CN106245037A - 一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂 - Google Patents

一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂 Download PDF

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Abstract

一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料复配组成：氢氧化钠500‑2500份、硼砂500‑2500份、苯甲酸钠1000‑5000份、磷酸三钠500‑2500份、钼酸盐5~25份、硫酸锌1~5份、阻垢缓蚀剂5~75份和铜缓蚀剂10~100份，其pH≥10.5。该防腐阻垢剂适用于采用乙二醇为工作介质的真空相变锅炉，不包含铬酸盐和亚硝酸盐等有害物质，制备简单，成本低，通过采用无机磷酸盐、阻垢缓蚀剂和铜缓蚀剂等多种化学试剂复配而成，其防腐性能和阻垢性能良好，该防腐阻垢剂且在110℃以下使用时，真空相变锅炉中工作介质乙二醇对钢铁、不锈钢、铜及铜合金的腐蚀率均低于0.005mm/年，且不产生点蚀和应力腐蚀。

Description

一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂
技术领域
本发明涉及一种防腐阻垢剂，尤其是涉及一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂。
背景技术
目前，真空相变锅炉多采用约40%的溴化锂水溶液作为工作介质，具有不易冻结、较高温度工作时维持负压的作用。但其中的锂元素为紧缺资源，价格昂贵。其次，溴化锂对金属有较强的腐蚀性，需要采用铬酸盐作为缓蚀剂。
近年来，采用乙二醇水溶液作为溴化锂的替代品，根据应用的环境，其浓度5-65%不等。与自来水相比，乙二醇最显著的特点是防冻，而水不能防冻；其次，乙二醇沸点高，挥发性小，粘度适中并且随温度变化小，热稳定性好。但乙二醇水溶液对金属具有腐蚀作用，并且配制时对水质要求很高：水的硬度较高时，得到的溶液高温时容易结垢，影响换热和设备安全；水中氯离子较高时易导致不锈钢点蚀和/或应力开裂；水中含氨类物质或因为接触的钢铁中氮元素转化为氨进入溶液时，可导致铜或铜合金点蚀和应力开裂。因此，采用乙二醇水溶液作为工作介质的真空相变锅炉，需要频繁更换（一般为2年/次）工作介质。
CN 104419383 A公开了一种中央空调冷冻液，按质量百分比计，包括下列组分：乙二醇48～80%；水42～70%； 硼砂1.3～0.7%； 三聚磷酸钠0.3～0 .05%；六偏磷酸钠1.2～0.3%； 亚硝酸钠0.4～0.2%； 苯丙三氮锉0.5～0.05%； 钼酸钠 0.27～0 .05%；三聚氢钠1.0～0 .25%；苯甲酸钠4.0～0 .6%； 氢氧化钠 4.0～0 .7%；消泡剂 0.004～0 .002%。该中央空调冷冻液采用了亚硝酸钠等有害物质，易对环境产生污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用乙二醇为工作介质的真空相变锅炉用防腐阻垢剂，且该防腐阻垢剂不包含铬酸盐和亚硝酸盐等有害物质，制备简单，成本低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料复配组成：氢氧化钠500-2500份、硼砂500-2500份、苯甲酸钠1000-5000份、磷酸三钠500-2500份、钼酸盐5~25份、硫酸锌1~5份、阻垢缓蚀剂5~75份和铜缓蚀剂10~100份，其pH≥10.5。
进一步，所述防腐阻垢剂还包括10~50份碘化钾。
进一步，所述阻垢缓蚀剂为羟基乙叉二膦酸（HEDP）和/或二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）与马来酸-丙烯酸共聚物的混合物。
优选，所述阻垢缓蚀剂为质量比为1~3:1~2:1的羟基乙叉二膦酸（HEDP）、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）与马来酸-丙烯酸共聚物的混合物。
进一步，所述铜缓蚀剂为巯基苯并噻唑钠和/或苯并三氮唑钠。
优选，铜缓蚀剂为质量比为1:1~5为的巯基苯并噻唑钠与苯并三氮唑钠的混合物。
进一步，钼酸盐为钼酸钠。
进一步，该真空相变锅炉用防腐阻垢剂可与任意浓度的真空相变锅炉用的乙二醇复配，所述乙二醇介质采用工业级乙二醇与自来水或工业级纯水配制，有效，乙二醇的浓度为5~65%。
进一步，一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料复配组成：氢氧化钠1500份，硼砂1500份，苯甲酸钠3000份，磷酸三钠1500份，碘化钾10~50份、钼酸盐5~25份、硫酸锌1~5份，阻垢缓蚀剂35份和铜缓蚀剂50份；所述阻垢缓蚀剂包括巯基苯并噻唑钠15份和苯并三氮唑钠20份，所述铜缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸（HEDP）20份、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）15份和马来酸-丙烯酸共聚物15份。
