CN110241430A

CN110241430A - 一种复合有机酸除垢清洗剂及其应用

Info

Publication number: CN110241430A
Application number: CN201910567487.4A
Authority: CN
Inventors: 查方林; 刘凯; 冯兵; 陶莉; 袁新民; 王凌
Original assignee: Hunan Xiangdian Test Research Institute Co Ltd
Current assignee: Hunan Xiangdian Test Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2019-09-17

Abstract

本发明公开了一种复合有机酸除垢清洗剂，包括羟基乙酸、甲酸、柠檬酸和有机助溶剂乙酰丙酮。本发明的复合有机酸除垢清洗剂清洗能力强、具有良好的剥离垢层和溶解垢层的能力、能将吸附牢固、结构致密的垢层从金属表面剥离下来、清洗过程中不会发生铁渣不溶或铁沉淀析出等问题，可杜绝清洗时管道堵塞的风险，且不会引起晶间腐蚀，本发明的复合有机酸除垢清洗剂可应用于清洗锅炉结垢。

Description

一种复合有机酸除垢清洗剂及其应用

技术领域

本发明属于火力发电厂锅炉化学清洗领域，尤其涉及一种复合有机酸除垢清洗剂及应用。

背景技术

火力发电厂锅炉在长期运行后，设备与管道内壁会发生较严重的腐蚀结垢。垢层的堆积会导致管道传热效率下降，水汽沿程阻力上升，增加了锅炉的煤耗，降低了能源利用率，不利于机组的节能与减排。同时，锅炉结垢还会导致管道过热甚至爆管，引发机组安全事故。为此，火力发电机组每隔一定年限或结垢量达到一定值时需采取化学清洗进行锅炉除垢。所谓化学清洗，即利用化学清洗剂(一般为酸)与垢层间的化学反应将结垢溶解去除的方法。

火电厂机组按照其压力等级可分为亚临界机组、超临界机组和超超临界机组。其中超超临界机组因其更高的能量转化率而在火力发电厂中广泛应用，并已基本取代亚临界机组。与传统低参数机组相比，超超临界机组锅炉的化学清洗存在以下难点：(1)锅炉结垢以铁的氧化物为主，结构更加紧密，与金属基体间的附着更加牢固，难以清洗；(2)超超临界机组锅炉结构复杂，管径细小，清洗过程中产生的铁渣与沉积物容易堵塞管道；(3)超超临界锅炉采用的高合金钢容易发生晶间腐蚀，常用的盐酸等清洗剂不适用。为满足高结垢量超超临界运行炉化学清洗的需求，需发明一种除垢能力强，且能有效溶垢的清洗剂。

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，提供一种清洗能力强、具有良好的剥离垢层和溶解垢层的能力、能将吸附牢固、结构致密的垢层从金属表面剥离下来、清洗过程中不会发生铁渣不溶或铁沉淀析出等问题，可杜绝清洗时管道堵塞的风险，且不会引起晶间腐蚀的复合有机酸除垢清洗剂。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种复合有机酸除垢清洗剂，包括羟基乙酸、甲酸、柠檬酸和有机助溶剂乙酰丙酮。

上述的复合有机酸除垢清洗剂，优选地，所述复合有机酸除垢清洗剂中，按质量比计，含有羟基乙酸2％～4％、甲酸1％～2％、柠檬酸1％～1.5％和乙酰丙酮0.2％～0.6％。

上述的复合有机酸除垢清洗剂，优选地，还包括溶剂。

上述的复合有机酸除垢清洗剂，优选地，所述溶剂为除盐水。

上述的复合有机酸除垢清洗剂，优选地，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以工业级及以上纯度的羟基乙酸固体结晶或质量百分数不低于68％的羟基乙酸水溶液为原料；所述固体结晶中氯化物的质量含量以NaCl计低于0.002％，所述羟基乙酸水溶液中氯离子含量低于2μg/L。

上述的复合有机酸除垢清洗剂，优选地，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以工业级及以上纯度的质量分数不低于78％的甲酸水溶液为原料；所述甲酸水溶液中氯离子含量低于3μg/L。

上述的复合有机酸除垢清洗剂，优选地，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以食品级及以上纯度的柠檬酸结晶固体为原料；所述柠檬酸结晶固体的化学式为C₆H₈O₇或C₆H₈O₇·nH₂O；所述柠檬酸结晶固体中氯化物的质量含量以NaCl计低于0.005％。

上述的复合有机酸除垢清洗剂，优选地，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以工业级及以上纯度的乙酰丙酮透明液体为原料；所述乙酰丙酮透明液体中氯化物的质量含量以NaCl计低于0.002％。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种前述的复合有机酸除垢清洗剂在清洗锅炉结垢中的应用。

