CN112981421B - 一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物及工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及化学清除水垢的领域，具体公开了一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物及工艺，一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，按质量百分数计，包括以下组分：无机酸2.0‑6.0%，缓蚀剂0.1‑0.8%，表面活性剂0.03‑0.09%，乙醇0.5‑3.6%，余量为水；一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗工艺，包括以下步骤，将缓蚀剂、表面活性剂、乙醇与水混匀并抽入到待清理系统中循环均匀，最后将无机酸抽入到待清理系统中进行循环，直到水垢被清除。具有高清洗速率且对铝铜管低腐蚀的优点。

Description

一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物及工艺
技术领域
本申请涉及化学清除水垢的技术领域，更具体地说，它涉及一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物及工艺。
背景技术
只要有水循环的地方，就会有矿物质水垢，这些矿物质水垢沉积会造成能耗物耗增加，造成经济损失，甚至发生恶性的爆炸事件，这些问题已经在工业、商业、民用、军用等各个领域表现得非常突出。
海水淡化设备中，铝黄铜作为主要的冷凝管件，其产生水垢后会对海水淡化过程早成极大影响。目前清除水垢的主要方法有无机酸清洗、有机酸清洗和物理清洗。无机酸清洗如盐酸、氨基磺酸，盐酸其费用低，除垢效果好，但易挥发，使用不当会腐蚀损坏设备，清洗后易二次生锈；氨基磺酸常温下稳定，不挥发、不吸湿，能与多种碱性化合物及金属氧化物反应，清洗铜管效果良好；有机酸清洗如羟基乙酸、甲酸、草酸酸性温和，搬运使用安全，但需高温清洗、费用高，除垢力差；物理清洗对结构复杂的设备、难溶的硬质垢比较困难，且可能造成局部损伤。均难以保证有较高的清洗速率的同时，并对铝铜管腐蚀较小。
发明内容
为了有较高的清洗速率且降低对铝铜管腐蚀，本申请提供一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物及工艺。
第一方面，本申请提供一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物采用如下的技术方案：
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，按质量百分数计，包括以下组分：无机酸2.0-6.0％，缓蚀剂0.1-0.8％，表面活性剂0.03-0.09％，乙醇0.5-3.6％，余量为水。
通过采用上述技术方案，无机酸可以快速的溶解水垢、锈垢，使得该除垢组合有较大的清洗速率；缓蚀剂对管道和设备的起到保护作用，降低铝铜管受到无机酸受到腐蚀的可能性；表面活性剂增加缓蚀剂等的水溶性和稳定性，乙醇提高缓蚀剂、表面活性等在水中的水溶性和稳定性；
综上，该除垢组合物保证除垢效率的同时又可防止对管道和设备的腐蚀。能将水垢较为彻底地清除下来而对设备腐蚀很小，提高了设备的换热效率，同时具有应用范围广、无污染、腐蚀率低、配制工艺简单、使用方便安全的特点。
可选的，按质量百分数计，包括以下组分：无机酸3.0-5.0％，缓蚀剂0.2-0.5％，表面活性剂0.04-0.07％，乙醇1.0-2.6％，余量为水。
通过采用上述技术方案，在各组分的该比例下，除垢组合物更佳的除垢效率，进一步降低了其对管道和设备的腐蚀作用。
可选的，所述缓蚀剂包括咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑，且咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的重量比为1：(0.3-0.6)：(0.1-0.7)。
通过采用上述技术方案，咪唑啉季胺盐具有低毒、环保、绿色的特点，其能够在金属表面形成牢固的膜，组织腐蚀介质与金属直接接触，从而对金属起到良好的保护作用；苯并三氮唑能够在铜质金属表面形成保护膜，从而抑制金属的溶解，对铝铜管起到保护作用；噻唑与咪唑啉季胺盐和苯并三氮唑共同使用，对铝铜管的保护作用更好，进一步降低了除垢组合物对铝铜管腐蚀速度。
可选的，所述无机酸为氨基磺酸。
通过采用上述技术方案，氨基磺酸的水溶液呈较强的酸性，与金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应，形成可溶性盐，可除去氧化铁锈、水垢等，有较高的水垢去除速率。
可选的，所述表面活性剂为OP-15、咪唑啉硫醚中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，OP-15，易溶于水，耐酸、碱、盐、硬水，具有良好的乳化、润湿、扩散、增溶性能，使缓蚀剂能更稳定的溶解于水中，并更好的作用于金属表面；咪唑林硫醚能起到较好的表面活性剂的作用，使得缓蚀剂能更稳定的溶解于水中，提高除垢组合物的稳定性，同时，咪唑林硫醚能够显著抑制到抑制酸液对金属管道和设备的腐蚀。
