CN107555620A - 一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂及制备、使用方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂及制备、使用方法，其组成成分及质量份数为：亚硫酸氢钠6份‑30份、二水磷酸二氢钠15份‑30份、聚环氧磺羧酸5份‑35份、聚甲基丙烯酸3份‑20份、高效中和胺15份‑35份、碳酸钠5份‑15份、去离子水20份‑60份。本发明适用于石化、化工、冶金、电力等工业锅炉循环水系统中，缓蚀阻垢性能优异，低磷、绿色环保，还具有投加量少，成膜速度快、产生污垢量少，使锅炉加热热量损失小的优点。本发明具有挥发胺特性，其蒸汽中的胺浓度与冷凝部分冷凝水中的胺浓度之比范围在0.2‑3之间，该分配比能够有效的保证靠近锅炉端与锅炉凝结水段缓蚀效果。本发明具有协同增效作用，各组分间稳定性好，便于储存。

Description

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂及制备、使用方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂及制备、使用方法。

背景技术

锅炉在工业生产中起到非常重要的作用，被广泛应用在火电站、船舶、机车、钢铁和工矿企业中。但在锅炉长期运行中，都难免混入与水垢和腐蚀有关的各种物质，为锅炉带来了严重安全隐患，其中硬度成分、氧气与二氧化碳是造成的腐蚀结垢的主要原因。目前常采用的锅炉水处理剂是以有机磷酸盐为主的缓蚀阻垢剂。

目前以有机磷酸盐为主的缓蚀阻垢剂正逐渐被低磷和无磷所替代，一方面是高磷污染环境，易造成水体的富营养化，不利于环保；另一方面是以有机磷酸盐为主的缓蚀阻垢剂缓蚀效果往往不能兼顾整个系统，常出现锅炉末端与冷凝部位交替腐蚀现象的出现。因此需要提供一种能够高缓蚀率、高阻垢率的低磷环保锅炉药剂。

本发明的目的是克服已有技术的缺点，提供一种适合锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂，该复合剂对于具有低磷环保、成膜速度快和锅炉内壁沉积少，同时具有挥发胺的特性，其蒸汽中的胺浓度与冷凝部分冷凝水中的胺浓度之比范围在0.2-3之间，该分配比能够有效的保证靠近锅炉端与锅炉凝结水段缓蚀效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂及制备、使用方法，该阻垢药剂具有低磷环保、成膜速度快和锅炉内壁沉积少的优点，同时具有挥发胺的特性，其蒸汽中的胺浓度与冷凝部分冷凝水中的胺浓度之比范围在0.2-3之间，该分配比能够有效的保证靠近锅炉端与锅炉凝结水段缓蚀效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂，其组成成分及质量份数为：亚硫酸氢钠6份-30份、二水磷酸二氢钠15份-30份、聚环氧磺羧酸5份-35份、聚甲基丙烯酸3份-20份、高效中和胺15份-35份、碳酸钠5份-15份、去离子水20份-60份。

所述高效中和胺的组成成分及质量份数为：3-甲氧基丙胺25份-65份、一乙醇胺15份-32份、过硫酸铵1份-12份、去离子水12份-32份。

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂的制备方法，具体方法如下：

1)高效中和胺的制备：首先在承压式反应釜A中加入上述质量份数的3-甲氧基丙胺和一乙醇胺，并开启混合搅拌，之后再缓慢加入1份-12份过硫酸铵和12份-32份去离子水，再将承压式反应釜温度提高至到120℃-180℃，压力提高到8MPa-15MPa，恒温搅拌2h-6h，再冷却至室温既得高效中和胺；

2)将4份-12份去离子水注入承压式反应釜B中，再将承压式反应釜A中制得的高效中和胺按照上述质量份数加入到承压式反应釜B中，开启搅拌，再将聚环氧磺羧酸和聚甲基丙烯酸按照上述质量份数依次加入，混合搅拌2h。

3)在承压式反应釜C中加入上述质量份数的亚硫酸氢钠、二水磷酸二氢钠和碳酸钠，再将余下去离子水注入，开启搅拌，并加热至70℃-90℃，混合搅拌1h以上。

4)将承压式反应釜B中混合液和承压式反应釜C中混合液全部加入到反应釜D中，混合搅拌30min以上，冷却静置，既得一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂。

