CN108715484A - 一种换热设备阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种换热设备阻垢剂及其制备方法，原料为三聚磷酸钠、顺酐、季戊四醇磷酸酯钠、苯并噻唑、水、钨酸锌、单宁酸、磷酸、季戊四醇磷酸酯、烯丙基甘油醚、多氨基多醚基亚甲基膦酸、乙酸辛酯、丙烯醇、三聚氰胺和二甲基亚砜；产品主要用于换热设备，延长换热设备管线寿命，缓蚀率97‑99.9%，不含铬酸盐、亚硝酸盐；对碳钢、不锈钢、钢合金保护效果好，适用于脱盐水、软化水、去离子水系统；药效时间长，阻垢能力强，缓蚀效果好，运行浓度25‑45×10^‑6，还适用于密闭式循环冷却水系统；效果持久，长时间不降解，无毒无害，50‑60℃放置3‑9个月，阻垢效果98‑99%。

Description

一种换热设备阻垢剂及其制备方法

技术领域

本申请属于环试剂工艺领域，尤其涉及一种环保、缓蚀性能好的换热设备阻垢剂及其制备方法。

背景技术

阻垢剂（scale inhibitor）：是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。

阻垢剂能除去垢和阻止水垢的形成,提高热交换效率,减少电能或减少燃料的消耗;水处理还可减少排污,提高水的利用率,一般可节约60%以上,符合我国节能减排的新政策。

按照阻垢剂的聚合成份,可将其分为天然聚合物阻垢剂和合成聚合物阻垢剂两大类.而合成聚合物阻垢剂又可进一步分成羧酸类聚合物阻垢剂、磺酸类聚合物阻垢剂、含磷聚合物阻垢剂和环境友好型阻垢剂4种。

反渗透阻垢剂是专门用于反渗透（RO）系统及纳滤（NF）和超滤（UF）系统的阻垢剂，可防止膜面结垢，能提高产水量和产水质量，降低运行费用。

国产阻垢剂主要具有价格优势，小型设备和计算投入成本会优先选择。但是长期考虑膜的使用寿命成本来讲，最后还是进口品牌占主导地位。所以生产一种换热设备阻垢剂是非常必要的。

RO阻垢剂是阻垢剂的一种，主要成分：有机分散物、有机络合物、单原子氧 羟基聚合物等；适用范围：适用于纯水系统RO工艺段的系统的处理 。物性外观浅色液体，pH为1.0-2.5。

初次投加量为水体质量比1:200;日常投加量为1.5-5.0ppm。全自动控制系统加入循环 管道或人工投加到RO段进水之水体中。

缓蚀剂以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1%～1%)，但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。缓蚀剂用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。

锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物，钙的碳酸盐和磷酸盐为阴极型缓蚀剂。阴极型缓蚀剂能与水中、与金属表面的阴极区反应，其反应产物在阴极沉积成膜，随着膜的增厚，阴极释放电子的反应被阻挡。在实际应用中，由于钙离子、碳酸根离子和氢氧根离子在水中是天然存在的，所以只需向水中加入可溶性锌盐或可溶性磷酸盐。

阻垢缓蚀剂是由有机膦、优良共聚物及铜缓蚀剂等组成，对碳钢、铜及铜合金都具有优良缓蚀性能，对碳酸钙、磷酸钙有卓越的阻垢分散性能。本品主要用于敞开式循环冷却水处理系统，对含铜设备的系统特别适合。本品可用于高pH、高碱度、高硬度的水质，是目前较理想的不调pH碱性运行的水处理剂之一。

HEDP是一种有机磷酸类阻垢缓蚀剂，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物。HEDP在250℃下仍能起到良好的缓蚀阻垢作用，在高pH值下仍很稳定，不易水解，一般光热条件下不易分解。耐酸碱性、耐氯氧化性能较其它有机磷酸（盐）好。HEDP可与水中金属离子，尤其是钙离子形成六圆环螯合物，因而HEDP具较好的阻垢效果并具明显的溶限效应，当和其它水处理剂复合使用时，表现出理想的协同效应。

