CN111517488A - 一种中央供热系统保护剂 - Google Patents

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Abstract

一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下重量比的组分组成：阻垢剂0.01％～0.08％、分散剂0.02％～0.15％、缓释阻垢剂0.01％～0.06％、铜缓蚀剂0.02％～0.1％、锌缓蚀剂0.1％～0.8％、酸碱调节剂0.003％～0.01％、缓蚀剂1％～6％、除氧剂1％～6％、余量水。

Description

一种中央供热系统保护剂
技术领域
本发明涉及一种中央供热系统保护剂，填补了目前家用锅炉、小型商用锅炉及供热系统保护的空白，是一种结合了最新环保技术研制出专门针对家用锅炉、小型商用锅炉及供热系统具有缓蚀与阻垢等多重功效的高效保护剂。
背景技术
目前市场上保护剂都是适用于大型工业和民用锅炉及系统的缓释阻垢剂。其主要分为低pH值的磷酸盐系和锌盐系和高pH值的三钠一胶法及其延伸。
低pH值的磷酸盐系和锌盐系对于间歇式供暖系统来说，增加水中磷的含量会造成微生物急剧滋生污染水体，同时还影响到锅炉及其设备的安全运行；供热系统中加入以锌盐为主的保护剂在长期带温运行时，如果出现渗漏、排污等状况时锌挥发出的气体危害人体安全；其次是这两种系列的保护剂都是沉淀膜型的缓蚀剂，由于它不适合金属直接接触，而且是多孔的，往往出现在金属表面附着不好。
高pH值的三钠一胶法及其延伸最早是在工业锅炉应用的缓释阻垢剂，这种类型的保护剂是针对于工业设备上90％的材质是碳钢设计的，具有成本低廉、技术成熟等特点。
上述两种类型的保护剂都不适合家用锅炉、小型商用锅炉及其供热系统。因为家用锅炉、小型商用锅炉及供热系统具有一些特殊的金属材质和运行状态：
(1)家用锅炉、小型商用锅炉及系统具有很高的换热效率，受制于锅炉体积的制约，她的主热交换器结构精巧，管径细长，因此它需要的就不能是以量大为主的沉淀膜性保护剂。
(2)家用锅炉、小型商用锅炉及系统在制造和安装过程中有色金属(铜、铝及铝合金)占很大的比例，针对于碳钢为材质而设计的高pH值保护剂就会对对有色金属产生腐蚀危害(铝及铝合金在运行时的PH值最好不能超过7.5，铜在运行时的PH值最好不能超过9)。
(3)针对于家用锅炉、小型商用锅炉及系统具有连续不间断使用时间长的特点，需要的保护剂必须具有耐受局部过热和保护时间长等特征的原材料。
(4)家用锅炉、小型商用锅炉及系统由于密闭性好、失水量少所以是一次性添加保护剂，保护时间可以持续2年，因此对保护剂的有效成分的纯度要求比较高。
(5)家用锅炉、小型商用锅炉及系统排出得系统水是直接排到市政管网里的，所以就会对要药剂环保型，尤其是不能含有磷酸盐(比如无毒、可降解等因素)做出要求。
由此可见市场上的保护剂并不适合家用锅炉、小型商用锅炉及供热系统。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种针对家用锅炉、小型商用锅炉及供热系统、具有缓蚀与阻垢等多重功效的保护剂高效保护剂。
作为本发明的一个方面，本发明提供一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
阻垢剂0.01％～0.08％、分散剂0.02％～0.15％、缓释阻垢剂0.01％～0.06％、铜缓蚀剂0.02％～0.1％、锌缓蚀剂0.1％～0.8％、酸碱调节剂0.003％～0.01％、缓蚀剂1％～6％、除氧剂1％～6％、余量水。
优选的，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
阻垢剂0.02％～0.06％、分散剂0.05％～0.12％、缓释阻垢剂0.02％～0.05％、铜缓蚀剂0.03％～0.07％、锌缓蚀剂0.2％～0.5％、酸碱调节剂0.004％～0.008％、缓蚀剂2％～5％、除氧剂2％～5％、余量水。
最优选的，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
阻垢剂0.04％、分散剂0.1％、缓释阻垢剂0.02％、铜缓蚀剂0.05％、锌缓蚀剂0.25％、酸碱调节剂0.006％、缓蚀剂3.5％、除氧剂3％、余量水。
其中，所述阻垢剂选自羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸、二-1,2-亚乙基三胺五甲基膦酸、N,N,N-三亚甲基三磷酸-乙二胺-N-羟丙磺酸中的任意一种或几种；