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂的使用方法，具体方法如下：

采用多点定投，投加点定于输出蒸汽管线、供锅炉补给水管线、锅炉冷凝水管线，按照2-8mg/L投加，投加比例为0.5-1.5:1-3:1-3。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明适用于石化、化工、冶金、电力等工业锅炉循环水系统中，缓蚀阻垢性能优异。

2)本发明的缓蚀阻垢药剂低磷、绿色环保，该缓蚀阻垢药剂还具有投加量少，成膜速度快、产生污垢量少，使锅炉加热热量损失小的优点。

3)本发明的缓蚀阻垢药剂具有挥发胺特性，其蒸汽中的胺浓度与冷凝部分冷凝水中的胺浓度之比范围在0.2-3之间，该分配比能够有效的保证靠近锅炉端与锅炉凝结水段缓蚀效果。

4)本发明制备的缓蚀阻垢药剂具有协同增效作用，各组分间稳定性好，便于储存。

具体实施方式

下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂，其组成成分及质量份数为：亚硫酸氢钠6份-30份、二水磷酸二氢钠15份-30份、聚环氧磺羧酸5份-35份、聚甲基丙烯酸3份-20份、高效中和胺15份-35份、碳酸钠5份-15份、去离子水20份-60份。

亚硫酸氢钠是一种除氧剂，当其与碳酸钠复合使用时能大大提高除氧效果，在缓蚀阻垢药剂中的含量优选为12份-20份。

二水磷酸二氢钠是一种碱度调节剂，与分散剂(聚环氧磺羧酸、聚甲基丙烯酸)复合能产生协同增效作用，对抑制锅炉内沉积物效果明显，该组分在缓蚀阻垢药剂中的含量优选为22份-28份。

聚环氧磺羧酸的制备:在承压式反应釜内加入3-氯-2-羟基丙磺酸钠30-40份和环氧琥珀酸25-35份,开启搅拌,并将承压式反应釜温度提高至到70℃-120℃,再加入质量浓度为40％氢氧化钠10-20份和碱土金属(Ba)2-5份,控制反应PH在10-12,聚合反应时间为2-4h,得到聚环氧磺羧酸盐,再将制得的聚环氧磺羧酸盐与H型阳离子交换树脂作用得到聚环氧磺羧酸。以上均为质量份数。

聚环氧磺羧酸同时含有强酸性基团、弱酸性基团和非离子基团，使它具有优良的阻垢分散性能。由于其不含磷不含氮，为绿色环保型药剂，适用在石化、化工、冶金、电力等工业锅炉循环水系统中，能够与多种水处理剂复合使用，在缓蚀阻垢药剂中的含量优选为15份-28份。

聚甲基丙烯酸能够与水中的钙、镁离子形成稳定的络合物，具有优良的阻垢分散性能，在缓蚀阻垢药剂中的含量优选为7份-15份。

高效中和胺主要由3-甲氧基丙胺和一乙醇胺组成,3-甲氧基丙胺主要针对锅炉凝结水段的酸性腐蚀，一乙醇胺主要针对靠近锅炉端的酸性腐蚀，二者结合能够弥补相互间的不足，有效的抑制了锅炉循环水系统的腐蚀，在缓蚀阻垢药剂中的含量优选为22份-32份。

碳酸钠是PH调节剂，在缓蚀阻垢药剂中的含量优选为7份-15份。本发明缓蚀阻垢药剂的适用PH值8-12。

本发明的缓蚀阻垢药剂即具有优良阻垢分散性能，又具有挥发胺的特性，其蒸汽中的胺浓度与冷凝部分冷凝水中的胺浓度有效的平衡了复合剂的缓蚀性，它比脂肪族醇胺(A)、吗啉和脂肪族醇胺(B)的分配比范围更宽泛(注:脂肪族醇胺(A)分配比2-3、吗啉分配比0.4-0.6和脂肪族醇胺(B)分配比0.2-0.3)，适用性更强，对二氧化碳的吸收效果好。缓蚀阻垢药剂各组分间配伍性优良，符合低磷环保要求，并采用《锅炉水处理药剂性能评价方法动态法》(HG/T3924-2007)对本发明缓蚀阻垢药剂进行试验验证，试验结果表明该缓蚀阻垢药剂缓蚀阻垢性能优异，现场锅炉应用效果良好。