本发明的目的是提供一种高效除垢的复合有机酸除垢清洗剂。本发明采用羟基乙酸、甲酸和柠檬酸三种有机酸为主体进行复配，并添加有机助溶剂增强三元复合酸的溶铁垢能力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、针对现有锅炉除垢清洗剂存在的缺陷，发明人经大量研究，研制出一种高效的复合除垢剂，本发明的除垢剂通过羟基乙酸、甲酸、柠檬酸和助溶剂复配，在清洗过程中，羟基乙酸和甲酸有效剥离锅炉管道内壁的氧化层后，柠檬酸由于具有良好的络合能力，与铁离子形成柠檬酸铁络合物，促进铁垢的溶解，有机助溶剂为乙酰丙酮，能与铁离子配位形成乙酰丙酮铁，降低铁发生沉淀析出的风险，同时乙酰丙酮铁具有催化作用，促进三元复合有机酸对氧化层的剥离溶解。本发明的清洗剂中各组分相互协同，具有良好的剥离垢层和溶解垢层的能力，能将吸附牢固、结构致密的垢层从金属表面剥离下来，并完全溶解，不会产生铁渣或沉淀物堵塞管道。

2、本发明的复合除垢清洗剂清洗能力强，可将金属表面吸附紧密的氧化层有效剥离，除垢率达95％以上，且具有极强的溶垢能力，溶垢极限铁浓度达15000mg/L，清洗过程中不会发生铁渣不溶或铁沉淀析出等问题，可杜绝清洗时管道堵塞的风险。同时，该三元复合有机酸清洗剂几乎不含氯离子，不会引起高合金钢的晶间腐蚀。本发明能有效解决超(超)临界机组高结垢量锅炉的化学清洗难题。本发明具有除垢彻底，清洗时不易堵塞管道，对金属本体腐蚀损耗小，适用范围广，操作简单等诸多优点。

附图说明

图1为复合有机酸除垢清洗剂清洗后的锅炉金属金相照片。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1

称量5kg工业级羟基乙酸溶液(质量百分数为70％)，1.875kg工业级甲酸溶液(质量百分数为80％)，注入到容积为150L的容器中。用玻璃杯引流缓慢注入除盐水91.7L，注入除盐水的同时不断搅拌溶液促进酸和水的混溶。称量食品级柠檬酸固体(以C₆H₈O₇计)1kg和0.5kg乙酰丙酮溶解到羟基乙酸+甲酸溶液中，不断搅拌使固体充分溶解。混合均匀后的酸溶液即为本发明的三元复合有机酸清洗剂。

实施例2

分别用复合有机酸除垢清洗剂和常用清洗剂清洗超临界锅炉结垢的管样，清洗温度为85℃，清洗时间为6h，各清洗剂的浓度如下：

①号清洗剂：为实施例1配制的复合有机酸除垢清洗剂：3.5％羟基乙酸+1.5％甲酸+1％柠檬酸(以C₆H₈O₇计)+0.5％乙酰丙酮助溶剂。

②号清洗剂：柠檬酸：浓度6％，加氨水调节pH至3.7±0.2；具体配制方法为：称量6kg(以C₆H₈O₇计)食品级柠檬酸固体，溶解到94L除盐水中，用玻璃棒缓慢搅拌促进柠檬酸溶解，溶解完全后，缓慢向溶液中加入氨水，搅拌的同时用pH计测量pH，直至pH达到3.7±0.2时停止加入氨水，②号清洗剂配制完毕。

③号清洗剂：羟基乙酸+甲酸：3.5％羟基乙酸+1.5％甲酸；具体配制方法为：称量5kg工业级羟基乙酸溶液(质量百分数为70％)，1.875kg工业级甲酸溶液(质量百分数为80％)，注入到容积为150L的容器中。用玻璃杯引流缓慢注入除盐水93L，注入除盐水的同时不断搅拌溶液促进酸和水的混溶，③号清洗剂配制完毕。

④号清洗剂：EDTA：浓度6％，加氨水调节pH至5.0±0.2；具体配制方法为：称量6kg工业级EDTA固体，溶解到94L除盐水中，用玻璃棒缓慢搅拌促进柠檬酸溶解，溶解完全后，缓慢向溶液中加入氨水，搅拌的同时用pH计测量pH，直至pH达到5.0±0.2时停止加入氨水，④号清洗剂配制完毕。

⑤号清洗剂：3.5％羟基乙酸+1.5％甲酸+1％柠檬酸；具体配制方法为：称量5kg工业级羟基乙酸溶液(质量百分数为70％)，1.875kg工业级甲酸溶液(质量百分数为80％)，注入到容积为150L的容器中。用玻璃杯引流缓慢注入除盐水93L，注入除盐水的同时不断搅拌溶液促进酸和水的混溶。然后称量1kg食品级柠檬酸固体(以C₆H₈O₇计)溶解到溶液中，搅拌促进溶解，溶解完全后⑤号清洗剂配制完毕。