所述分散剂选自水解聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚天冬酸、聚环氧琥珀酸、木质素磺酸钠、单宁、葡萄糖酸钠中的任意一种或几种；
所述缓释阻垢剂为亚乙基二胺四亚甲基膦酸；
所述铜缓蚀剂选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-硫基苯并噻唑中的任意一种或几种；
所述锌缓蚀剂为七水硫酸锌；
所述酸碱调节剂选自氢氧化钠；
所述缓蚀剂选自月桂酰基肌氨酸钠或油酰基肌氨酸钠；
所述除氧剂选自甲乙基酮肟、亚硫酸钠或四甲基对苯二胺。
作为本发明优选的实施方式，本发明提供一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
羟基乙叉二膦酸0.04％、水解聚马来酸酐0.10％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.02％、苯并三氮唑0.05％、七水硫酸锌0.25％、月桂酰基肌胺酸钠3.5％、氢氧化钠0.006％、亚硫酸钠3％。
作为本发明的另一个方面，本发明提供所述中央供热系统保护剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)取蒸馏水注入反应釜中，在反应釜的夹层通入蒸汽，把水加热，按比例称取铜缓蚀剂，充分溶解；
(2)按比例加入阻垢剂、分散剂、缓释阻垢剂、锌缓蚀剂、缓蚀剂，搅拌均匀；
(3)保持反应釜温度反应1-2小时，然后停止通入蒸汽，改为注入自来水降温；
(4)加入酸碱调节剂调节pH值为5.0-7.0；
(5)搅拌并按比例加入除氧剂，停止搅拌。
优选的，步骤(1)水温加热至60-65℃；
步骤(2)控制pH值为1.0-2.0；
步骤(3)降温至20-25℃；
步骤(4)调节pH值为5.5；
步骤(5)加入除氧剂控制pH值在8.0-9.0。
本发明的有益效果：
(1)具有吸附和沉淀双层育膜能力。
本发明保护剂能阻隔水和锅炉供热系统内部金属管件的直接接触，从而阻止了腐蚀的发生，达到了缓释的目的；阻垢剂是能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，250℃时依然有效，不易水解，具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。可阻止水中成垢盐类形成水垢，抑菌剂的加入防止了系统在低温条件下的细菌生成。
(2)无毒环保。
本发明保护剂中的阻垢剂必须是无磷有机型可生物降解，还必须有优良的分散剂以分散水中钙镁离子的；缓蚀剂不能选择原材料有毒、使用量大的氧化膜性缓蚀剂，但是沉淀膜型缓蚀剂的缓释效果不佳，吸附膜型缓蚀剂的添加受到使用条件的制约不足已达到所需浓度。所以我们选择国外优秀的沉淀膜型缓蚀剂复配上吸附膜型缓蚀剂，以上原材料我们本着绿色环保的理念慎重选用，真正做到了人与环境完美结合共同平很可持续发展。
(3)浓缩型配方，合理性过剩量。
生产工艺中的浓缩环节，可以在正常的补水条件下不会减低保护剂的浓度，保证了效果的最佳状态；保护剂添加以后有轻微的絮状物是保护剂的过剩量，是为了在系统有泄露时依然有合理浓度的药剂保护金属管件，因此有轻微的絮状物在合理的范围内。
(4)适用范围广。
本发明保护剂能防止系统中所有的金属腐蚀，如铁、铜、铜合金、铝等金属的腐蚀。它适用于各种类型的锅炉、散热器和管路系统。标准1系列保护剂与中央供热系统中所有常用的金属和材料相兼容。
(5)减低氯离子含量。
以不锈钢为主体的冷凝锅炉，水中氯离子是造成其腐蚀的“元凶”，本发明保护剂有针对性的减低或消除水中的氯离子含量来保护以不锈钢为主体的冷凝锅炉主热交换器。
具体实施方式
实施例1
一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下组分组成：
羟基乙叉二膦酸0.04％、水解聚马来酸酐0.10％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.02％、苯并三氮唑0.05％、七水硫酸锌0.25％、月桂酰基肌胺酸钠3.5％、氢氧化钠0.006％、亚硫酸钠3％，余量蒸馏水。
制备方法:
(1)量取蒸馏水注入可控温反应釜中，在反应釜的夹层通入蒸汽，把水温加热并维持在60-65℃之间，按比例称取铜缓蚀剂苯并三氮唑，充分溶解；
(2)按比例加入阻垢剂羟基乙叉二膦酸、分散剂水解聚马来酸酐、缓释阻垢剂亚乙基二胺四亚甲基膦酸，搅拌均匀，检测pH值≤1；
(3)缓慢加入锌缓蚀剂七水硫酸锌，搅拌均匀，防止出现沉淀，检测pH值为1～2；
(4)按比例加入缓蚀剂月桂酰基肌胺酸钠，搅拌均匀；