所述高效中和胺的组成成分及质量份数为：3-甲氧基丙胺25份-65份、一乙醇胺15份-32份、过硫酸铵1份-12份、去离子水12份-32份。

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂的制备方法，具体方法如下：

1)高效中和胺的制备：首先在承压式反应釜A中加入上述质量份数的3-甲氧基丙胺和一乙醇胺，并开启混合搅拌，之后再缓慢加入1份-12份过硫酸铵和12份-32份去离子水，再将承压式反应釜温度提高至到120℃-180℃，压力提高到8MPa-15MPa，恒温搅拌2h-6h，再冷却至室温既得高效中和胺；

2)将4份-12份去离子水注入承压式反应釜B中，再将承压式反应釜A中制得的高效中和胺按照上述质量份数加入到承压式反应釜B中，开启搅拌，再将聚环氧磺羧酸和聚甲基丙烯酸按照上述质量份数依次加入，混合搅拌2h。

3)在承压式反应釜C中加入上述质量份数的亚硫酸氢钠、二水磷酸二氢钠和碳酸钠，再将余下去离子水注入，开启搅拌，并加热至70℃-90℃，混合搅拌1h以上。

4)将承压式反应釜B中混合液和承压式反应釜C中混合液全部加入到反应釜D中，混合搅拌30min以上，冷却静置，既得一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂。

一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂的使用方法，具体方法如下：

采用多点定投，投加点定于输出蒸汽管线、供锅炉补给水管线、锅炉冷凝水管线，按照2-8mg/L投加，投加比例为0.5-1.5:1-3:1-3。

下面通过实施例进一步说明本发明的特点。

按如下制备方法配制配方A、配方B、配方C。

配方A：

1)高效中和胺的制备：首先在承压式反应釜A中加入3-甲氧基丙胺25份和一乙醇胺32份，并开启混合搅拌，之后再缓慢加入过硫酸铵12份和去离子水32份，再将承压式反应釜温度提高至到180℃，压力提高到15MPa，恒温搅拌5h，再冷却至室温既得高效中和胺。

2)将去离子水6份注入承压式反应釜B中，再将承压式反应釜A中得到的高效中和胺15份加入，开启搅拌，再将聚环氧磺羧酸30份和聚甲基丙烯酸16份依次加入，混合搅拌2h。

3)在承压式反应釜C中加入亚硫酸氢钠12份、二水磷酸二氢钠30份和碳酸钠5份，再将余下去离子水24份注入，开启搅拌，并加热至70℃，混合搅拌1h。

4)将承压式反应釜B中混合液和承压式反应釜C中混合液全部加入到反应釜D中，混合搅拌30min后，冷却静置，既得配方A。

配方B：

1)高效中和胺的制备：首先在承压式反应釜A中加入3-甲氧基丙胺42份和一乙醇胺26份，并开启混合搅拌，之后再缓慢加入6份过硫酸铵和18份去离子水，再将承压式反应釜温度提高至到140℃，压力提高到8MPa，恒温搅拌2h，再冷却至室温既得高效中和胺。

2)将去离子水12份注入承压式反应釜B中，再将承压式反应釜A中的高效中和胺26份加入，开启搅拌，再将聚环氧磺羧酸25份和聚甲基丙烯酸10份依次加入，混合搅拌2h。

3)在承压式反应釜C中加入亚硫酸氢钠20份、二水磷酸二氢钠18份和碳酸钠8份，再将余下去离子水48份注入，开启搅拌，并加热至80℃，混合搅拌1h。

4)将承压式反应釜B中混合液和承压式反应釜C中混合液全部加入到反应釜D中，混合搅拌30min后，冷却静置，既得配方B。

配方C：

1)高效中和胺的制备：首先在承压式反应釜A中加入3-甲氧基丙胺65份和一乙醇胺15份，并开启混合搅拌，之后再缓慢加入1份过硫酸铵和12份去离子水，再将承压式反应釜温度提高至到120℃，压力提高到10MPa，恒温搅拌6h，再冷却至室温既得高效中和胺。

