CN107162225B - 用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂及方法和应用 - Google Patents

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Abstract

用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂及方法和应用，以对热力设备进行防腐保护，从而有效地延长系统设备在密闭软水循环冷却水环境下的使用寿命。本发明的缓蚀剂具有高效、无磷环保的特点，其特征在于，包括钢铁缓蚀剂和铜缓蚀剂，所述钢铁缓蚀剂包括三乙醇胺硼酸酯、抗坏血酸和乌洛托品，所述铜缓蚀剂包括苯并三氮唑。

Description

用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂及方法和应用
技术领域
本发明涉及工业水处理技术，例如，针对高炉、热风炉等换热设备的循环冷却水所适当采取的水处理技术等，特别是一种用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂及方法和应用，以对热力设备进行防腐保护，从而有效地延长系统设备在密闭软水循环冷却水环境下的使用寿命。本发明的缓蚀剂具有高效、无磷环保的特点。
背景技术
当今，世界面临人口增长，生态环境恶化，水资源短缺等危机，水资源的匮乏和污染对社会稳定、经济发展构成威胁，成为世界大多数国家稳定和发展面临的最突出问题之一，节约用水，提高水资源的利用率已是当务之急。节水首先要抓住比较集中使用的工业用水，在工业用水中，冷却水的比例最大，约占60-80％，因此，节约冷却水就成为工业节水最紧迫的任务。冷却水分为密闭循环冷却方式和敞开式循环冷却方式。工业循环冷却水应用中提高冷却水使用次数可以节约用水。为提供更优质水源，很多冷却水系统采用了软化水或除盐水作为密闭循环冷却水水源。软水虽然去除了大部分硬度使水的结垢性大为降低，但腐蚀性仍然很强，为此，须要在冷却水中加入缓蚀剂。采取适当的水处理技术能够对热力设备进行防腐保护，能够有效地延长系统设备的使用寿命。
软水生产主要有离子交换、反渗透除盐、石灰软化、电渗析等方法。离子交换可通过阳离子交换树脂以钠离子把水中所含的钙、镁离子交换出来。这种方法是目前最常用的获得软化水的方式之一。反渗透技术是当今最先进和最节能有效的分离技术。是在高于溶液渗透压的压力作用下，借助于只允许水透过而不允许其他物质透过的半透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离。根据生产的具体情况可以采用不同的软水制水方式。软水没有硬度离子，结垢性下降，但腐蚀性增强，需要投加专用的缓蚀保护剂，用以获得优良水质，保护设备延长使用寿命。
钢铁厂高炉、热风炉等设备一般采用软水密闭循环冷却的运行方式。循环冷却水中常用的缓蚀剂有铬酸盐系、磷酸盐系、锌盐系、硅酸盐系、钼酸盐系、亚硝酸盐系等。铬酸盐、亚硝酸盐在密闭循环冷却水系统中使用效果好，但因为使用浓度高和环境影响的原因而很少采用，也有专家开发出磷系缓蚀剂、钼系缓蚀剂、硅系缓蚀剂等用于密闭循环冷却水系统中。
本发明人在充分研究高炉软水密闭循环冷却水系统的工艺特点的基础上，通过采用多种方案，对软水密闭循环冷却水药剂进行研究、试验、生产运行，终于完成了本发明。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂及方法和应用，以对热力设备进行防腐保护，从而有效地延长系统设备在密闭软水循环冷却水环境下的使用寿命。本发明的缓蚀剂具有高效、无磷环保的特点。
本发明技术方案如下：
用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂，其特征在于，包括钢铁缓蚀剂和铜缓蚀剂，所述钢铁缓蚀剂包括三乙醇胺硼酸酯、抗坏血酸和乌洛托品，所述铜缓蚀剂包括苯并三氮唑。
还包括水和PH值调节剂，其中水为溶剂。
所述PH值调节剂为氢氧化钠。
各组分及其重量份如下：三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份。
所述三乙醇胺硼酸酯和乌洛托品具有在金属表面吸附成膜的功能。
用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将如下各组分及其重量份加入反应釜中均匀搅拌成单一制剂：三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份。
用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照如下各组分及其重量份备料，三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份；将一部分水加入反应釜中，并加入全部三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑和氢氧化钠，在反应釜中均匀搅拌成制剂A；将另一部分水和全部抗坏血酸以及乌洛托品加入反应釜中，在反应釜中均匀搅拌成制剂B。
用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂在高炉使用软水作为补水的密闭循环冷却水系统中的应用，其合计投加量为50～500mg/L成品剂量，所述成品如下各组分及其重量份构成：三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份。
本发明的技术效果如下：本发明缓蚀剂是一种适合软化水或除盐水作为补水，在具有高温换热设备的密闭循环冷却水系统中使用的水处理剂，并具有高效、无磷环保的特点。本发明的缓蚀剂是以高炉、热风炉等设备，使用密闭软水作为循环冷却水为背景，而提出的一种适合以软化水或除盐水做补水，在密闭式循环冷却水系统中使用的水处理剂。通过研究、试验和生产运行，选择三乙醇胺硼酸酯、抗坏血酸、乌洛托品做碳钢缓蚀剂；苯并三氮唑做铜缓蚀剂；氢氧化钠为PH值调节剂；水为溶剂。实际使用中，通过配方中各种药剂内在的协同效应，使这种配方具有高效的缓蚀性能，可用在工业水处理领域，尤其在高炉使用软水作为补水的密闭循环冷却水系统中使用。
