CN105347518A - 工业循环水用缓蚀阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

工业循环水用缓蚀阻垢剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于缓蚀阻垢剂制备领域，具体涉及工业循环水用缓蚀阻垢剂及其制备方法。本发明要解决的技术问题是目前的特殊阻垢分散剂存在用量大、价格高等问题。发明解决上述技术问题的方案是提供一种工业循环水用缓蚀阻垢剂，其组分按质量百分比计为：有机膦30～56％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10～15％、锌盐4～10％，其余为水。本发明提供的工业循环水用缓蚀阻垢剂毒性小，能耐高温、耐氯化物等苛刻条件，同时实现降低药剂成本，提高缓蚀阻垢效果的目的。

Description

工业循环水用缓蚀阻垢剂及其制备方法
技术领域
本发明属于缓蚀阻垢剂制备领域，具体涉及工业循环水用缓蚀阻垢剂及其制备方法。
背景技术
在工业生产中，设备和管道由于长时间的使用，受到压力、温度和反应介质等因素的影响，往往会出现腐蚀或者结垢的问题，导致设备、管道锈穿或者因结垢影响传热，造成设备、管道焊缝开裂，严重影响生产进度、威胁职工生命安全。因此，需要使用缓蚀阻垢剂对循环水质进行有效地控制，从而实现经济、节水、节能的目的。
目前，在工业循环水中可选用的缓蚀阻垢剂单体主要有亚硝酸盐、铬酸盐、锌盐、有机膦酸盐和硅酸盐，在这些缓蚀阻垢剂单体中，有的单体存在毒性大、遇热遇氯易分解的缺点，已逐渐变得无法满足当下工业循环水缓蚀阻垢剂的要求。
对于高温、高硬度、高氯离子水质其处理有特殊性，需要特殊的阻垢分散剂才能循环水系统的正常运行。同时，有些系统因为高温，蒸发水量大，每次大量补水时都需要加入特殊阻垢分散剂，用量大，且这类高难度阻垢分散剂价格偏高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前的特殊阻垢分散剂存在用量大、价格高等问题。
发明解决上述技术问题的方案是提供一种工业循环水用缓蚀阻垢剂，其组分按质量百分比计为：有机膦30～56％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10～15％、锌盐4～10％，其余为水。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂中，所述的有机膦为羟基亚乙基二膦酸、膦酰基羧酸、多元醇磷酸酯和2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷中的混合物。所述的混合物中，羟基亚乙基二膦酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的5～9％、膦酰基羧酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～16％、多元醇磷酸酯的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的9～16％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～15％。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂中，所述的锌盐为氯化锌或硫酸锌。其中，氯化锌为优先选择。
作为本发明优选的方案，在含有铜材质的循环水中，可以额外添加铜缓蚀剂。所述的铜缓蚀剂为苯并三氮唑。所述铜缓蚀剂的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的0.5～1.5％。
本发明还提供了上述工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：按质量百分比计，将有机膦30～56％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10～15％、锌盐4～10％和余量的水混合搅拌均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法中，所述的有机膦为羟基亚乙基二膦酸、膦酰基羧酸、多元醇磷酸酯和2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷中的混合物。所述的混合物中，羟基亚乙基二膦酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的5～9％、膦酰基羧酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～16％、多元醇磷酸酯的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的9～16％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～15％。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法中，所述的锌盐为氯化锌或硫酸锌。其中，氯化锌为优先选择。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂处理循环冷却水时的浓度为40～70mg/L。优选的，所述工业循环水用缓蚀阻垢剂处理循环冷却水时的浓度为50～60mg/L。
本发明提供的工业循环水用缓蚀阻垢剂毒性小，能耐高温、耐氯化物等苛刻条件，同时实现降低药剂成本，提高缓蚀阻垢效果的目的。
具体实施方式
工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：按质量百分比计，将有机膦30～56％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10～15％、锌盐4～10％和余量的水混合搅拌均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法中，所述的有机膦为羟基亚乙基二膦酸、膦酰基羧酸、多元醇磷酸酯和2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷中的混合物。所述的混合物中，羟基亚乙基二膦酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的5～9％、膦酰基羧酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～16％、多元醇磷酸酯的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的9～16％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～15％。
本发明采用的膦酰基羧酸、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷含磷量低，具有耐高温、高硬度和高pH的优点，能适应高浓缩倍数的苛刻水质条件，并且都具有良好的稳锌效果，可防止锌盐过多沉淀，影响缓蚀的效果。羟基亚乙基二膦酸和多元醇磷酸酯兼具缓蚀和阻垢的能力，能去除系统中已生成的污垢，耐高氯离子浓度，耐水解。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法中，所述的丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物为典型的阻垢分散剂单体，其对各种污垢均有良好的抑制作用，能耐高温、高碱度、高硬度和高pH值，是缓蚀阻垢剂复配中首选品种。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法中，所述的锌盐为氯化锌或硫酸锌。其中，氯化锌为优先选择。
作为本发明优选的方案，在含有铜材质的循环水中，可以额外添加铜缓蚀剂。所述的铜缓蚀剂为苯并三氮唑。所述铜缓蚀剂的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的0.5～1.5％。
上述工业循环水用缓蚀阻垢剂处理循环冷却水时的浓度为40～70mg/L。优选的，所述工业循环水用缓蚀阻垢剂处理循环冷却水时的浓度为50～60mg/L。
实施例1：
将按照质量比计数的羟基亚乙基二膦酸8％、膦酰基羧酸15％、多元醇磷酸酯10％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷10％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10％、氯化锌6％和水41％混合均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
参照《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》(GB/T18175-2014)，对本实施例制备得到的工业循环水用缓蚀阻垢剂进行缓蚀性能的测定：试验挂片用A3碳钢和304不锈钢Ⅰ型标准腐蚀挂片，每种材料各取3片，结果取平均值，进行常温下实验。结果如下：碳钢腐蚀速率0.005mm/a，不锈钢腐蚀速率未检出。
实施例2：
将按照质量比计数的羟基亚乙基二膦酸5％、膦酰基羧酸8％、多元醇磷酸酯10％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷15％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物12％、氯化锌10％和水40％混合均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
参照《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》(GB/T18175-2014)，对本实施例制备得到的工业循环水用缓蚀阻垢剂进行缓蚀性能的测定：试验挂片用A3碳钢和304不锈钢Ⅰ型标准腐蚀挂片，每种材料各取3片，结果取平均值，进行常温下实验。结果如下：碳钢腐蚀速率0.025mm/a，不锈钢腐蚀速率未检出。
实施例3：
将按照质量比计数的羟基亚乙基二膦酸8％、膦酰基羧酸15％、多元醇磷酸酯10％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷10％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10％、氯化锌6％和水41％混合均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
挂片实验温度提高为80℃，其余操作均参照《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》(GB/T18175-2014)，对本实施例制备得到的工业循环水用缓蚀阻垢剂进行缓蚀性能的测定：试验挂片用A3碳钢和304不锈钢Ⅰ型标准腐蚀挂片，每种材料各取3片，结果取平均值。结果如下：碳钢腐蚀速率0.012mm/a，不锈钢腐蚀速率0.001mm/a。
实施例4：
将按照质量比计数的羟基亚乙基二膦酸8％、膦酰基羧酸15％、多元醇磷酸酯10％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷10％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10％、氯化锌6％和水41％混合均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
实验加入含氯杀生剂，使氯离子含量达到300mg/L，并参照《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》(GB/T18175-2014)，对本实施例制备得到的工业循环水用缓蚀阻垢剂进行缓蚀性能的测定：试验挂片用A3碳钢和304不锈钢Ⅰ型标准腐蚀挂片，每种材料各取3片，结果去平均值。结果如下：碳钢腐蚀速率0.037mm/a，不锈钢腐蚀速率0.001mm/a。
实施例5：
将按照质量比计数的羟基亚乙基二膦酸8％、膦酰基羧酸8％、多元醇磷酸酯15％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷10％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10％、氯化锌6％、苯并三氮唑1％和水42％混合均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
参照《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》(GB/T18175-2014)，对本实施例制备得到的工业循环水用缓蚀阻垢剂进行缓蚀性能的测定：试验挂片用A3碳钢和304不锈钢、黄铜Ⅰ型标准腐蚀挂片，每种材料各取3片，结果去平均值。结果如下：碳钢腐蚀速率0.037mm/a，不锈钢腐蚀速率未检出，黄铜腐蚀速率0.001mm/a。
将本发明制备的复合缓蚀阻垢剂应用于攀枝花市某炼钢厂整个连铸系统的循环水中，浓缩倍数为3倍，使用浓度按补水量计为60ppm，碳钢、不锈钢和铜的腐蚀速率均低于国家标准(碳钢≤0.075mm/a，不锈钢≤0.005mm/a，铜≤0.005mm/a)，满足《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)标准要求。