可选的，所述表面活性剂抱包括OP-15和咪唑啉硫醚，OP-15和咪唑啉硫醚的重量比为1：(0.7-1.3)。
通过采用上述技术方案，OP-15和咪唑啉硫醚在该比例下共同使用，对铝铜管的保护作用更好，且进一步提高了除垢组合物的稳定性。
第二方面，本申请提供一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗工艺，采用如下的技术方案：
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗工艺，包括以下步骤，将缓蚀剂、表面活性剂、乙醇与水混匀并抽入到待清理系统中循环均匀，最后将无机酸抽入到待清理系统中进行循环，直到水垢被清除。
通过采用上述技术方案，使得缓蚀剂、表面活性剂先与金属管道与设备表面作用，从而对金属管道与设备表面起到保护作用，然后在加入无机酸，进行水垢溶解，保证了溶解速度，同时能够大大降低金属管道与设备表面的腐蚀，方法简便且便于广泛推广使用。
可选的，先将缓蚀剂、表面活性剂溶于乙醇，得到溶解液，再将溶解液与水混匀并抽入到待清理系统中循环均匀。
通过采用上述技术方案，使得缓蚀剂、表面活性剂先在乙醇中溶解，得到溶解液，溶解液能够更为便捷的进入到待清洗设备中。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
通过无机酸、缓蚀剂、表面活性剂的种类选择和配合，使得该除垢组合物保证除垢效率的同时又可防止对管道和设备的腐蚀。能将水垢、锈垢等多种复杂垢从设备中彻底地清除下来而不腐蚀设备，同时具有应用范围广、无污染、腐蚀率低、配制工艺简单、使用方便安全等特点，宜于广泛采用；
同时针对该除垢组合物设置了清洗工艺，使得缓蚀剂、表面活性剂先作用于金属管道与设备表面，保护金属管道与设备表面，然后无机酸再进一步进行水垢溶解，保证了溶解速度的同时降低了对金属管道与设备表面的腐蚀，方法简便且宜推广使用。
实施例
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
咪唑啉季胺盐，型号BNH-102，厂家石家庄博纳科技有限公司；
苯并三氮唑，厂家南京胜柏国际贸易有限公司；
噻唑，货号R010003，厂家上海易恩化学技术有限公司；
氨基磺酸，厂家济南福睿达新材料有限公司；
辛基酚聚氧乙烯醚(OP-15)，品牌：凯必特，厂家：凯必特化工；
咪唑啉硫醚，即2-(2-(1-氨乙基)咪唑啉基)十二烷基硫醚，购自上海慈太龙实业有限公司。
实施例1
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，包括以下组分：无机酸2.0Kg，缓蚀剂0.8Kg，表面活性剂0.03Kg，乙醇3.6Kg，水93.57Kg。
其中，无机酸为氨基磺酸；
缓蚀剂包括咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑，且咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的重量比为1：0.3：0.6；
表面活性剂为OP-15。
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗工艺，包括以下步骤：
先将缓蚀剂、表面活性剂溶于乙醇，得到溶解液，再将溶解液与水混匀并抽入到待清理系统中循环均匀，最后将无机酸抽入到待清理系统中进行循环，直到水垢被清除。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，包括以下组分：无机酸3.0Kg，缓蚀剂0.5Kg，表面活性剂0.04Kg，乙醇2.6Kg，水93.86Kg。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，包括以下组分：无机酸4Kg，缓蚀剂0.3Kg，表面活性剂0.05Kg，乙醇1.4Kg，水94.25Kg。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，包括以下组分：无机酸5.0Kg，缓蚀剂0.2Kg，表面活性剂0.07Kg，乙醇1.0Kg，水93.43Kg。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：
一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，包括以下组分：包括以下组分：无机酸6.0Kg，缓蚀剂0.1Kg，表面活性剂0.09Kg，乙醇0.5Kg，水93.31Kg。
实施例6
与实施例3的不同之处在于：表面活性剂为咪唑啉硫醚。
实施例7
与实施例3的不同之处在于：表面活性剂包括OP-15和咪唑啉硫醚，OP-15和咪唑啉硫醚的重量比为1：0.7。
实施例8
与实施例3的不同之处在于：表面活性剂包括OP-15和咪唑啉硫醚，OP-15和咪唑啉硫醚的重量比为1：1。
实施例9
与实施例3的不同之处在于：表面活性剂包括OP-15和咪唑啉硫醚，OP-15和咪唑啉硫醚的重量比为1：1.3。
实施例10
与实施例8的不同之处在于：缓蚀剂包括咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑，且咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的重量比为1：0.5：0.4。
实施例11