本发明用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂，是将几种物质混合成组合物。这几种物质包括三乙醇胺硼酸酯、抗坏血酸、乌洛托品、苯并三氮唑、氢氧化钠、水；其中水为溶剂。高炉密闭软水循环冷却水系统为多个用户提供冷却水，其中有铜、不锈钢和碳钢等材质的换热设备或管道。组合物中三乙醇胺硼酸酯、乌洛托品可以在设备表面形成牢固的吸附膜，抗坏血酸则兼具缓蚀和抗氧化作用，可以为设备提供较为清洁的金属表面，阻止金属腐蚀，是性能优异的碳钢缓蚀剂组分；苯并三氮唑，为铜缓蚀剂；氢氧化钠在水处理过程中起到调节和稳定PH值的作用。几种组分复配起增效作用，并可降低这些物料的用量。
由于本发明对各组分的重量份范围进行了限定，这些限定结合了试验数据、实际应用效果、经济和环境效益的考虑，充分满足常温环保、应用范围广和高效的技术要求，同时也为本发明的推广使用提供了便利。
由于本发明还是针对热力设备的腐蚀问题研制而成的工业循环水处理组合物，通过大量实践，证明其缓蚀性能优良，技术优势明显。在循环水系统中投加本发明的组合物制剂后，碳钢、不锈钢、铜的腐蚀速率均达到国家循环冷却水处理设计规范的要求。
在高炉密闭软水循环冷却水系统中，使用本发明的复合配方产品投加量为50～500mg/L。使用本发明的复合配方后进行设备检查，高炉密闭软水循环冷却水高温换热设备和管道均无明显腐蚀现象。
对本发明一种用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂及方法和应用的经济效益分析可知，由于国民经济突飞猛进的发展和环境污染日趋严重的因素，水资源短缺矛盾的日益突出，冷却水在循环系统中循环使用，尽可能提高使用次数是节水的关键，使用密闭软水循环的用水方式，系统水量损失少，对节约用水非常有好处。密闭系统使用软化水或除盐水，结垢性小但腐蚀性很强，投加由本发明的缓蚀剂可极大降低软水对系统材质的腐蚀性，保证用水设备长期稳定运行起到很重要的作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行说明。
实施例1
本发明的缓蚀剂的生产工艺介绍如下：
1.1备料：按照配方配比，定量称取三乙醇胺硼酸酯5-50份、抗坏血酸5-50、乌洛托品5-50、苯并三氮唑1-10份、氢氧化钠1-10份、水10-80份。
1.2生产：将水加入反应釜中，开启搅拌，加入三乙醇胺硼酸酯、抗坏血酸、乌洛托品、苯并三氮唑、氢氧化钠、水，溶解后继续搅拌约20分钟，混匀后分装，即得本发明物制剂。
实施例2
本发明的缓蚀剂的生产工艺介绍如下：
2.1备料：按照配方配比，定量称取三乙醇胺硼酸酯5-50份、抗坏血酸5-50、乌洛托品5-50、苯并三氮唑1-10份、氢氧化钠1-10份、水10-80份。
2.2生产：将水加入反应釜中，开启搅拌，加入三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑、氢氧化钠，溶解后继续搅拌约20分钟，混匀后分装，成为制剂A；将抗坏血酸、乌洛托品、水加入反应釜，搅拌溶解后继续搅拌约20分钟，混匀后分装，成为制剂B；即得本发明组合物制剂。
实施例3：
本发明用于高炉密闭软水循环冷却水的缓蚀剂，针对某水质进行缓蚀性能试验。
3.1试验条件
试验水质：试验用水为河北地区某高炉补水；水质稳定剂：即本发明物，用于高炉密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂，加入量为制剂200mg/L商品浓度；试验水温：50±1℃；试片线速度：75r/min；试片上端与试液面的距离：大于2cm；试片规格及表面积：50×25×2mm，28cm2；试验时间：120小时；挂入试片片数：每杯中三片；试片材质：A3碳钢、不锈钢、铜。
3.2试验方法
参考《水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法》GB/T18175-2000标准进行。
3.3试验水质的分析，表1
Figure BDA0001302229600000041
3.4腐蚀性能实验及结论
加入本发明物,碳钢、不锈钢、铜试片均未发现明显腐蚀现象。碳钢腐蚀率0.0092mm/a，不锈钢0.0006mm/a，铜试片0.0005mm/a。各项指标均符合国家标准要求，说明本发明物对碳钢、不锈钢、铜材均起到了很好的保护作用。
实施例4
本发明的缓蚀剂针对某水质进行缓蚀性能试验。
4.1试验条件
试验水质：试验用水为河北地区某高炉补水；水稳定剂：即本发明物，用于高炉密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂，加入量为制剂200mg/L商品浓度；试验水温：50±1℃；试片线速度：75r/min(r为弧度)；试片上端与试液面的距离：大于2cm；试片规格及表面积：50×25×2mm，28cm2；试验时间：120小时；挂入试片片数：每杯中三片；试片材质：A3碳钢、不锈钢、铜。
4.2试验方法
参考《水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法》GB/T18175-2000标准进行。
4.3试验用水水质的分析，表2
Figure BDA0001302229600000051
4.4腐蚀性能实验及结论。
加入本发明物,碳钢、不锈钢、铜试片均未发现明显腐蚀现象。碳钢腐蚀率0.0118mm/a(a为年)，不锈钢0.0008mm/a，铜试片0.0009mm/a。各项指标均符合国家标准要求，说明本发明物对碳钢、不锈钢、铜材均起到了很好的保护作用。
实施例5
本发明的缓蚀剂组合物针对河北地区某高炉循环冷却水系统进行缓蚀保护。投加组合物制剂200mg/L商品浓度，运行多年，经多次检测，碳钢腐蚀率在0.005-0.03mm/a之间，不锈钢腐蚀率在0.0006-0.002mm/a之间，检测铜腐蚀率在0.0008-0.004mm/a之间，符合国家标准的要求。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (4)