⑥号清洗剂：3.5％羟基乙酸+1.5％甲酸+0.5％乙酰丙酮助溶剂；具体配制方法为：称量5kg工业级羟基乙酸溶液(质量百分数为70％)，1.875kg工业级甲酸溶液(质量百分数为80％)，注入到容积为150L的容器中。用玻璃杯引流缓慢注入除盐水93L，注入除盐水的同时不断搅拌溶液促进酸和水的混溶。然后称量0.5kg乙酰丙酮溶解到溶液中，搅拌促进溶解，溶解完全后⑥号清洗剂配制完毕。

⑦号清洗剂：3.5％羟基乙酸+1％柠檬酸+0.5％乙酰丙酮助溶剂。具体配制方法为：称量5kg工业级羟基乙酸溶液(质量百分数为70％)，注入到容积为150L的容器中。用玻璃杯引流缓慢注入除盐水93.5L，注入除盐水的同时不断搅拌溶液促进酸和水的混溶。然后称量1kg食品级柠檬酸固体(以C₆H₈O₇计)和0.5kg乙酰丙酮溶解到溶液中，搅拌促进溶解，溶解完全后⑦号清洗剂配制完毕。

以上7中清洗剂中分别加入0.3％缓蚀剂，清洗后的除垢效果如表1所示。由结果可知，本发明的复合有机酸清洗剂除垢率达到98.4％，远高于另外六种清洗剂的除垢率，除垢效果显著。

表1各类清洗剂清洗效果对比

清洗剂	除垢量g/m<sup>2</sup>	残余垢量g/m<sup>2</sup>	除垢率％
				①号清洗剂	597.1	9.7	98.4
②号清洗剂	472.9	131.2	78.3
				③号清洗剂	522.3	95.9	84.5
④号清洗剂	272.7	311.3	46.7
				⑤号清洗剂	540.3	47.7	91.9
⑥号清洗剂	512.1	62.8	89.1
				⑦号清洗剂	485.4	106.5	82.0

实施例3

向实施例2中清洗后的清洗液中加入从锅炉管壁刮下来的铁垢，直到清洗液出现铁渣不溶或有沉淀析出为止，测定此时清洗液中铁离子的浓度，此浓度为各清洗剂溶解铁垢的极限浓度，结果如表2所示。由结果可知，复合有机酸除垢清洗剂的溶垢极限超过14000mg/L，溶垢能力明显强于另外六种其他的清洗剂。

表2各类清洗剂的溶垢极限浓度对比

对实施例2中用复合有机酸除垢清洗剂清洗后的锅炉管道进行金相检测，金相照片如图1所示。由图可知，清洗后，金属未发生晶间腐蚀，表明复合有机酸除垢清洗剂安全可靠。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，包括羟基乙酸、甲酸、柠檬酸和有机助溶剂乙酰丙酮。

2.如权利要求1所述的复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，所述复合有机酸除垢清洗剂中，按质量比计，含有羟基乙酸2％～4％、甲酸1％～2％、柠檬酸1％～1.5％和乙酰丙酮0.2％～0.6％。

3.如权利要求1所述的复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，还包括溶剂。

4.如权利要求3所述的复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，所述溶剂为除盐水。

5.如权利要求1～4任一项所述的复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以工业级及以上纯度的羟基乙酸固体结晶或质量百分数不低于68％的羟基乙酸水溶液为原料；所述固体结晶中氯化物的质量含量以NaCl计低于0.002％，所述羟基乙酸水溶液中氯离子含量低于2μg/L。

6.如权利要求1～4任一项所述的复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以工业级及以上纯度的质量分数不低于78％的甲酸水溶液为原料；所述甲酸水溶液中氯离子含量低于3μg/L。

7.如权利要求1～4任一项所述的复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以食品级及以上纯度的柠檬酸结晶固体为原料；所述柠檬酸结晶固体的化学式为C₆H₈O₇或C₆H₈O₇·nH₂O；所述柠檬酸结晶固体中氯化物的质量含量以NaCl计低于0.005％。

8.如权利要求1～4任一项所述的复合有机酸除垢清洗剂，其特征在于，所述复合有机酸除垢清洗剂的制备过程中，以工业级及以上纯度的乙酰丙酮透明液体为原料；所述乙酰丙酮透明液体中氯化物的质量含量以NaCl计低于0.002％。

9.如权利要求1～8任一项所述的复合有机酸除垢清洗剂在清洗锅炉结垢中的应用。