CN108034953B - 硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物，由下述重量份数的原料制成：乌洛托品5～8份、柠檬酸钠4～7份、过氧化双月桂酰3～6份、碳酸钠16～20份、硅酸钠3～5份、十二酰天冬氨酸9～11份、乙二酸钾4～7份、聚乙二醇3～5份、烷基酚聚氧乙烯醚3～5份、双月桂酰酒石酸酯6～9份、磺基琥珀酸9～11份、甲基丙烯酸钠1～3份、月桂胺6～9份、羧酸钠10～14份、羟乙基乙二胺2～4份、鲸蜡醇硫酸酯钠4～6份。它用于石油化工、矿山、冶金行业生产过程中产生的硫化亚铁垢、含硫污垢、有机物料垢、沥青垢等除垢除臭，能在除垢同时对含硫废水、废气进行除臭和钝化处理，除垢后无需再进行钝化处理。对FeS垢去除速度快，4小时除垢率大于98%。

Description

硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于化学清洗剂技术领域，具体涉及一种硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物，本发明还涉及一种硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物的制备方法。
背景技术
炼油厂、化肥厂和煤化工的合成氨等工艺系统设备及管线在运行中易产生硫化亚铁（FeS）垢。FeS垢能自燃，与水和空气发生氧化还原作用，放出热量，释放出易燃有毒的硫化氢（H2S）气体和二氧化硫（SO2）气体，对设备检修极为不利，存在着重大安全隐患。当生产系统结有FeS垢，会使塔设备、换热器及管线内径堵塞或孔径变小而造成设备传质、传热效率减小，阻力、能耗增大，严重影响产品质量和安全生产的运行。为此，必须采取有效的化学清洗方法清除此类污垢。
传统常规方法一般用无机酸、有机酸和酸洗缓蚀剂去清洗FeS垢，硫酸亚铁垢与酸反应生成H2S气体，反应式如下：
FeS + 2H+=H2S↑+Fe2+
酸洗时生成的H2S气体，不但有恶臭味，并有毒，而且易燃易爆，设备中残留的H2S气体，易发生中毒和燃烧爆炸事故。
硫化氢（H2S）气体在酸洗液中形成了硫化氢的水合溶液，此水合溶液腐蚀性极强，能使酸洗缓蚀剂失效，引起钢铁的全面腐蚀，能发生坑蚀和点蚀，将金属表面腐蚀得凹凸不平，造成严重的酸洗腐蚀事故。酸洗时当金属表面遭受到H2S的全面腐蚀时，表面有鳞片状硫化物沉淀。在生产现场的设备及构件遭受到H2S腐蚀时，往往在系统的某些死角区有大量的黑色硫化亚铁腐蚀产物堆积。如果酸洗液的缓蚀剂中添加有硫氰酸钠（含CN－离子），硫化亚铁腐蚀产物与CN－作用生成络合物，遇空气后则转化成铁氰化合物，对金属设备也有极强的腐蚀性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种除垢除臭速度快、设备无腐蚀，安全可靠、节约用水的硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物；该钝化剂一步完成清洗除垢、除臭、钝化，不产生H2S和SO2气体。本发明还提供一种硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物，其特征在于它由下述重量份数的原料制成：乌洛托品5～8份、柠檬酸钠4～7份、过氧化双月桂酰3～6份、碳酸钠16～20份、硅酸钠3～5份、十二酰天冬氨酸9～11份、乙二酸钾4～7份、聚乙二醇3～5份、烷基酚聚氧乙烯醚3～5份、双月桂酰酒石酸酯6～9份、磺基琥珀酸9～11份、甲基丙烯酸钠1～3份、月桂胺6～9份、羧酸钠10～14份、羟乙基乙二胺2～4份、鲸蜡醇硫酸酯钠4～6份。
将上述重量份数的原料制备成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物的方法包括下述步骤：
