CN112062111B - 一种湿法磷酸生产用抗沉积剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法磷酸生产用抗沉积剂。本发明抗沉积剂各组成原料的质量份数如下：分散剂10‑20份、水溶性聚醚1‑5份、聚丙烯酸钠10‑20份、助溶剂5‑20份、去离子水30‑70份。本发明制备的抗沉积剂适用于湿法磷酸浓缩时阻止沉积垢的产生，可以减缓磷酸浓缩过程中垢物沉积、降低垢物附着力、阻止垢物生成，可大大延长连续正常生产周期。

Description

一种湿法磷酸生产用抗沉积剂

技术领域

本发明涉及一种湿法磷酸生产用抗沉积技术领域，具体涉及湿法磷酸生产过程中生产装置的换热器、闪蒸器、输酸泵及管道上减少沉积结垢用抗沉积剂。

背景技术

在湿法磷酸的生产过程中，真空过滤系统设备及管道均存在不同程度的结垢、堵塞现象。这些结垢物质主要以K₂SiF₆、Na₂SiF₆为主。特别是高钾、钠含量的磷矿，结垢现象尤为严重，极大地阻碍了湿法磷酸的正常生产。现场需对湿法磷酸过滤及磷酸输送工艺中易结垢物的生成尤其是K₂SiF₆、Na₂SiF₆的晶核生成与晶体生长有很好的抑制作用，能在较大程度上疏松和降低结垢物附着力。可以投加一定量磷酸抗沉积剂，以延长连续正常生产周期，且对湿法磷酸生产工艺及其后续工艺无不良影响。

稀磷酸中溶有一定量的杂质，在浓缩生产中由于水分的蒸发，稀磷酸中氟硅酸盐等杂质也被浓缩，当其浓度超过其溶解度时就会过饱和析出，在浓缩磷酸生产装置的加热器、闪蒸器、输酸泵及管道上沉积结垢，严重影响生产的连续正常运行，给企业带来了较大的经济损失。为解决磷酸浓缩生产中有害盐类沉积附着结垢的问题，对磷酸浓缩生产中钾、钠盐等杂质形成的沉积结垢有很好的阻止或减缓沉积、疏松和降低其附着力等作用，需添加一定量的磷酸抗沉积剂，既可大大延长连续正常生产周期，并对生产工艺及其后续工艺无不良影响。

中国专利CN102431979B、CN110844896A中抗沉积剂由有机膦类，羧酸盐、丙烯酸共聚物、聚马来酸酐等组成，此类抗沉积剂在湿法磷酸生产工业化应用中存在抗沉积效果一般，特别在硫酸和磷酸强酸体系下药剂失效较快，不能很好的对磷酸浓缩生产中钾、钠盐等杂质形成的沉积结垢有很好的阻止或减缓沉积、疏松和降低其附着力等作用，不利于后续过滤工艺处理。因此，开发湿法磷酸专用抗沉积剂显得尤为重要。

发明内容

我们针对湿法磷酸生产中遇到的结垢问题开发了一种湿法磷酸生产用抗沉积剂。本发明涉及湿法磷酸生产用抗沉积剂由分散剂、水溶性聚醚、聚丙烯酸钠、助溶剂、去离子水组成；所述各原料组成的质量份数如下：分散剂10～20份、水溶性聚醚1～5份、聚丙烯酸钠10～20份、助溶剂5～20份、去离子水30～70份；

