CN112499778B - 一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法，该低磷阻垢缓蚀剂包括以下重量份数的原料：有机膦3～15重量份、有机胺10～25重量份、含氮多元醇膦酸酯2～10重量份、磺酸盐共聚物5～20重量份、唑类衍生物1～3重量份、渗透剂0.25～1.0重量份、醇类化合物10～20重量份、去离子水10～70重量份。本发明以醇类化合物为溶剂，引入有机胺大大提高了缓蚀剂的缓蚀性能；本发明公开的高效低磷阻垢缓蚀剂具有少量高效的特点；适用于高硬度、高碱度、高pH、有化工泄漏的石油化工类循环冷却水系统，对碳钢、不锈钢、铜材质设备都具有优异的缓蚀性能，可以延长设备的使用寿命。

Description

一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
水处理行业的形成和发展伴随着经济的快速发展和城市工业化的进程，水资源的短缺和人类环保意识的增强为水处理行业的发展壮大提供了原动力和巨大的市场。我国水处理剂的发展是随着现代水处理技术的引进而发展起来的，开发时间比发达国家晚约30年，水处理剂除少数是自行研制的外，大部分是剖析、仿制或依据国外专利研制的，再加上我国水处理剂工业发展历史较短，科研经费有限，具有基础薄弱、技术落后、整体水平不高的特点。水处理剂主要应用于钢铁厂、电厂、石化厂、污水处理厂、自来水厂及其他所有用水企业。钢厂、电厂、石化厂是国民经济中重要制造产业之一，目前仍处于发展阶段，市场稳定性较高，每年都会有新厂投入建设，并且规模逐渐扩大。但化工泄漏引起的管道、换热器设备腐蚀等一系列问题仍然是目前工业循环水处理系统亟待解决的难题。
石油化工类循环水处理系统一旦发生化工泄漏，物料泄漏到循环水后，造成常用杀生剂失效，微生物繁殖失控，生物黏泥大幅度增加，不仅导致冷却器的换热效果大大降低，而且阻止阻垢缓蚀剂到达设备表面发挥其阻垢和缓蚀作用，最终导致碳钢类水冷器和管线严重腐蚀，缩短设备的使用寿命，也给生产装置长周期运行带来严重的安全隐患。
目前，市售的处理石油化工系统泄漏问题的药剂，不仅加药量大，成本高，而且阻垢缓蚀效果较差。传统的阻垢缓蚀剂无法穿透粘附在设备表面的生物黏泥及泄漏的物料在设备表面形成的油状物质到达设备表面，阻垢缓蚀效果较差。因此，开发一款用于解决石油化工系统化工泄漏引起的管道、换热器设备等腐蚀问题的阻垢缓蚀剂具有重要意义。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高效低磷阻垢缓蚀剂及其制备方法，以解决现有高碱度、高硬度、高 pH值、有泄漏的石油化工类循环水处理药剂用药量大、阻垢缓蚀效果差的问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种高效低磷阻垢缓蚀剂，包括以下重量份数的原料：有机膦3～15重量份、有机胺10～25重量份、含氮多元醇膦酸酯2～10重量份、磺酸盐共聚物5～20重量份、唑类衍生物1～3重量份、渗透剂 0.25～1.0重量份、醇类化合物10～20重量份、去离子水10～70重量份。
作为进一步的优化，所述有机膦为2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸中的一种或两种。
作为进一步的优化，所述有机胺为十六胺、十八胺、二十胺中的一种或两种。
作为进一步的优化，所述磺酸盐共聚物为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2- 甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯磺酸钠共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2- 甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物中的一种或多种。
作为进一步的优化，所述唑类衍生物为苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑中的一种或多种。
作为进一步的优化，所述醇类化合物为甲醇、乙醇、苯甲醇中的一种或多种。
作为进一步的优化，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯辛基苯酚醚中的一种或两种。
作为进一步的优化，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为JFC-8、所述聚氧乙烯辛基苯酚醚为OP-10。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：按高效低磷阻垢缓蚀剂的重量份称取原料；
S2：将称取的有机胺和醇类化合物依次加入搅拌的反应容器中，搅拌溶解；
S3：向S2的溶液中依次加入称取的有机膦、含氮多元醇膦酸酯、磺酸盐共聚物、渗透剂和去离子水，搅拌溶解；
S4：向S3的溶液中加入称取的唑类衍生物，然后在室温下均匀搅拌20～30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