从作用机理上来讲，阻垢剂的作用螯合增溶作用、凝聚与分散作用、静电斥力作用、晶体畸变作用四部分。且在实验室评定试验中，分散作用是鳌合作用的补救措施，晶格畸变作用是分散作用的补救措施。

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对上述技术问题，提供一种换热设备阻垢剂及其制备方法，解决现有水处理阻垢剂成本高、不够环保、阻垢分散性差和缓释性能差等技术问题。

技术方案：

一种换热设备阻垢剂，所述换热设备阻垢剂的原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠4-8份；顺酐1-5份；季戊四醇磷酸酯钠3-7份；苯并噻唑6-10份；水100份；钨酸锌6-8份；单宁酸5-9份；磷酸2.5-6.5份；季戊四醇磷酸酯2-6份；烯丙基甘油醚为1-9份；多氨基多醚基亚甲基膦酸1-3份；乙酸辛酯4-6份；丙烯醇8-10份；三聚氰胺1-3份；二甲基亚砜8-12份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述换热设备阻垢剂的原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠4份；顺酐1份；季戊四醇磷酸酯钠3份；苯并噻唑6份；水100份；钨酸锌6份；单宁酸5份；磷酸2.5份；季戊四醇磷酸酯2份；烯丙基甘油醚为1份；多氨基多醚基亚甲基膦酸1份；乙酸辛酯4份；丙烯醇8份；三聚氰胺1份；二甲基亚砜8份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述换热设备阻垢剂的原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠8份；顺酐5份；季戊四醇磷酸酯钠7份；苯并噻唑10份；水100份；钨酸锌8份；单宁酸9份；磷酸6.5份；季戊四醇磷酸酯6份；烯丙基甘油醚为9份；多氨基多醚基亚甲基膦酸3份；乙酸辛酯6份；丙烯醇10份；三聚氰胺3份；二甲基亚砜12份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述换热设备阻垢剂的原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠6份；顺酐3份；季戊四醇磷酸酯钠5份；苯并噻唑8份；水100份；钨酸锌7份；单宁酸7份；磷酸4.5份；季戊四醇磷酸酯4份；烯丙基甘油醚为5份；多氨基多醚基亚甲基膦酸2份；乙酸辛酯5份；丙烯醇9份；三聚氰胺2份；二甲基亚砜10份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述换热设备阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取三聚磷酸钠、顺酐、季戊四醇磷酸酯钠、苯并噻唑、水、钨酸锌、单宁酸、磷酸、季戊四醇磷酸酯、烯丙基甘油醚、乙酸辛酯、丙烯醇、三聚氰胺、二甲基亚砜和多氨基多醚基亚甲基膦酸；

第二步：在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至40-50℃，搅拌10-30min，滴加三聚磷酸钠和苯并噻唑，升温至60-70℃，反应1-3h；

第三步：加入乙二胺、磷酸、季戊四醇磷酸酯钠和烯丙基甘油醚，升温至80-90℃，反应2-5h；

第四步：升温至100-110℃，加入剩余原料，搅拌1-2h，冷却至室温后出料即得换热设备阻垢剂。

有益效果：

本发明所述一种换热设备阻垢剂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品主要用于换热设备，延长换热设备管线寿命，钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率97-99.9%，不含铬酸盐、亚硝酸盐；2、对碳钢、不锈钢、钢合金保护效果好，也可应用于海底油田回注污水和输油管道，防止金属离子，特别是钡、锶离子形成垢，pH值7-9，具有环境友好性，适用于脱盐水、软化水、去离子水系统；3、药效时间长，阻垢能力强，缓蚀效果好，与传统配方药剂运行浓度300-500×10^-6相比，本品阻垢剂使用量少，运行浓度25-45×10^-6，节省使用成本，还适用于密闭式循环冷却水系统；4、效果持久，长时间不降解，无毒无害，50-60℃放置3-9个月，阻垢效果98-99%，抗温性和阻垢稳定性好，缓蚀性能好，成本低廉，操作简单，合成过程中无废料产生，无三废排放，不会对环境污染，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

实施例1:

按照重量份数配比称取三聚磷酸钠4份；顺酐1份；季戊四醇磷酸酯钠3份；苯并噻唑6份；水100份；钨酸锌6份；单宁酸5份；磷酸2.5份；季戊四醇磷酸酯2份；烯丙基甘油醚为1份；多氨基多醚基亚甲基膦酸1份；乙酸辛酯4份；丙烯醇8份；三聚氰胺1份；二甲基亚砜8份。

在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至40-50℃，搅拌10-30min，滴加三聚磷酸钠和苯并噻唑，升温至60-70℃，反应1-3h。

加入乙二胺、磷酸、季戊四醇磷酸酯钠和烯丙基甘油醚，升温至80-90℃，反应2-5h。

升温至100-110℃，加入剩余原料，搅拌1-2h，冷却至室温后出料即得换热设备阻垢剂。

产品主要用于换热设备，延长换热设备管线寿命，钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率97-99.9%，不含铬酸盐、亚硝酸盐；对碳钢、不锈钢、钢合金保护效果好，也可应用于海底油田回注污水和输油管道，防止金属离子，特别是钡、锶离子形成垢，pH值7-9，具有环境友好性，适用于脱盐水、软化水、去离子水系统；药效时间长，阻垢能力强，缓蚀效果好，与传统配方药剂运行浓度300-500×10^-6相比，本品阻垢剂使用量少，运行浓度25-45×10^-6，节省使用成本，还适用于密闭式循环冷却水系统；效果持久，长时间不降解，无毒无害，50-60℃放置3-9个月，阻垢效果98-99%，抗温性和阻垢稳定性好，缓蚀性能好，成本低廉，操作简单，合成过程中无废料产生，无三废排放，不会对环境污染，可以广泛生产并不断代替现有材料。

实施例2:

按照重量份数配比称取三聚磷酸钠8份；顺酐5份；季戊四醇磷酸酯钠7份；苯并噻唑10份；水100份；钨酸锌8份；单宁酸9份；磷酸6.5份；季戊四醇磷酸酯6份；烯丙基甘油醚为9份；多氨基多醚基亚甲基膦酸3份；乙酸辛酯6份；丙烯醇10份；三聚氰胺3份；二甲基亚砜12份。

在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至40-50℃，搅拌10-30min，滴加三聚磷酸钠和苯并噻唑，升温至60-70℃，反应1-3h。

加入乙二胺、磷酸、季戊四醇磷酸酯钠和烯丙基甘油醚，升温至80-90℃，反应2-5h。

升温至100-110℃，加入剩余原料，搅拌1-2h，冷却至室温后出料即得换热设备阻垢剂。

产品主要用于换热设备，延长换热设备管线寿命，钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率97-99.9%，不含铬酸盐、亚硝酸盐；对碳钢、不锈钢、钢合金保护效果好，也可应用于海底油田回注污水和输油管道，防止金属离子，特别是钡、锶离子形成垢，pH值7-9，具有环境友好性，适用于脱盐水、软化水、去离子水系统；药效时间长，阻垢能力强，缓蚀效果好，与传统配方药剂运行浓度300-500×10^-6相比，本品阻垢剂使用量少，运行浓度25-45×10^-6，节省使用成本，还适用于密闭式循环冷却水系统；效果持久，长时间不降解，无毒无害，50-60℃放置3-9个月，阻垢效果98-99%，抗温性和阻垢稳定性好，缓蚀性能好，成本低廉，操作简单，合成过程中无废料产生，无三废排放，不会对环境污染，可以广泛生产并不断代替现有材料。

实施例3:

按照重量份数配比称取三聚磷酸钠6份；顺酐3份；季戊四醇磷酸酯钠5份；苯并噻唑8份；水100份；钨酸锌7份；单宁酸7份；磷酸4.5份；季戊四醇磷酸酯4份；烯丙基甘油醚为5份；多氨基多醚基亚甲基膦酸2份；乙酸辛酯5份；丙烯醇9份；三聚氰胺2份；二甲基亚砜10份。

在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至45℃，搅拌20min，滴加三聚磷酸钠和苯并噻唑，升温至65℃，反应2h。