1.用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂，其特征在于，包括钢铁缓蚀剂和铜缓蚀剂，所述钢铁缓蚀剂包括三乙醇胺硼酸酯、抗坏血酸和乌洛托品，所述铜缓蚀剂包括苯并三氮唑；
还包括水和pH值调节剂，其中水为溶剂；
所述pH值调节剂为氢氧化钠；
各组分及其重量份如下：三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份；
所述三乙醇胺硼酸酯和乌洛托品具有在金属表面吸附成膜的功能。
2.如权利要求1所述用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将如下各组分及其重量份加入反应釜中均匀搅拌成单一制剂：三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份。
3.如权利要求1所述用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照如下各组分及其重量份备料，三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份；将一部分水加入反应釜中，并加入全部三乙醇胺硼酸酯、苯并三氮唑和氢氧化钠，在反应釜中均匀搅拌成制剂A；将另一部分水和全部抗坏血酸以及乌洛托品加入反应釜中，在反应釜中均匀搅拌成制剂B。
4.如权利要求1所述用于密闭软水循环冷却水系统的缓蚀剂在高炉使用软水作为补水的密闭循环冷却水系统中的应用，其合计投加量为50～500mg/L成品剂量，所述成品如下各组分及其重量份构成：三乙醇胺硼酸酯5～50份，抗坏血酸5～50份，乌洛托品5～50份，苯并三氮唑1～10份，氢氧化钠1～10份，水10～80份。
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