1、将聚乙二醇3～5份、烷基酚聚氧乙烯醚 3～5份、磺基琥珀酸9～11份与月桂胺6～9份在反应釜中搅拌，搅拌速度120～150转/分，搅拌时间30～40分钟，搅拌至均匀后得均匀膏状物。
2、将十二酰天冬氨酸9～11份、乙二酸钾4～7份、甲基丙烯酸钠1～3份、羧酸钠10～14份、羟乙基乙二胺2～4份与鲸蜡醇硫酸酯钠4～6份，用锥形混合搅拌机混合搅拌至均匀，搅拌速度120～180转/分，搅拌时间40～60分钟，过20目筛，制得均匀的络合型表面活性剂混合粉末，即为第一粉末。
3、将乌洛托品5～8份、柠檬酸钠4～7份、过氧化双月桂酰3～6份、碳酸钠16～21份、硅酸钠3～5份与双月桂酰酒石酸酯6～9份，用锥形混合搅拌机搅拌速度120～180转/分，搅拌时间40～60分钟，过20目筛后，制得第二粉末。
4、将制得的均匀膏状物、第一粉末与第二粉末；用锥形混合搅拌机混合搅拌，搅拌速度120～180转/分，搅拌时间40～60分钟；在混合搅拌过程中会发生中和放热反应，反应温度会上升为50℃左右，体积会膨胀15～20%；待反应温度降到常温时，即制成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物。
本发明提供的硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物，其外观为固体白色粉末，粒度直径小于20目，含水量小于5%，堆积密度为0.95～1.05g/cm3，pH为9～10。对黑色金属和不锈钢的腐蚀率小于0.2g/(m2.h)。对硫化物除臭钝化时，根据设备污垢多少程度，用水配制成质量百分比浓度为0.5～2%的水溶液，对设备污垢进行除臭、分解及钝化处理。
本钝化剂应用于石油化工、矿山、冶金行业在生产过程中产生的硫化亚铁垢、含硫污垢、有机物料垢、沥青垢、油垢的化学清洗除垢，在除垢过程中同时对含硫废水、废气进行除臭和钝化处理，除垢后无需再进行钝化处理。
本钝化剂选择了多种含不同类型官能团的氧化剂和络合剂，复配成具有协同效应的多羧酸盐型络合剂，能有效地除去FeS垢并除臭。本钝化剂也添加了渗透剂和增溶剂等表面活性剂。本络合钝化剂中不含无机酸和有机酸，即清洗液环境中无氢离子（H＋），从而不会二次生成H2S、SO2气体。所以本络合钝化剂在化学清洗环境中，对设备的金属材料不会产生各种腐蚀现象，从而避免了因含有清洗用酸或缓蚀剂而生成H2S对设备的腐蚀。
采用硫化物垢除垢除臭钝化剂可彻底清除沉积在设备和管道内的FeS垢，同时对清洗系统的硫化物氧化分解除臭，并在清洗的同时使设备表面形成一层牢固而致密的灰黑色保护膜，防止清洗FeS垢时释放出H2S气体，保障化工厂安全检修，从而保证被化学清洗后的设备大大提高传质传热效率，降低能耗，达到安全生产的目的。
本发明提供的钝化剂的研发背景如下：
1、FeS垢的化学成份分析
化工装置系统中硫化物垢主要是FeS垢，设备上沉积的FeS垢很致密，颜色为黑色，密度较大。经我公司对多家化工装置中污垢的分析，其主要化学成份为Fe、S、C、Ni，重金属活泼元素有Ni、Cr、Co，而重金属离子和FeS相对很难溶于普通的化学清洗介质中，并且在多种化学钝化剂中能使缓蚀剂失效，对设备材质造成严重腐蚀。
2、选择硫化物垢除垢除臭钝化剂的技术要求
我们在研究硫化物垢除垢除臭钝化剂配方时，选用的每一种组分都不会对金属材质产生腐蚀，并且所用的多种组分其配伍性、互溶性、防腐性、溶垢性、稳定性都很好，本剂中不添加任何缓蚀剂，也不靠缓蚀剂来保护金属，且不含H+、Cl-、S2-、SO4 2- 等易产生腐蚀性的介质和离子。所用的原料均是无毒、无味、无腐蚀的中性或偏碱性物质，易降解，不污染环境，并且对Fe2+、Fe3+、S2- 和其它金属离子有很强的络合作用。
3、硫化物垢除垢除臭钝化剂的安全可靠性