本发明一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂的工作原理是：该防腐阻垢剂采用氢氧化钠、磷酸三钠、硼砂和苯甲酸钠，提高的pH值，并使其pH≥10.5 且稳定，通过中和真空相变锅炉工作介质乙二醇中的酸性杂质及其氧化产生的酸性杂质，减缓金属的腐蚀速率，同时，磷酸三钠、硼砂和苯甲酸钠在钢铁表面易形成钝化膜，进而达到降低工作介质对真空相变锅炉设备的腐蚀作用。其中，阻垢缓蚀剂中的羟基乙叉二膦酸（HEDP）和二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA），通过马来酸-丙烯酸共聚物分散在工作介质中，可与金属离子螯合，进而起到阻垢作用，减少水垢的形成；与上述无机磷酸盐配合使用，对其防腐作用有协同效应，具有防腐缓蚀的作用。
防腐阻垢剂中的硫酸锌与上述有机磷酸类和马来酸-丙烯酸共聚物等分散剂物质结合，可得到分散的锌离子螯合物，在金属表面形成含锌化合物的保护膜，有增强防腐作用。
由于磷酸盐、有机盐虽对黑色金属的防腐缓蚀作用效果好，但是对铜有腐蚀，本发明在磷酸盐中复配有铜缓蚀剂，巯基苯并噻唑钠和/或苯并三氮唑钠通过在铜等有色金属表面产生化学吸附性钝化膜，有特殊防腐作用，可对抗并降低有机磷酸和磷酸盐对铜的腐蚀性。
钼酸盐对金属的钝化膜的形成有促进作用，且与磷酸盐产生杂多酸类大分子物质，产生更好的空间位阻作用，阻止腐蚀，进而提高该防腐阻垢剂的防腐性能。
碘化钾对氯离子导致的奥氏体不锈钢应力腐蚀（SCC）有对抗作用，减小真空相变锅炉设备工作介质乙二醇对奥氏体不锈钢的点蚀和应力腐蚀。
进而，确保真空相变锅炉设备中采用任意种类的金属材质制作，在110℃以下使用时，真空相变锅炉中工作介质乙二醇对钢铁、不锈钢、铜及铜合金的腐蚀率均低于0.005mm/年，并且不产生点蚀和应力腐蚀。
本发明一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂的有益效果：适用于采用乙二醇为工作介质的真空相变锅炉，该防腐阻垢剂不包含铬酸盐和亚硝酸盐等有害物质，制备简单，成本低，通过采用无机磷酸盐、阻垢缓蚀剂和铜缓蚀剂等多种化学试剂复配而成，其防腐性能和阻垢性能良好，该防腐阻垢剂且在110℃以下使用时，真空相变锅炉中工作介质乙二醇对钢铁、不锈钢、铜及铜合金的腐蚀率均低于0.005mm/年，并且不产生点蚀和应力腐蚀。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
空白对照例
无防腐阻垢剂的工作介质：30%(v/v)乙二醇与硬度为70mg/L的自来水复配而成的真空相变锅炉用工作介质。
对照实施例1
一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料溶解在1000Kg的30%（v/v）乙二醇水溶液中复配组成：氢氧化钠1500g，硼砂1500g，苯甲酸钠3000g，磷酸三钠1500g，碘化钾30g、钼酸盐15g、硫酸锌3g和铜缓蚀剂60g；所述铜缓蚀剂包括巯基苯并噻唑钠30g和苯并三氮唑钠30g。
实施例1
一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料溶解在1000Kg的30%（v/v）乙二醇水溶液中复配组成：氢氧化钠1500g，硼砂1500g，苯甲酸钠3000g，磷酸三钠1500g，钼酸盐15g、硫酸锌3g、阻垢缓蚀剂50g和铜缓蚀剂60g；所述阻垢缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸（HEDP）20g、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）15g和马来酸-丙烯酸共聚物15g，所述铜缓蚀剂包括巯基苯并噻唑钠30g和苯并三氮唑钠30g。
实施例2
本实施例的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料溶解在1000Kg的30%（v/v）乙二醇水溶液中复配组成：氢氧化钠1500g，硼砂1500g，苯甲酸钠3000g，磷酸三钠1500g，碘化钾30g、钼酸盐15g、硫酸锌3g，阻垢缓蚀剂50g和铜缓蚀剂60g；所述阻垢缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸（HEDP）20g、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）15g和马来酸-丙烯酸共聚物15g，所述铜缓蚀剂包括巯基苯并噻唑钠30g和苯并三氮唑钠30g。
实施例3
