CN104803494A - 一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷4—9%，分散剂2—8%，共聚物15—30%，锌盐3—10%，其余为去离子水。本发明能够有效防止再生水在循环冷却时结垢，并能够大幅降低再生水对循环冷却系统的腐蚀速度。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，主要是针对再生水用于石化循环冷却水系统的低磷高效的复合缓蚀阻垢剂。
背景技术
在石油化工行业中，循环冷却水伴随着生产的全过程，占总用水量的70％～80％。循环冷却水由于不断蒸发和浓缩，导致循环冷却水结垢、腐蚀现象比较严重，容易滋生菌藻，以致影响设备的传热效果和减少设备的使用寿命。因此，为了提高工业水的重复利用率，必须对循环冷却水进行水质处理，以达到节约用水和减少排放污染的目的。
缓蚀阻垢剂是循环冷却系统常用的一种水处理药剂，用来缓解循环水对于循环冷却系统的水泵、管线、凝汽器等设备的腐蚀、结垢，进而提高系统运行效率、保证系统安全运行、提高设备使用寿命。目前常用的缓蚀阻垢剂多为针对传统水源水质研制，而再生水水质不同于传统水源，其水质特性不仅与源头污水性质有关，还与再生水处理工艺有关，特别是当再生水的硬度、碱度、氯离子含量较高时，现有的缓蚀阻垢剂很难达到良好的缓蚀阻垢效果，也难以满足循环水系统高浓缩倍率运行的要求。因此，迫切需要一种针对再生水水质的处理药剂。
为了解决上述技术问题，现有技术中提出了如下技术：
如中国专利号“201210464808.6”在2013年2月13日公开了一种再生水用于电厂循环冷却水的复合缓蚀阻垢剂，其技术方案为所述复合缓蚀阻垢剂的组份和百分含量为：有机膦10%—12%，分散剂10%—15%，锌盐1%—2%，钼酸盐16%—18%，铜缓蚀剂0—2%和水组成。但该专利在实际使用过程中，仍然存在着如下缺陷：一、复合缓蚀阻垢剂中起缓蚀作用的钼酸盐虽然具有低毒、无害和稳定性好的特性，但目前应用表明：钼酸盐的缓蚀效果较差，且单独使用用量较大，价格昂贵， 导致水处理的成本较高。二、复合缓蚀阻垢剂中的磷含量仍然较高，不仅容易污染环境，还导致该类缓蚀阻垢剂的使用受到了极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，本发明能够有效防止再生水在循环冷却时结垢，并能够大幅降低再生水对循环冷却系统的腐蚀速度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，其特征在于包含以下按质量百分比计的组分：有机磷4—9%，分散剂2—8%，共聚物15—30%，锌盐3—10%，其余为去离子水。
所述的共聚物为丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸甲酯或丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物。
所述的有机磷为2-羟基膦酸基乙酸或3-羟基-3-膦酸基丁酸。
所述的分散剂为2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸或亚乙基二胺四亚甲基膦酸。
所述的缓蚀阻垢剂还包含质量百分比为3—4%的铜缓蚀剂，所述的铜缓蚀剂为苯并三氮唑。
所述锌盐为硫酸锌或氯化锌。
采用本发明的优点在于：
一、本发明中各组分及质量百分比为：有机磷4—9%，分散剂2—8%，共聚物15—30%，锌盐3—10%。与中国专利号“201210464808.6”为代表的现有技术相比，本发明中有机磷的质量百分比为4—9%，分散剂的质量百分比为2—8%，有效降低了配方中的磷含量，而用共聚物补充可有效满足药剂的阻垢缓蚀效果，锌盐的质量百分比为3—10%可增加药剂的整体成膜速率，有效降低初期腐蚀现象的发生，另外，本发明中加入了质量百分比为15—30%的共聚物，其组成中有磺酸盐，具有优良的稳锌效果，共聚物比例过低会降低配方总体的缓蚀阻垢效果，特别是对锌垢的分散效果，同时势必增加组分整体的磷含量，而共聚物比例过高同样会造成配方总体的缓蚀阻垢效果，同时药剂成本会增加。另外，本发明采用共聚物代替钼酸盐，其一是共聚物组分中既有缓蚀成分，又有阻垢分散成分，且组分比例可调；其二为共聚物作为足够缓蚀剂的成分其水解稳定性及热稳定性高，且其足够效果不收水中是否存在金属离子的影响，对P、S、Ca、Mg、Ba等盐垢都有良好的抑制作用；其三为共聚物中磷含量比一般含磷类缓蚀剂及阻垢分散剂中磷含量低很多，作为循环水缓蚀阻垢的主要成分其能够有效降低药剂整体磷含量，可显著减少高含磷缓蚀阻垢剂对环境造成的危害。
二、本发明中，由于丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸甲酯具有优良的分散和阻止水中的溶解盐及悬浮物分散的性能，用于循环冷却水不仅能够阻止碳酸钙垢、硫酸钙垢的生产，还可分散氧化铁，并具有阻止磷酸钙生成的优良性能；而丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物在高硬度水中具有优异的阻磷酸钙垢、碳酸钙垢和稳锌的性能，且在中性或碱性水处理配方中具有较好的缓释效果，与缓蚀剂复合使用还有协同增效作用。因此采用丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸甲酯或丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物作为共聚物能够增强药剂的缓蚀阻垢效果。
三、本发明中，采用2-羟基膦酸基乙酸或3-羟基-3-膦酸基丁酸作为有机磷缓蚀剂，具有在循环冷却水中不易分解，极佳的耐高温性、耐强酸碱和耐氧化剂的性能，增强了整个缓蚀阴垢剂的稳定性。同时，2-羟基膦酸基乙酸或3-羟基-3-膦酸基丁酸对组分中锌盐的溶解量更高，与锌盐复配能够获得更好的缓蚀效果。