作为进一步的优化，一种高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：将20重量份十八胺和15重量份乙醇加入搅拌釜中，搅拌溶解后再依次加入10重量份2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、6重量份含氮多元醇膦酸酯、12重量份丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、 0.5重量份OP-10和34.5重量份去离子水，搅拌溶解；最后加入2重量份苯骈三氮唑，然后在室温下均匀搅拌30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
本发明制备的高效低磷阻垢缓蚀剂在有机膦、含氮多元醇磷酸酯等的基础上增加了渗透剂和有机胺的成分，渗透剂可以渗透到设备表面，保持设备表面清洁，阻隔油类物质、腐殖质、微生物黏泥、胶体、灰尘等附着设备表面，达到很好的除油、除垢、防腐的作用；有机胺分子结构中的氨基上氮原子有未共用的电子对，能和金属生成配位键，使有机胺分子吸附在金属表面，疏水的长碳链背向金属而朝向介质，形成单分子层选择性的定向吸附膜，从而抑制了金属的腐蚀，水中含有少量油时，胺中的长烷基能吸附溶解一部分油分子，使得这部分油也成为分子层的疏水部分，更好的阻止了水中的氧向金属表面扩散和腐蚀产物铁离子向外扩散。
本发明的有益效果：
本发明以醇类化合物为溶剂，引入有机胺大大提高了缓蚀剂的缓蚀性能；本发明公开的高效低磷阻垢缓蚀剂具有少量高效的特点；适用于高硬度、高碱度、高pH、有化工泄漏的石油化工类循环冷却水系统，对碳钢、不锈钢、铜材质设备都具有优异的缓蚀性能，可以延长设备的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1
将20kg十八胺和15kg乙醇加入搅拌釜中，搅拌溶解后再依次加入10kg2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、6kg含氮多元醇膦酸酯、12kg丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、0.5kgOP-10和34.5kg去离子水，搅拌溶解；最后加入2kg苯骈三氮唑，然后在室温下均匀搅拌 30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
实施例2
将10kg十六胺和10kg甲醇加入搅拌釜中，搅拌溶解后再依次加入15kg2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、2kg含氮多元醇膦酸酯、5kg丙烯酸/丙烯磺酸钠共聚物、0.25kgJFC-8和56.75kg去离子水，搅拌溶解；最后加入1kg甲基苯骈三氮唑，然后在室温下均匀搅拌20min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
实施例3
将25kg二十胺和20kg苯甲醇加入搅拌釜中，搅拌溶解后再依次加入3kg氨基三亚甲基膦酸、10kg含氮多元醇膦酸酯、20kg丙烯酸/2- 丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物、1.0kgJFC-8和18kg 去离子水，搅拌溶解；最后加入3kg巯基苯骈噻唑，然后在室温下均匀搅拌60min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
实施例4
将20kg十六胺和15kg乙醇加入搅拌釜中，搅拌溶解后再依次加入10kg2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、6kg含氮多元醇膦酸酯、12kg丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、0.5kgOP-10和34.5kg去离子水，搅拌溶解；最后加入2kg苯骈三氮唑，然后在室温下均匀搅拌 30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
实施例5
将20kg二十胺和15kg乙醇加入搅拌釜中，搅拌溶解后再依次加入10kg2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、6kg含氮多元醇膦酸酯、12kg丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、0.5kgOP-10和34.5kg去离子水，搅拌溶解；最后加入2kg苯骈三氮唑，然后在室温下均匀搅拌 30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
对比例1
阻垢缓蚀剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，其不同之处是，20kg十八胺替换为20kg的乙二胺。
对比例2
阻垢缓蚀剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，其不同之处是，20kg十八胺替换为20kg的二十四胺。
对比例3
阻垢缓蚀剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，其不同之处是，20kg十八胺替换为20kg的十二胺。
对比例4
阻垢缓蚀剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，其不同之处是，不加入十八胺。
对比例5