(5)保持反应釜温度在60-65℃之间1小时，然后停止通入蒸汽改为注入自来水为物料降温到20-25℃；
(6)加入氢氧化钠调节pH值为5.50；
(7)搅拌并按比例加入亚硫酸钠，检测pH值在8.15-8.25之间，停止搅拌。
实施例2
一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下组分组成：
羟基乙叉二膦酸0.03％、水解聚马来酸酐0.11％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.03％、苯并三氮唑0.06％、七水硫酸锌0.2％、月桂酰基肌胺酸钠4％、氢氧化钠0.005％、亚硫酸钠3％，余量蒸馏水。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下组分组成：
羟基乙叉二膦酸0.05％、水解聚马来酸酐0.07％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.04％、苯并三氮唑0.04％、七水硫酸锌0.4％、月桂酰基肌胺酸钠2％、氢氧化钠0.007％、亚硫酸钠3％，余量蒸馏水。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下组分组成：
羟基乙叉二膦酸0.02％、水解聚马来酸酐0.12％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.01％、苯并三氮唑0.08％、七水硫酸锌0.15％、月桂酰基肌胺酸钠5％、氢氧化钠0.003％、亚硫酸钠3％，余量蒸馏水。
制备方法同实施例1。
实施例5
一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下组分组成：
羟基乙叉二膦酸0.07％、水解聚马来酸酐0.04％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.05％、苯并三氮唑0.03％、七水硫酸锌0.7％、月桂酰基肌胺酸钠3.5％、氢氧化钠0.003％、亚硫酸钠3％，余量蒸馏水。
制备方法同实施例1。
实施例6
一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下组分组成：
2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸0.04％、聚天冬酸0.10％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.02％、2-硫基苯并噻唑0.05％、七水硫酸锌0.25％、月桂酰基肌胺酸钠3.5％、氢氧化钠0.006％、甲乙基酮肟3％，余量蒸馏水。
制备方法同实施例1。
实施例7
一种中央供热系统保护剂，所述保护剂由以下组分组成：
氨基三亚甲基膦酸0.04％、聚丙烯酸0.10％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.02％、甲基苯并三氮唑0.05％、七水硫酸锌0.25％、油酰基肌氨酸钠3.5％、氢氧化钠0.006％、亚硫酸钠3％，余量蒸馏水。
制备方法同实施例1。
对照实施例
羟基乙叉二膦酸0.2％、聚丙烯酸1％、七水硫酸锌1.2％、三乙醇胺2％、氢氧化钠0.1％、余量为蒸馏水。
制备方法：
量取蒸馏水注入可控温反应釜中，在反应釜的夹层通入蒸汽，把水温加热并维持在60-65℃之间，按比例加入羟基乙叉二膦酸、聚丙烯酸、七水硫酸锌和三乙醇胺，搅拌均匀；保持反应釜温度在60-65℃之间1小时，然后停止通入蒸汽改为注入自来水为物料降温到20-25℃；加入氢氧化钠搅拌均匀，即得。
效果实验
实验方法：
(1)取清洁自来水添加在恒温水浴锅加温，设备调节到60℃；
(2)取三个500ml广口瓶，实验组1广口瓶中加入500ml当地自来水和2.5ml本发明保护剂(按实施例1制备)，摇晃均匀；实验组2广口瓶中加入500ml当地自来水和2.5ml对照实施例的保护剂(按对照实施例制备)，摇晃均匀；对照组广口瓶中只加入500ml当地自来水，不加保护剂；
(3)取3片钢试片，试验前详细称重(W1)，然后用鱼线分别挂入实验组1、2和对照组广口瓶中，试片上端距液面30mm，瓶盖与瓶口留有1mm缝隙。把广口瓶放入恒温水浴，在60℃±2℃下保持24小时，试验结束后取出试片，用蒸馏水浸洗一次，用吹风机吹干后放入干燥器，1小时后称重(W2)，再用缓蚀盐酸清洗，干燥后称重(W3)，按照下面的公式计算：
Figure BDA0001966508000000071
Figure BDA0001966508000000072
式中：
R—腐蚀速度(g/m2·h)；