本产品不含无机酸、有机酸和清洗缓蚀剂，是由多种氧化剂、络合剂、水溶性钝化剂、表面活性剂、消泡剂等复配而成，化学清洗除垢速度快，对FeS垢有很强的溶解和除臭作用。在清洗过程中，由于钝化剂中不含氢离子，不会产生H2S气体,对设备无腐蚀、死角或沉淀区域，化学清洗后无需再进行中和及钝化处理，即可进行投运，同时大幅节省检修时间。更重要的是真正达到安全无腐蚀化学清洗除垢和除臭，比传统的化学清洗用无机酸、有机酸及强碱等更安全可靠，彻底消除因酸洗时缓蚀剂失效、缓蚀剂乳化不均或操作及其它突发因素对设备的腐蚀。本发明产品pH为9～10，在碱性条件下对含硫污垢除垢除臭，无需添加缓蚀剂，彻底消除因酸洗时缓蚀剂失效、缓蚀剂乳化不均或操作及其它突发因素对设备造成的腐蚀，清洗时真正达到安全无腐蚀的化学清洗。
硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物的除垢机理主要有：
1、硫化物垢和H2S、SO2气体均是酸性物质，在酸性和中性条件下用氧化剂除垢除臭效果较差，几乎起不到氧化作用。而在碱性条件下，氧化剂的氧化性和络合性很好，并配合络合剂使用时其氧化性会更好。本发明提供的钝化剂的pH为9～10，清洗过程中由于碱性物质组份的消耗，pH值会下降至8.5～9.0。本钝化剂在使用过程中能一步完成化学清洗除垢、除臭和钝化，节约清洗时间，提高清洗效率。清洗FeS垢时不产生H2S、SO2气体,对清洗环境无污染，化学清洗后无需再进行中和及钝化处理，设备清洗后即可投入运行。
2、本钝化剂选择多种氧化剂、含羟基、胺基、羧酸基等不同类型官能团的络合剂，复配成具有协同效应的多羧酸盐型络合剂，能有效地除去FeS垢，并能快速对含硫污水进行氧化分解除臭，仅在五分钟内彻底去除水中硫化物和设备空间中的硫化物臭味。本钝化剂具有很强的络合铁离子的能力，对FeS垢去除速度快，一般4小时除垢率大于98%，腐蚀率小于0.2g/（㎡﹒h），小于HG/T2387-2007标准指标的6g/（m2·h）。
根据我们近几年来对化工装置系统的设备化学清洗FeS垢，经多家化工装置中化车间对清洗试片的监测，本钝化剂的腐蚀速率为：1Cr18Ni9Ti 0.01～0.02 g/（㎡﹒h）；A3 0.09～0.11 g/（㎡﹒h）；16MnR 0.07～0.12 g/（㎡﹒h），其腐蚀率低于0.2g/（㎡﹒h），远低于HG/T2387-2007标准中规定6g/（㎡﹒h），对硫化亚铁难溶垢的除垢率大于98%，清洗后可见设备的金属本色。在络合清洗FeS垢的同时，使设备金属表面形成一层牢固而致密的浅灰色保护膜，便于设备检修，从而保证被化学清洗后的设备大大提高传质传热效率，降低能耗，达到安全生产的目的。
具体实施方式
实施例1；按下述组分及重量称取原料：乌洛托品7kg、柠檬酸钠5kg、过氧化双月桂酰4kg、碳酸钠18kg、硅酸钠4kg、十二酰天冬氨酸8kg、乙二酸钾5kg、聚乙二醇4kg、烷基酚聚氧乙烯醚4kg、双月桂酰酒石酸酯7kg、磺基琥珀酸10kg、甲基丙烯酸钠2kg、月桂胺7kg、羧酸钠12kg、羟乙基乙二胺3kg、鲸蜡醇硫酸酯钠5kg。
按下述步骤将上述重量配比的原料制备成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物：
1、将聚乙二醇4kg、烷基酚聚氧乙烯醚4kg、磺基琥珀酸10kg与月桂胺7kg在反应釜中搅拌，搅拌速度120转/分，搅拌时间40分钟，搅拌至均匀后得均匀膏状物。
2、将十二酰天冬氨酸8kg、乙二酸钾5kg、甲基丙烯酸钠2kg、羧酸钠12kg、羟乙基乙二胺3kg与鲸蜡醇硫酸酯钠5kg，用锥形混合搅拌机混合搅拌至均匀，搅拌速度120转/分，搅拌时间60分钟，过20目筛，制得均匀的络合型表面活性剂混合粉末，即为第一粉末。
3、将乌洛托品7kg、柠檬酸钠5kg、过氧化双月桂酰4kg、碳酸钠18kg、硅酸钠4kg与双月桂酰酒石酸酯7kg，用锥形混合搅拌机搅拌速度150转/分，搅拌时间50分钟，过20目筛后，制得第二粉末。
4、将制得的均匀膏状物、第一粉末与第二粉末，用锥形混合搅拌机混合搅拌，搅拌速度180转/分，搅拌时间60分钟；在混合搅拌过程中会发生中和放热反应，反应温度会上升为50℃左右，体积会膨胀15～20%；待反应温度降到常温时，即制成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物。