本实施例的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料溶解在1000Kg的15%（v/v）乙二醇水溶液中复配组成：氢氧化钠1000g，硼砂1200g，苯甲酸钠2500g，磷酸三钠1200g，碘化钾20g、钼酸盐20g、硫酸锌5g阻垢缓蚀剂45g和铜缓蚀剂25g；所述阻垢缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸（HEDP）25g和马来酸-丙烯酸共聚物30g，所述铜缓蚀剂包括巯基苯并噻唑钠25g。
实施例4
本实施例的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料溶解在1000Kg的40%（v/v）乙二醇水溶液中复配组成：氢氧化钠2000g，硼砂1800g，苯甲酸钠2500g，磷酸三钠2000g，碘化钾50g、钼酸盐18g、硫酸锌2.5g，阻垢缓蚀剂40g和铜缓蚀剂45g；所述阻垢缓蚀剂包括二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）25g和马来酸-丙烯酸共聚物15g，所述铜缓蚀剂包括苯并三氮唑钠45g。
实施例5
本实施例的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料溶解在1000Kg的60%（v/v）乙二醇水溶液中复配组成：氢氧化钠2500g，硼砂2500g，苯甲酸钠3000g，磷酸三钠1800g，碘化钾50g、钼酸盐25g、硫酸锌4g，阻垢缓蚀剂75g和铜缓蚀剂95g；所述阻垢缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸（HEDP）25g、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）25g和马来酸-丙烯酸共聚物25g，所述铜缓蚀剂包括巯基苯并噻唑钠45g和苯并三氮唑钠50g。
1、实施例2~5的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂的防腐性能测试，如下表1所示。
表1实施例2~5的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂的防腐性能比较分析
由表1对比，可知：当真空相变锅炉采用30%（v/v）的乙二醇作为工作介质时，当不添加防腐阻垢剂，则真空相变锅炉制作用的钢铁铜会遭受工作介质的严重腐蚀，腐蚀速率高达0.85mm/a（年）；添加普通市售车用的防冻液，其工作介质对钢铁的腐蚀速率也高达0.028mm/a（年）；添加采用溴化锂等组成的防腐阻垢剂，其工作介质对钢铁的腐蚀速率也高达0.007 mm/a（年），由于其中没有添加铜缓蚀剂，其中铜的腐蚀速率高达0.074mm/a（年），而添加本发明的真空相变锅炉用防腐阻垢剂（具体配方见实施例1~4），其工作介质对钢铁、不锈钢、铜等不同金属材质的腐蚀速率均低于0.005 mm/a（年），相对不添加防腐阻垢剂的工作介质相比，本发明的防腐阻垢剂显著降低了真空相变锅炉的腐蚀速率，能将现有的真空相变锅炉的使用时间从2年延长至二十年以上， 降低了真空相变锅炉的运行成本，且本发明的防腐阻垢剂不含铬酸盐、亚硝酸盐等有害物质，对工作人员无伤害，对环境无污染。
2、以实施例2的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂为例，对其阻垢性能做的比较试验，其试验结果分析如下表2所示。
表2 一种真空相变锅炉防腐阻垢剂阻垢性能的比较分析
注：试验处理方案同表1。
对照实施例1和实施例2相比，仅仅是工作介质中添加的防腐阻垢剂没有添加阻垢缓蚀剂，通过试验比较可知，本发明防腐阻垢剂中的阻垢缓蚀剂对工作介质中水垢的形成的阻碍作用极其显著，抗硬水结垢能力可达400mg碳酸钙/升，适合任何自来水配制，即使更多的钙镁物质，也不易产生硬垢。而如对照实施例1所述的没有添加阻垢缓蚀剂的添加剂与普通市售车用防冻液相似，总硬度200 mg碳酸钙/升以上即产生水垢。
3、以实施例2的一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂为例，比较其与普通市售车用防冻液、如实施例1所述的不添加抗应力腐蚀剂（KI）的防腐阻垢剂对奥氏体不锈钢应力腐蚀的比较试验，其试验结果分析如下表2所示。
表3 一种真空相变锅炉防腐阻垢剂的抗性能的比较分析
由表3可知，在相同的试验条件下，添加本发明防腐阻垢剂的乙二醇溶液可耐受氯离子5000ppm，而添加市售车用防冻液的乙二醇溶液不能耐受氯离子500ppm；添加实施例1所述的防腐阻垢剂，由于其没有添加抗应力腐蚀剂（SCC）碘化钾，其耐受氯离子的极限小于1000ppm。故本发明的真空相变锅炉防腐阻垢剂通过添加抗应力腐蚀剂（如碘化钾10~50份KI），显著减小了工作介质中氯离子对设备中304奥氏体不锈钢应力腐蚀的强度，说明本发明防腐阻垢剂中的KI对抗奥氏体不锈钢应力腐蚀的性能良好。