所述分散剂为烷基糖苷季铵磺酸化合物，所述助溶剂为乙二醇和聚乙二醇其中一种或其几种混合物。

其中，分散剂为烷基糖苷季铵磺酸化合物，所述的化合物结构式为：

R₁＝CH₃(CH₂)_m—，其中m＝7-17

R₂＝CH₃(CH₂)_n—，其中n＝11-17

其中，聚丙烯酸钠，重均分子量为1000～1500。

其中，水溶性聚醚的结构式优选为：结构式CH₃O(CH₂CH₂O)nH，n＝5～50。

本发明湿法磷酸生产用抗沉积剂组成中的分散剂烷基糖苷季铵磺酸化合物具有长直链烷烃亲油基，具有非离子表面活性剂的特点；同时由于磺酸基的存在，使其水溶性增加，兼具阴离子表面活性剂的一些优势。此外，烷基糖苷季铵磺酸化合物具有磺酸盐的界面活性强等优势，在高盐体系使用对无机盐具有强烈分散作用，同时分子中的多羟基可以和水中的钙、镁离子发生络合增溶作用，干扰CaSO₄、K₂SiF₆及Na₂SiF₆等无机沉积物的晶格正常生长，起到明显的分散效果。各组分合理配比实现协同增效作用，实现优异的阻垢效率。

当磷酸生产中加入本发明特定组成及组份含量的抗沉积剂时，它会被吸附于晶体表面的活性生长点上，通过晶格畸变作用阻垢，抑制晶格按一定的方向生长，使晶格扭曲，晶体发生畸变。抗沉积剂的活性物质通过分散作用阻止结垢，抗沉积剂电离成阴离子后有强烈的吸附性，能吸附于晶体表面，使其分散，同时还能吸附于设备和管线与介质的接触面上，形成一个吸附层，不仅能抑制晶体在接触面上沉积，还能使沉积物与接触面不能紧密结合，易于脱落，从而减缓磷酸浓缩过程中垢物沉积、降低垢物附着力、阻止垢物生成，可大大延长连续正常生产周期。

具体实施方式

常温条件下，依次将去离子水、分散剂、水溶性聚醚、聚丙烯酸钠、助溶剂按照重量份数加入到反应釜中，充分搅拌1～2小时。

其中分散剂为烷基糖苷季铵磺酸化合物，所述的化合物结构式为：

R₁＝CH₃(CH₂)_m—，其中m＝7-17

R₂＝CH₃(CH₂)_n—，其中n＝11-17

水溶性聚醚的结构式优选为：结构式CH₃O(CH₂CH₂O)nH，n＝5～50。

以下为结合实例对本发明的应用和特征进行描述，但所举出的实例仅用于解释本发明，不限定本发明的范围。

对比例1

配方的质量比如下

实施例1

配方的重量比如下：

实施例2

配方的质量比如下：

实施例3

配方的质量比如下：

抗沉积剂的阻垢性能测试：

在250mL锥形瓶中加入200mL某磷肥生产企业湿法磷酸反应槽产出的粗酸(含22％P₂O₅、0.05g/mL)为测试体系，加入适量抗沉积剂(以产品量计)，浸入挂片，45℃静置48h，取出溶液过滤，用原子吸收光谱法分析滤液钾、钠含量。挂片取出经干燥后精确称重，阻垢率按下式计算：

式中，G₁、G₂分别为没加阻垢剂的对照片、加有阻垢剂的试验片结垢量，g。

抗沉积剂实施例性能对比见表1。

表1抗沉积剂阻垢性能测试对比

由表1可见，本发明提供的抗沉积剂在其分散作用组分烷基糖苷季铵磺酸化合物含量达到一定量时，具有优异的阻垢性能。

Claims (3)

1.一种湿法磷酸生产用抗沉积剂，所述该抗沉积剂各原料组成的质量份数如下：分散剂10～20份、水溶性聚醚1～5份、聚丙烯酸钠10～20份、助溶剂5～20份、去离子水30～70份；

所述分散剂为烷基糖苷季铵磺酸化合物，其结构式为：

所述助溶剂为乙二醇和聚乙二醇其中一种或其几种混合物。

2.根据权利要求1所述的一种湿法磷酸生产用抗沉积剂，其特征在于：所述聚丙烯酸钠，重均分子量为1000～1500。

3.据权利要求1所述的一种湿法磷酸生产用抗沉积剂，其特征在于：所述水溶性聚醚结构式为CH₃O(CH₂CH₂O)_nH，n＝5～50。