环状胺为环己胺。

7.一种权利要求1所述的水汽热力循环系统用调节剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碱化剂加入水中，搅拌均匀，边搅拌边加入长链脂肪族多胺，然后加入烷基取代苯磺酸的衍生物。

8.根据权利要求7所述的一种水汽热力循环系统用调节剂的制备方法，其特征在于：所有步骤均在惰性气体保护下进行；所使用的水为去二氧化碳的水，pH值为11～13。