阻垢缓蚀剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，其不同之处是，不加入十八胺和乙醇。
对比例6
阻垢缓蚀剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，其不同之处是，不加入OP-10。
对比例7
阻垢缓蚀剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，其不同之处是，不加入苯骈三氮唑。
对比例8
专利(CN 104528963 B)实施例1制备的缓蚀剂。
上述实施例和对比例使用的含氮多元醇膦酸酯中总磷含量为32％ (以PO4 3-计)、2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸中总磷含量为17％(以PO4 3-计)、氨基三亚甲基膦酸中总磷含量为45％(以PO4 3-计)。
将本发明实施例与对比例的产品进行了阻垢缓蚀性能测试，水样取自某石油化工企业(有泄漏)，试验水质主要指标：总硬度2183mg/L (以碳酸钙计)、钙硬度1396mg/L(以碳酸钙计)、碱度549mg/L(以碳酸钙计)、VOC 467mg/L。阻垢性能测试方法参照GB/T 16632-2008 《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》规定进行，缓蚀性能测试方法按照GB/T18175-2014《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》规定进行，在24mg/L的加药浓度下测试阻垢及缓蚀性能，其中缓蚀性能测试分别在碳钢、不锈钢、铜三种材质下进行，测试结果如表1、表2所示。
表1阻垢性能实验结果数据
项目 阻垢率％
实施例1 98.79
实施例2 98.36
实施例3 98.55
实施例4 96.77
实施例5 97.72
对比例1 90.19
对比例2 92.81
对比例3 91.28
对比例4 88.58
对比例5 87.39
对比例6 94.01
对比例7 92.23
对比例8 91.68
表2缓蚀性能实验结果数据
Figure BDA0002798789540000061
Figure BDA0002798789540000071
以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明；但对于本领域的普通技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：有机膦3~15重量份、有机胺10~25重量份、含氮多元醇膦酸酯2~10重量份、磺酸盐共聚物5~20重量份、唑类衍生物1~3重量份、渗透剂0.25~1.0重量份、醇类化合物10~20重量份、去离子水10~70重量份；所述有机膦为2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸中的一种或两种；所述有机胺为十六胺、十八胺、二十胺中的一种或两种；所述磺酸盐共聚物为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯磺酸钠共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯三元共聚物中的一种或多种；所述唑类衍生物为苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑中的一种或多种；所述醇类化合物为甲醇、乙醇、苯甲醇中的一种或多种；所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯辛基苯酚醚中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种高效低磷阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为JFC-8、所述聚氧乙烯辛基苯酚醚为OP-10。
3.一种权利要求1-2任一项所述高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按高效低磷阻垢缓蚀剂的重量份称取原料；
S2：将称取的有机胺和醇类化合物依次加入搅拌的反应容器中，搅拌溶解；
S3：向S2的溶液中依次加入称取的有机膦、含氮多元醇膦酸酯、磺酸盐共聚物、渗透剂和去离子水，搅拌溶解；
S4：向S3的溶液中加入称取的唑类衍生物，然后在室温下均匀搅拌20~60min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
4.根据权利要求3所述的高效低磷阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将20重量份十八胺和15重量份乙醇加入搅拌釜中，搅拌溶解后再依次加入10重量份2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、6重量份含氮多元醇膦酸酯、12重量份丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、0.5重量份OP-10和34.5重量份去离子水，搅拌溶解；最后加入2重量份苯骈三氮唑，然后在室温下均匀搅拌30min，得到高效低磷阻垢缓蚀剂。
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