2)将去离子水4份注入承压式反应釜B中，再将承压式反应釜A中的高效中和胺35份加入，开启搅拌，再将聚环氧磺羧酸8份和聚甲基丙烯酸3份依次加入，混合搅拌2h。

3)在承压式反应釜C中加入亚硫酸氢钠6份、二水磷酸二氢钠27份和碳酸钠15份，再将余下去离子水16份注入，开启搅拌，并加热至90℃，混合搅拌1h。

4)将承压式反应釜B中混合液和承压式反应釜C中混合液全部加入到反应釜D中，混合搅拌30min后，冷却静置，既得配方C。

实施例1：

将上述配方A、配方B、配方C按照《锅炉水处理药剂性能评价方法动态法》(HG/T3924-2007)进行试验。药剂投加点定于输出蒸汽管线、供锅炉补给水管线、锅炉冷凝水管线，按照5mg/L投加，具体投加比例为1:2:2。锅炉内试验压力选择1MPa、2MPa、3MPa分别进行试验,时间12天，试验水质参数为总硬度(3/4Ca²⁺+1/4Mg²⁺)6mmol/L,碱度(HCO₃ ^-)2mmol/L,氯离子(Cl^-)10mmol/L,阻垢缓蚀率结果见表1。

表1：

从表1可以看出配方A、配方B、配方C阻垢率和缓蚀率效果都较好，其中配方B性能最佳。

实施例2：

某锅炉水质参数如表2：

表2：

在表2水质条件下，锅炉压力2.4MPa，进行工业模拟在线试验，运行1个月时间，应用本发明缓蚀阻垢药剂，投加点定于输出蒸汽管线、供锅炉补给水管线、锅炉冷凝水管线，按照2mg/L投加，具体投加比例为0.5:1.5:2。试验结果碳钢平均缓蚀速率为0.026mm/a，锅炉加热热量损失较小，阻垢性能优异，锅炉运行稳定，使用效果良好。

实施例3：

某锅炉水质参数如表3：

表3：

在表3水质条件下，锅炉压力3.0MPa，进行工业模拟在线试验，运行2个月时间，应用本发明缓蚀阻垢药剂，投加点定于输出蒸汽管线、供锅炉补给水管线、锅炉冷凝水管线，按照8mg/L投加，具体投加比例为1.5:3:1。试验结果碳钢平均缓蚀速率为0.038mm/a，锅炉加热热量损失较小，阻垢性能优异，锅炉运行稳定，使用效果良好。

Claims (4)

1.一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂，其特征在于，其组成成分及质量份数为：亚硫酸氢钠6份-30份、二水磷酸二氢钠15份-30份、聚环氧磺羧酸5份-35份、聚甲基丙烯酸3份-20份、高效中和胺15份-35份、碳酸钠5份-15份、去离子水20份-60份。

2.根据权利要求1所述的一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂，其特征在于，所述高效中和胺的组成成分及质量份数为：3-甲氧基丙胺25份-65份、一乙醇胺15份-32份、过硫酸铵1份-12份、去离子水12份-32份。

3.一种如权利要求1所述的应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂的制备方法，其特征在于，具体方法如下：

1)高效中和胺的制备：首先在承压式反应釜A中加入上述质量份数的3-甲氧基丙胺和一乙醇胺，并开启混合搅拌，之后再缓慢加入1份-12份过硫酸铵和12份-32份去离子水，再将承压式反应釜温度提高至到120℃-180℃，压力提高到8MPa-15MPa，恒温搅拌2h-6h，再冷却至室温既得高效中和胺；

2)将4份-12份去离子水注入承压式反应釜B中，再将承压式反应釜A中制得的高效中和胺按照上述质量份数加入到承压式反应釜B中，开启搅拌，再将聚环氧磺羧酸和聚甲基丙烯酸按照上述质量份数依次加入，混合搅拌2h。

3)在承压式反应釜C中加入上述质量份数的亚硫酸氢钠、二水磷酸二氢钠和碳酸钠，再将余下去离子水注入，开启搅拌，并加热至70℃-90℃，混合搅拌1h以上。

4)将承压式反应釜B中混合液和承压式反应釜C中混合液全部加入到反应釜D中，混合搅拌30min以上，冷却静置，既得一种应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂。

4.一种如权利要求1所述的应用于锅炉的低磷环保缓蚀阻垢药剂的使用方法，其特征在于，具体方法如下：

采用多点定投，投加点定于输出蒸汽管线、供锅炉补给水管线、锅炉冷凝水管线，按照2-8mg/L投加，投加比例为0.5-1.5:1-3:1-3。