加入乙二胺、磷酸、季戊四醇磷酸酯钠和烯丙基甘油醚，升温至85℃，反应4h。

升温至105℃，加入剩余原料，搅拌1.5h，冷却至室温后出料即得换热设备阻垢剂。

产品主要用于换热设备，延长换热设备管线寿命，钙容忍度好，阻垢分散性好，杀菌抑菌，对环境无污染，缓蚀率99.9%，不含铬酸盐、亚硝酸盐；对碳钢、不锈钢、钢合金保护效果好，也可应用于海底油田回注污水和输油管道，防止金属离子，特别是钡、锶离子形成垢，pH值8，具有环境友好性，适用于脱盐水、软化水、去离子水系统；药效时间长，阻垢能力强，缓蚀效果好，与传统配方药剂运行浓度500×10^-6相比，本品阻垢剂使用量少，运行浓度25×10^-6，节省使用成本，还适用于密闭式循环冷却水系统；效果持久，长时间不降解，无毒无害， 60℃放置9个月，阻垢效果99%，抗温性和阻垢稳定性好，缓蚀性能好，成本低廉，操作简单，合成过程中无废料产生，无三废排放，不会对环境污染，可以广泛生产并不断代替现有材料。

以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种换热设备阻垢剂，其特征在于所述换热设备阻垢剂的原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠4-8份；顺酐1-5份；季戊四醇磷酸酯钠3-7份；苯并噻唑6-10份；水100份；钨酸锌6-8份；单宁酸5-9份；磷酸2.5-6.5份；季戊四醇磷酸酯2-6份；烯丙基甘油醚为1-9份；多氨基多醚基亚甲基膦酸1-3份；乙酸辛酯4-6份；丙烯醇8-10份；三聚氰胺1-3份；二甲基亚砜8-12份。

2.根据权利要求1所述的一种换热设备阻垢剂，其特征在于所述换热设备阻垢剂原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠4份；顺酐1份；季戊四醇磷酸酯钠3份；苯并噻唑6份；水100份；钨酸锌6份；单宁酸5份；磷酸2.5份；季戊四醇磷酸酯2份；烯丙基甘油醚为1份；多氨基多醚基亚甲基膦酸1份；乙酸辛酯4份；丙烯醇8份；三聚氰胺1份；二甲基亚砜8份。

3.根据权利要求1所述的一种换热设备阻垢剂，其特征在于所述换热设备阻垢剂原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠8份；顺酐5份；季戊四醇磷酸酯钠7份；苯并噻唑10份；水100份；钨酸锌8份；单宁酸9份；磷酸6.5份；季戊四醇磷酸酯6份；烯丙基甘油醚为9份；多氨基多醚基亚甲基膦酸3份；乙酸辛酯6份；丙烯醇10份；三聚氰胺3份；二甲基亚砜12份。

4.根据权利要求1所述的一种换热设备阻垢剂，其特征在于所述换热设备阻垢剂原料按重量份数配比如下：三聚磷酸钠6份；顺酐3份；季戊四醇磷酸酯钠5份；苯并噻唑8份；水100份；钨酸锌7份；单宁酸7份；磷酸4.5份；季戊四醇磷酸酯4份；烯丙基甘油醚为5份；多氨基多醚基亚甲基膦酸2份；乙酸辛酯5份；丙烯醇9份；三聚氰胺2份；二甲基亚砜10份。

5.一种权利要求1所述换热设备阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取三聚磷酸钠、顺酐、季戊四醇磷酸酯钠、苯并噻唑、水、钨酸锌、单宁酸、磷酸、季戊四醇磷酸酯、烯丙基甘油醚、乙酸辛酯、丙烯醇、三聚氰胺、二甲基亚砜和多氨基多醚基亚甲基膦酸；

第二步：在装有电动搅拌器、恒压滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入季戊四醇磷酸酯和水，加热至40-50℃，搅拌10-30min，滴加三聚磷酸钠和苯并噻唑，升温至60-70℃，反应1-3h；

第三步：加入乙二胺、磷酸、季戊四醇磷酸酯钠和烯丙基甘油醚，升温至80-90℃，反应2-5h；

第四步：升温至100-110℃，加入剩余原料，搅拌1-2h，冷却至室温后出料即得换热设备阻垢剂。