与实施例8的不同之处在于：缓蚀剂包括咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑，且咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的重量比为1：0.7：0.1。
实施例12
与实施例10的不同之处在于：将噻唑替换为相同重量的苯并三氮唑。
实施例13
与实施例10的不同之处在于：将噻唑替换为相同重量的咪唑啉季胺盐。
实施例14
与实施例10的不同之处在于：将苯并三氮唑和噻唑替换为相同重量的咪唑啉季胺盐。
对比例1
与实施例11的不同之处在于：
除垢组合物，包括缓蚀剂、水基表面活性剂、酸和水，按照质量百分数计，由以下原料配制而成：缓蚀剂(市售宁津凯泽化工公司环烷酸咪唑啉缓蚀剂)0.3％、水基表面活性剂(500PPM的壬基酚聚氧乙烯醚)0.05％、水91.15％、无机酸4.1％和甲酸1.5％。
其中，无机酸为氨基磺酸。
对比例2
与实施例11的不同之处在于：将氨基磺酸替换为相同重量的甲酸。
性能检测试验
根据行业标准DL/T957-2017《火力发电厂凝汽器化学清洗及成膜导则》对实施例1-14、以及对比例1-4得到的除垢组合物的对铝黄铜管的腐蚀速率进行检测(动态淋洗/静态浸泡)进行并记录，检测方法如下：铝黄铜管做成3厘米长的试环(试环外径25.4mm，壁厚0.7mm)，表面打磨光滑，清洗前用分析天平称重，经过清洗后，取出干燥，再进行称重，腐蚀速率(g/(m2·h))＝(试环原重-试环清洗后重量)/(试环的表面积×清洗时间)×100％，腐蚀速率越大，除垢组合物的水垢去除速度越快，检测结果见表1。
表1腐蚀速率结果表
Figure BDA0002939845680000081
Figure BDA0002939845680000091
从表1可以看出，实施例1-14和对比例1中，可以看出，实施例1-14的除垢组合物的腐蚀速率均优于对比例1，所以本申请的除垢组合物配方和清洗工艺更优。
实施例1-5中，实施例3的除垢组合物有更优的腐蚀速率，所以实施例3的除垢组合物的组分比例得到的除垢组合物更优。
实施例3、6-9中，表面活性剂的种类不同，实施例3的表面活性剂为OP-15，实施例6的表面活性剂为咪唑啉硫醚，实施例7-9的表面活性剂为不同重量比的OP-15和咪唑啉硫醚；实施例7-9得到的除垢组合物的腐蚀速率明显优于实施例3和实施例6得到的除垢组合物，所以在OP-15和咪唑啉硫醚的一定配比下，更有利于得到一个较高的除垢效率，同时又可降低对管道和设备的腐蚀；实施例7-9中，实施例8得到的除垢组合物的腐蚀速率更优，所以实施例8的OP-15和咪唑啉硫醚为1：1的重量比更优。
实施例8、10-11中，咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的重量比不同，其中实施例10得到的除垢组合物的腐蚀速率更优，说明在实施例10的咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的重量比为1：0.5：0.4的比例条件下，得到的除垢组合物性能更优。
实施例10、实施例12-13中，实施例12-13的除垢组合物均不包括噻唑，且分别将噻唑替换为相同重量的咪唑啉季胺盐或苯并三氮唑；相对于实施例10，对比例12-13的腐蚀速率增大较多，所以在本申请的缓蚀剂包括咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的种类选择条件下、且在一定的比例下，得到的除垢组合物性能更优。实施例10、实施例14中，实施例14的除垢组合物的缓蚀剂仅包括咪唑啉季胺盐，实施例14的除垢组合物的腐蚀速率高于实施例10的除垢组合物的腐蚀速率较多，所以实施例10的配方更优。
实施例10、对比例2中，酸的种类不同，对比例2为有机酸-甲酸，而实施例11为无机酸-氨基磺酸，可以看出，实施例11对铝铜管的腐蚀速率低于对比例2对铝铜管的腐蚀速率，说明本组合物在酸氨基磺酸条件下对铝铜管有更强的保护作用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，其特征在于，按质量百分数计，包括以下组分：无机酸2.0-6.0％，缓蚀剂0.1-0.8％，表面活性剂0.03-0.09％，乙醇0.5-3.6％，余量为水；
所述缓蚀剂包括咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑，且咪唑啉季胺盐、苯并三氮唑、噻唑的重量比为1:0.5:0.4；
所述表面活性剂包括OP-15和咪唑啉硫醚，OP-15和咪唑啉硫醚的重量比为1：1；
所述无机酸为氨基磺酸。
2.根据权利要求1所述的一种可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物，其特征在于：按质量百分数计，包括以下组分：无机酸3.0-5.0％，缓蚀剂0.2-0.5％，表面活性剂0.04-0.07％，乙醇1.0-2.6％，余量为水。
3.一种如权利要求1-2任一项 所述的可有效除垢且腐蚀性较低的清洗组合物的清洗工艺，其特征在于，包括以下步骤：将缓蚀剂、表面活性剂、乙醇与水混匀并抽入到待清理系统中循环均匀，最后将无机酸抽入到待清理系统中进行循环，直到水垢被清除。
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