Claims (8)

1.工业循环水用缓蚀阻垢剂，其组分按质量百分比计为：有机膦30～56％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10～15％、锌盐4～10％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的工业循环水用缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的有机膦为羟基亚乙基二膦酸、膦酰基羧酸、多元醇磷酸酯和2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷中的混合物。
3.根据权利要求2所述的工业循环水用缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的混合物中，羟基亚乙基二膦酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的5～9％、膦酰基羧酸的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～16％、多元醇磷酸酯的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的9～16％、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的8～15％。
4.根据权利要求1所述的工业循环水用缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述的锌盐为氯化锌或硫酸锌。
5.根据权利要求1～4任一项所述的工业循环水用缓蚀阻垢剂，其特征在于：在含有铜材质的循环水中，额外添加铜缓蚀剂；所述的铜缓蚀剂为苯并三氮唑；所述铜缓蚀剂的质量百分比为工业循环水用缓蚀阻垢剂的0.5～1.5％。
6.权利要求1～4任一项所述工业循环水用缓蚀阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：按质量百分比计，将有机膦30～56％、丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物10～15％、锌盐4～10％和余量的水混合搅拌均匀，制备得到工业循环水用缓蚀阻垢剂。
7.权利要求1～5任一项工业循环水用缓蚀阻垢剂处理循环冷却水时的浓度为40～70mg/L。
8.权利要求1～5任一项所述工业循环水用缓蚀阻垢剂处理循环冷却水时的浓度为50～60mg/L。
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