实施例2；按下述组分及重量称取原料：乌洛托品5kg、柠檬酸钠7kg、过氧化双月桂酰6kg、碳酸钠16kg、硅酸钠5kg、十二酰天冬氨酸10kg、乙二酸钾6kg、聚乙二醇3kg、烷基酚聚氧乙烯醚5kg、双月桂酰酒石酸酯7kg、磺基琥珀酸11kg、甲基丙烯酸钠2kg、月桂胺8kg、羧酸钠10kg、羟乙基乙二胺4kg、鲸蜡醇硫酸酯钠4kg。
按下述步骤将上述重量配比的原料制备成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物：
1、将聚乙二醇3kg、烷基酚聚氧乙烯醚5kg、磺基琥珀酸11kg与月桂胺8kg在反应釜中搅拌，搅拌速度150转/分，搅拌时间30分钟，搅拌至均匀后得均匀膏状物。
2、将十二酰天冬氨酸10kg、乙二酸钾6kg、甲基丙烯酸钠2kg、羧酸钠10kg、羟乙基乙二胺4kg与鲸蜡醇硫酸酯钠4kg，用锥形混合搅拌机混合搅拌至均匀，搅拌速度180转/分，搅拌时间50分钟，过20目筛，制得第一粉末。
3、将乌洛托品5kg、柠檬酸钠7kg、过氧化双月桂酰6kg、碳酸钠16kg、硅酸钠5kg与双月桂酰酒石酸酯7kg，用锥形混合搅拌机搅拌速度150转/分，搅拌时间60分钟，过20目筛后，制得第二粉末。
4、将制得的均匀膏状物、第一粉末与第二粉末，用锥形混合搅拌机混合搅拌，搅拌速度180转/分，搅拌时间60分钟；余同实施例1。
实施例3；按下述组分及重量称取原料：乌洛托品8kg、柠檬酸钠5kg、过氧化双月桂酰3kg、碳酸钠17kg、硅酸钠3kg、十二酰天冬氨酸9kg、乙二酸钾7kg、聚乙二醇5kg、烷基酚聚氧乙烯醚5kg、双月桂酰酒石酸酯6kg、磺基琥珀酸9kg、甲基丙烯酸钠3kg、月桂胺9kg、羧酸钠11kg、羟乙基乙二胺2kg、鲸蜡醇硫酸酯钠6kg。
按下述步骤将上述重量配比的原料制备成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物：
1、将聚乙二醇5kg、烷基酚聚氧乙烯醚5kg、磺基琥珀酸9kg与月桂胺9kg在反应釜中搅拌，搅拌速度150转/分，搅拌时间35分钟，搅拌至均匀后得均匀膏状物。
2、将十二酰天冬氨酸9kg、乙二酸钾7kg、甲基丙烯酸钠3kg、羧酸钠11kg、羟乙基乙二胺2kg与鲸蜡醇硫酸酯钠6kg，用锥形混合搅拌机混合搅拌至均匀，搅拌速度150转/分，搅拌时间60分钟，过20目筛，制得第一粉末。
3、将乌洛托品8kg、柠檬酸钠5kg、过氧化双月桂酰3kg、碳酸钠17kg、硅酸钠3kg与双月桂酰酒石酸酯6kg，用锥形混合搅拌机搅拌速度180转/分，搅拌时间45分钟，过20目筛后，制得第二粉末。
4、将制得的均匀膏状物、第一粉末与第二粉末，用锥形混合搅拌机混合搅拌，搅拌速度150转/分，搅拌时间60分钟；余同实施例1。
实施例4；按下述组分及重量称取原料：乌洛托品6kg、柠檬酸钠4kg、过氧化双月桂酰5kg、碳酸钠20kg、硅酸钠4kg、十二酰天冬氨酸11kg、乙二酸钾6kg、聚乙二醇5kg、烷基酚聚氧乙烯醚3kg、双月桂酰酒石酸酯8kg、磺基琥珀酸10kg、甲基丙烯酸钠2kg、月桂胺6kg、羧酸钠13kg、羟乙基乙二胺3kg、鲸蜡醇硫酸酯钠6kg。
按下述步骤将上述重量配比的原料制备成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物：
1、将上述聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、磺基琥珀酸与月桂胺在反应釜中搅拌，搅拌速度120转/分，搅拌时间40分钟，搅拌至均匀后得均匀膏状物。
2、将上述十二酰天冬氨酸、乙二酸钾、甲基丙烯酸钠、羧酸钠、羟乙基乙二胺与鲸蜡醇硫酸酯钠，用锥形混合搅拌机混合搅拌至均匀，搅拌速度120转/分，搅拌时间60分钟，过20目筛，制得第一粉末。