Claims (9)

1.一种真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，由以下重量份原料复配组成：氢氧化钠500-2500份、硼砂500-2500份、苯甲酸钠1000-5000份、磷酸三钠500-2500份、钼酸盐5~25份、硫酸锌1~5份、阻垢缓蚀剂5~75份和铜缓蚀剂10~100份，其pH≥10.5。
2.如权利要求1所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，所述防腐阻垢剂还包括10~50份碘化钾。
3.如权利要求1或2所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，所述阻垢缓蚀剂为羟基乙叉二膦酸和/或二乙烯三胺五甲叉膦酸与马来酸-丙烯酸共聚物的混合物。
4.如权利要求1或2所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，所述阻垢缓蚀剂为质量比为1~3:1~2:1的羟基乙叉二膦酸（HEDP）、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）与马来酸-丙烯酸共聚物的混合物。
5.如权利要求4所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，所述铜缓蚀剂为巯基苯并噻唑钠和/或苯并三氮唑钠。
6.如权利要求5所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，所述铜缓蚀剂为质量比为1:1~5为的巯基苯并噻唑钠与苯并三氮唑钠的混合物。
7.如权利要求1或2所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，钼酸盐为钼酸钠。
8.如权利要求1或2所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂与任意浓度的真空相变锅炉用的乙二醇复配，所述乙二醇介质采用工业级乙二醇与自来水或工业级纯水配制，有效，乙二醇的浓度为5~65%。
9.如权利要求1或2所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，其特征在于，所述真空相变锅炉用防腐阻垢剂，由以下重量份原料复配组成：氢氧化钠1500份，硼砂1500份，苯甲酸钠3000份，磷酸三钠1500份，碘化钾10~50份、钼酸盐5~25份、硫酸锌1~5份，阻垢缓蚀剂35份和铜缓蚀剂50份；所述阻垢缓蚀剂包括巯基苯并噻唑钠15份和苯并三氮唑钠20份，所述铜缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸（HEDP）20份、二乙烯三胺五甲叉膦酸（DTPMPA）15份和马来酸-丙烯酸共聚物15份。
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