四、本发明中，采用2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸或亚乙基二胺四亚甲基膦酸作为有机多元膦酸类阻垢剂，能够与去离子水均匀混溶，具有无毒无污染、化学稳定性及耐温性好的优点，可以与多个金属离子螯合形成多个单体结构大分子网状络合物，并能够均匀的分散于水中破坏结晶核，阻止钙结晶析出，有利于提高阻垢效果。
五、本发明中，如果循环冷却系统中有铜质材料制成的设备，那么在缓蚀阻垢剂中加入质量百分比为3—4%的苯并三氮唑作为铜缓蚀剂，将对铜质设备起特效的缓蚀能力。
六、本发明中，锌盐为硫酸锌或氯化锌，能在水介质的金属表面快速成膜，与其他组分复配有增效作用，并可降低其它组分的用量，从而达到降低生产成本的目的。
七、本发明所提供的缓蚀阻垢剂针对性强，膦含量低、且缓蚀阻垢性能更加优异，可以延长设备的使用寿命，提高冷却水重复利用率，减少水资源消耗，具有极佳的市场价值和环保价值，可以在石化行业得到广泛的推广和应用。
具体实施方式
实施例1
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷（2-羟基膦酸基乙酸）4%，分散剂（2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸）2%，共聚物（丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物）30%，锌盐（氯化锌）10%，去离子水54%。
实验方法：
参照《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能的测定，实验用挂片材料为Q235碳钢和316L不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值。
参照《GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行阻垢性能的测定。
结果如下：
腐蚀速率：碳钢：0.017mm/a；不锈钢：未检出。
阻碳酸钙垢率：95.07%。
实施例2
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷（2-羟基膦酸基乙酸）9%，分散剂（2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸）8%，共聚物（丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物）15%，锌盐（氯化锌）3%，去离子水65%。
实验方法：
参照《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能的测定，实验用挂片材料为Q235碳钢和316L不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值。
参照《GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行阻垢性能的测定。
结果如下：
腐蚀速率：碳钢：0.041mm/a；不锈钢：未检出。
阻碳酸钙垢率：98.14%。
实施例3
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷（3-羟基-3-膦酸基丁酸）5%，分散剂（2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸）7%，共聚物（丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物）20%，锌盐（硫酸锌）8%，去离子水60%。
实验方法：
参照《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能的测定，实验用挂片材料为Q235碳钢和316L不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值。
参照《GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行阻垢性能的测定。
结果如下：
腐蚀速率：碳钢：0.039mm/a；不锈钢：未检出。
阻碳酸钙垢率：97.17%。
实施例4
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷（3-羟基-3-膦酸基丁酸）4%，分散剂（2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸）6%，共聚物（丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物）26%，锌盐（硫酸锌）5%，铜缓蚀剂（苯并三氮唑）3%，去离子水56%。
实验方法：
参照《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能的测定，实验用挂片材料为Q235碳钢、H62黄铜和316L不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值。
参照《GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行阻垢性能的测定。
结果如下：
腐蚀速率：碳钢：0.043mm/a；黄铜：0.001mm/a；不锈钢：未检出。
阻碳酸钙垢率：97.86%。
实施例5
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷（3-羟基-3-膦酸基丁酸）5%，分散剂（2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸）3%，共聚物（丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物）17%，锌盐（硫酸锌）10%，铜缓蚀剂（苯并三氮唑）4%，去离子水61%。其中，去离子水的浓度（约为再生水离子浓度的4倍）为：氯离子：520mg/L，硫酸根离子：600mg/L，总铁：0.8mg/L硬度（以CaCO3计）：450mg/L，总碱度（以CaCO3计）：175mg/L。