3、将上述乌洛托品、柠檬酸钠、过氧化双月桂酰、碳酸钠、硅酸钠与双月桂酰酒石酸酯，用锥形混合搅拌机搅拌速度150转/分，搅拌时间50分钟，过20目筛后，制得第二粉末。
4、将制得的均匀膏状物、第一粉末与第二粉末，用锥形混合搅拌机混合搅拌，搅拌速度120转/分，搅拌时间60分钟；余同实施例1。
实施例5；按下述组分及重量称取原料：乌洛托品7kg、柠檬酸钠4kg、过氧化双月桂酰5kg、碳酸钠19kg、硅酸钠5kg、十二酰天冬氨酸10kg、乙二酸钾4kg、聚乙二醇4kg、烷基酚聚氧乙烯醚4.5kg、双月桂酰酒石酸酯9kg、磺基琥珀酸10kg、甲基丙烯酸钠1kg、月桂胺9kg、羧酸钠10kg、羟乙基乙二胺3kg、鲸蜡醇硫酸酯钠5kg。
按下述步骤将上述重量配比的原料制备成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物：
1、将上述聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、磺基琥珀酸与月桂胺在反应釜中搅拌，搅拌速度150转/分，搅拌时间40分钟，搅拌至均匀后得均匀膏状物。
2、将上述十二酰天冬氨酸、乙二酸钾、甲基丙烯酸钠、羧酸钠、羟乙基乙二胺与鲸蜡醇硫酸酯钠，用锥形混合搅拌机混合搅拌至均匀，搅拌速度150转/分，搅拌时间50分钟，过20目筛，制得第一粉末。
3、将上述乌洛托品、柠檬酸钠、过氧化双月桂酰、碳酸钠、硅酸钠与双月桂酰酒石酸酯，用锥形混合搅拌机搅拌速度150转/分，搅拌时间50分钟，过20目筛后，制得第二粉末。
4、将制得的均匀膏状物、第一粉末与第二粉末，用锥形混合搅拌机混合搅拌，搅拌速度150转/分，搅拌时间60分钟；余同实施例1。

Claims (2)

1.一种硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物，其特征在于：由下述重量份数的原料制成：乌洛托品5～8份、柠檬酸钠4～7份、过氧化双月桂酰3～6份、碳酸钠16～20份、硅酸钠3～5份、十二酰天冬氨酸9～11份、乙二酸钾4～7份、聚乙二醇3～5份、烷基酚聚氧乙烯醚3～5份、双月桂酰酒石酸酯6～9份、磺基琥珀酸9～11份、甲基丙烯酸钠1～3份、月桂胺6～9份、羧酸钠10～14份、羟乙基乙二胺2～4份、鲸蜡醇硫酸酯钠4～6份。
2.一种硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）、将聚乙二醇3～5份、烷基酚聚氧乙烯醚 3～5份、磺基琥珀酸9～11份与月桂胺6～9份在反应釜中搅拌，搅拌速度120～150转/分，搅拌时间30～40分钟，搅拌至均匀后得均匀膏状物；
（2）、将十二酰天冬氨酸9～11份、乙二酸钾4～7份、甲基丙烯酸钠1～3份、羧酸钠10～14份、羟乙基乙二胺2～4份与鲸蜡醇硫酸酯钠4～6份，用锥形混合搅拌机混合搅拌至均匀，搅拌速度120～180转/分，搅拌时间40～60分钟，过20目筛，制得均匀的络合型表面活性剂混合粉末，即为第一粉末；
（3）、将乌洛托品5～8份、柠檬酸钠4～7份、过氧化双月桂酰3～6份、碳酸钠16～21份、硅酸钠3～5份与双月桂酰酒石酸酯6～9份，用锥形混合搅拌机搅拌速度120～180转/分，搅拌时间40～60分钟，过20目筛后，制得第二粉末；
（4）、将制得的均匀膏状物、第一粉末与第二粉末；用锥形混合搅拌机混合搅拌，搅拌速度120～180转/分，搅拌时间40～60分钟；在混合搅拌过程中会发生中和放热反应，反应温度会上升为50℃左右，体积会膨胀15～20%；待反应温度降到常温时，即制成硫化物垢除垢除臭钝化剂组合物。
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CN103194325A (zh) * 2013-04-25 2013-07-10 甘肃黑马石化工程有限公司 硫化亚铁污垢中性络合清洗剂及其制备方法

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