S—结垢速度(g/m2·h)；
W1—试片处理前质量(g)；
W2—带垢试片质量(g)；
W3—试片处理后质量(g)；
A—试片表面积(m2)；
t—试验时间(h)。
备注：试片的实验前处理：先用肥皂水除去试片表面的防腐油，自来水冲洗后再用吹风机吹干，冷却后再放入酒精(酒精浓度大于95％)中擦洗30秒钟，吹干后冷却才能做为实验用试片。
实验结果：
结果见表1。
表1加入保护剂对钢片腐蚀速度和结垢速度的影响
Figure BDA0001966508000000081
结果表明，加入本发明保护剂，能显著降低钢片的腐蚀速度和结垢速度，且相对于对照实施例的保护剂，本发明保护剂的效果更佳。

Claims (10)

1.一种中央供热系统保护剂，其特征在于，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
阻垢剂0.01％～0.08％、分散剂0.02％～0.15％、缓释阻垢剂0.01％～0.06％、铜缓蚀剂0.02％～0.1％、锌缓蚀剂0.1％～0.8％、酸碱调节剂0.003％～0.01％、缓蚀剂1％～6％、除氧剂1％～6％、余量水。
2.如权利要求1所述的中央系统保护剂，其特征在于，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
阻垢剂0.02％～0.06％、分散剂0.05％～0.12％、缓释阻垢剂0.02％～0.05％、铜缓蚀剂0.03％～0.07％、锌缓蚀剂0.2％～0.5％、酸碱调节剂0.004％～0.008％、缓蚀剂2％～5％、除氧剂2％～5％、余量水。
3.如权利要求2所述的中央系统保护剂，其特征在于，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
阻垢剂0.04％、分散剂0.1％、缓释阻垢剂0.02％、铜缓蚀剂0.05％、锌缓蚀剂0.25％、酸碱调节剂0.006％、缓蚀剂3.5％、除氧剂3％、余量水。
4.如权利要求1-3任一项所述的中央系统保护剂，其特征在于，所述阻垢剂选自羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸、二-1,2-亚乙基三胺五甲基膦酸、N,N,N-三亚甲基三磷酸-乙二胺-N-羟丙磺酸中的任意一种或几种；
所述分散剂选自水解聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚天冬酸、聚环氧琥珀酸、木质素磺酸钠、单宁、葡萄糖酸钠中的任意一种或几种；
所述缓释阻垢剂为亚乙基二胺四亚甲基膦酸；
所述铜缓蚀剂选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-硫基苯并噻唑中的任意一种或几种；
所述锌缓蚀剂为七水硫酸锌；
所述酸碱调节剂选自氢氧化钠；
所述缓蚀剂选自月桂酰基肌氨酸钠或油酰基肌氨酸钠；
所述除氧剂选自甲乙基酮肟、亚硫酸钠或四甲基对苯二胺。
5.如权利要求4所述的中央系统保护剂，其特征在于，所述保护剂由以下重量比的组分组成：
羟基乙叉二膦酸0.04％、水解聚马来酸酐0.10％、亚乙基二胺四亚甲基膦酸0.02％、苯并三氮唑0.05％、七水硫酸锌0.25％、月桂酰基肌胺酸钠3.5％、氢氧化钠0.006％、亚硫酸钠3％。
6.如权利要求1-5任一项所述的中央供热系统保护剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)量取蒸馏水注入反应釜中，在反应釜的夹层通入蒸汽，把水加热，按比例称取铜缓蚀剂，充分溶解；
(2)按比例加入阻垢剂、分散剂、缓释阻垢剂、锌缓蚀剂、缓蚀剂，搅拌均匀；
(3)保持反应釜温度反应1-2小时，然后停止通入蒸汽，改为注入自来水降温；
(4)加入酸碱调节剂调节pH值为5.0-7.0；
(5)搅拌并按比例加入除氧剂，停止搅拌。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)水温维持在60-65℃；步骤(3)降温至20-25℃。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)控制pH值为1.0-2.0。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)调节pH值为5.5。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)加入除氧剂后控制pH值在8.0-9.0。
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