复合缓蚀阻垢剂的投加量（按保有水计）：100mg/L。
实验方法：
缓蚀性能的测定参照《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行，实验用挂片材料为Q235碳钢、H62黄铜和316L不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值。
阻垢性能的测定参照《GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行。
结果如下：
腐蚀速率：碳钢：0.052mm/a，黄铜：0.002mm/a，不锈钢：未检出。
阻碳酸钙垢率：98.5%。
实施例6
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷（3-羟基-3-膦酸基丁酸）7%，分散剂（亚乙基二胺四亚甲基膦酸）5%，共聚物（丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸甲酯）24%，锌盐（氯化锌）4%，铜缓蚀剂（苯并三氮唑）4%，去离子水56%。其中，去离子水的浓度（约为再生水离子浓度的4倍）为：氯离子：320mg/L，硫酸根离子：400mg/L，总铁：0.8mg/L硬度（以CaCO3计）：650mg/L，总碱度（以CaCO3计）：175mg/L。
复合缓蚀阻垢剂的投加量（按保有水计）：100mg/L。
实验方法：
参照《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能的测定，实验用挂片材料为Q235碳钢、H62黄铜和316L不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值。
参照《GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行阻垢性能的测定。
结果如下：
腐蚀速率：碳钢：0.051mm/a，黄铜：0.002mm/a，不锈钢：未检出。
[阻碳酸钙垢率：97.5%。
实施例7
一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，包含以下按质量百分比计的组分：有机磷（3-羟基-3-膦酸基丁酸）5%，分散剂（亚乙基二胺四亚甲基膦酸）8%，共聚物（丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸甲酯）15%，锌盐（氯化锌）7%，铜缓蚀剂（苯并三氮唑）4%，去离子水61%。其中，氯离子：200mg/L，硫酸根离子：200mg/L，总铁：0.8mg/L，硬度（以CaCO3计）：750mg/L，总碱度（以CaCO3计）：375mg/L。
复合缓蚀阻垢剂的投加量（按保有水计）：100mg/L。
实验方法：
参照《GB/T 18175-2000水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》进行缓蚀性能的测定，实验用挂片材料为Q235碳钢、H62黄铜和316L不锈钢。每种材料挂三片，结果取平均值。
参照《GB/T 16632-2008水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》进行阻垢性能的测定。
结果如下：
腐蚀速率：碳钢：0.055mm/a，黄铜：0.001mm/a，不锈钢：未检出。
阻碳酸钙垢率：92.5%。
将本发明制备的复合缓蚀阻垢剂用于以达州市某再生水出水作为石化循环冷却水补水的循环水系统、浓缩倍率为5时，使用浓度按保有水计为100mg/L，碳钢、铜和不锈钢的腐蚀速率均低于国家标准（碳钢0.075mm/a，铜0.005mm/a，不锈钢0.005mm/a），年污垢热阻值0.47(±0.05)×10-4m2·℃/W，满足《GB 50050-2007工业循环冷却水处理设计规范》的设计要求。
本发明中，当复合缓蚀阻垢剂组分中不含铜缓蚀剂时，按照各组分的质量配比，依次将有机羧酸盐缓蚀阻垢剂、锌盐、有机多元膦酸类分散剂、共聚物阻垢剂加入去离子水至处方量，充分搅拌混合得复配产物。若需加入铜缓蚀剂，需将铜缓蚀剂单独溶于去离子水中，再加入到已混合好的其它几种药剂中。
Claims (5)
1.一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，其特征在于包含以下按质量百分比计的组分：有机磷4—9%，分散剂2—8%，共聚物15—30%，锌盐3—10%，其余为去离子水。
2.如权利要求1所述的一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的共聚物为丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸甲酯或丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸-次膦酸调聚物。
3.如权利要求1或2所述的一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的有机磷为2-羟基膦酸基乙酸或3-羟基-3-膦酸基丁酸。
4.如权利要求1所述的一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的分散剂为2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸或亚乙基二胺四亚甲基膦酸。
5.如权利要求1、2或4所述的一种用于循环冷却水的缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的缓蚀阻垢剂还包含质量百分比为3—4%的铜缓蚀剂，所述的铜缓蚀剂为苯并三氮唑。
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