CN113801742B - 一种用于清洗供暖换热器的清洗分散剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于清洗供暖换热器的清洗分散剂，由以下组分组成：混合酸：30～60份；聚衣康酸：5～20份；水溶性咪唑啉季铵盐：8～22份；增溶剂：3～15份；水：15～40份；其中，所述混合酸由硝酸、氢氟酸和苯甲酸组成，硝酸、氢氟酸和苯甲酸三者的重量配比关系为4～6:1～3:0.5～1.5。本发明的清洗分散剂，能够快速溶解清除碳酸盐垢、硅酸盐垢、铁垢等，对供暖换热器堵塞物疏通效果明显，污垢去除率达到95.3%，大大优于现有的清洗剂，去除机理是在深处作用堵塞物，通过混合酸和聚衣康酸共同使用使垢层变软，崩解速度加快，以达到快速去除的目的。

Description

一种用于清洗供暖换热器的清洗分散剂

技术领域

本发明涉及一种用于清洗供暖换热器的清洗分散剂，属于清洗剂技术领域。

背景技术

在我国北方进入冬季以后，各个城市陆续开始集中供暖，供暖周期在4～5个月。由于长时间的供暖使供暖换热器换热率变化较大，这主要是因为采暖循环水供暖管网面积较大，长期在75℃～95℃的高温环境下适宜微生物黏泥形成，随水流冲击带下的微生物黏泥和各种杂质容易沉积在供暖换热器表面，阻塞换热流道，久而久之换热效率慢慢下降，热量损失较大。目前解决该问题（供暖换热器换热效率低）通常采用离线轮换清洗的方式，将供暖换热器逐一拆卸开进行清洗，该方法的优点是清洁较为彻底，缺点是耗时久，拆装较复杂，可能会造成供暖换热器的渗透或零件磨损等。而不拆卸清洗一般采用无机酸、有机酸或是数种酸复配使用，对清除表面垢层和附着的垢层清洗效果较好，而对于换热流道大面积堵塞清洗效果不佳，特别是对深处堵塞物作用不明显。堵塞物一般是由碳酸盐垢、硅酸盐垢、铁垢等构成，较难渗透进去，影响最终的清洗效果。

发明内容

针对上述现有技术，为达到更好地清洗效果，本发明提供了一种用于清洗供暖换热器的清洗分散剂，无需拆卸就能够清除换热器流道大面积堵塞物，具有渗透性强、清洗效率高、操作便捷、对供暖换热器无腐蚀等优点，适合供暖换热器换热效率下降时使用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种清洗分散剂，由以下组分组成，各组分按重量份计：混合酸：30～60份；聚衣康酸：5～20份；水溶性咪唑啉季铵盐：8～22份；增溶剂：3～15份；水：15～40份；

其中，所述混合酸由硝酸、氢氟酸和苯甲酸组成，硝酸、氢氟酸和苯甲酸三者的重量配比关系为4～6:1～3:0.5～1.5。所述硝酸选自质量分数为96%的浓硝酸。

优选的，由以下组分组成，各组分按重量份计：混合酸：40～55份；聚衣康酸：8～15份；水溶性咪唑啉季铵盐：12～18份；增溶剂：5～10份；水：15～40份。

所述聚衣康酸，采用衣康酸水溶液聚合方法合成，为现有技术中的常规技术手段。

所述水溶性咪唑啉季铵盐，为现有技术中已有的商品化产品，比如可购自武汉市和昌化工有限公司。

所述增溶剂，是由辛基酚聚氧乙烯醚和羟基亚乙基二膦酸组成的，二者的重量配比关系为0.5～1.5:1～2。

本发明的清洗分散剂，由混合酸、聚衣康酸、水溶性咪唑啉季铵盐、增溶剂、水组成，其中，所述混合酸由硝酸、氢氟酸和苯甲酸组成，硝酸采用高浓度硝酸，与氢氟酸配合使用能够快速溶解清除碳酸盐垢、硅酸盐垢、铁垢等，对供暖换热器堵塞物疏通效果明显，硝酸和苯甲酸还具有钝化金属的作用（在金属表面形成钝化膜），能减少清洗过程中对金属设备的腐蚀。所述聚衣康酸，相比于传统使用的衣康酸，聚合后去除钙镁污垢能力增强，特别是它能使垢层松动变软，分散成微小的絮状物被水流带走，配合混合酸使用，进一步提高了清洗效果。所述水溶性咪唑啉季铵盐，可在金属表面形成吸附膜，从而能够减少金属腐蚀反应，在混合酸中使用，其特殊的苯环非极性基团紧密排列在金属表面形成一层疏水膜，抑制了金属的腐蚀，同时与聚衣康酸、增溶剂使用起到协同增效作用。所述增溶剂由辛基酚聚氧乙烯醚和羟基亚乙基二膦酸组成，辛基酚聚氧乙烯醚具有化学稳定性强、不易被强酸破坏的特性，在清洗中，二者配合使用渗透性和耐酸性强，能够分散、增溶水中的钙、镁、硅、铁等离子，特别对铁离子增溶作用明显。

所述清洗分散剂的制备方法：将聚衣康酸、水溶性咪唑啉季铵盐、增溶剂和水混合，搅拌1～2小时，混匀后静置1小时，加入混合酸，混匀，即得。

所述清洗分散剂在清洗供暖换热器中的应用。具体应用时，使用方法如下：

（1）加入清洗分散剂时，开启在线pH计测量清洗循环水的pH值，当循环水pH值下降至2～3时，停止投加清洗分散剂；

（2）连续运行4～6小时，测定水中铁离子浓度，若不再发生变化，开始排污，重新按照步骤（1）进行清洗，连续运行1～2小时，测定水中铁离子浓度，若铁离子浓度＜1mg/L，则停止清洗，清洗结束；

（3）若铁离子浓度≥1mg/L，则重复步骤（1）（2）进行清洗，直至铁离子浓度＜1mg/L。

本发明的清洗分散剂，具有以下优点：

1、本发明能够不拆卸清洗供暖换热器表面，避免了拆卸换热器带来的各种问题，而且本发明的清洗剂比一般的无机酸、有机酸或是数种酸复配的复合剂清洗渗透效果好，清洗彻底。

2、清洗分散剂中混合酸作用突出，既能够将换热器流道堵塞物快速溶解，又能在金属表面形成钝化膜，保护换热器表面不被腐蚀，还与其他组分协同作用，缩短了清洗时间。

3、本发明的清洗分散剂对清除换热器流道大面积堵塞物作用明显，污垢去除率达到95.3%，大大优于现有的清洗剂，去除机理是在深处作用堵塞物，通过混合酸和聚衣康酸共同使用使垢层变软，崩解速度加快，以达到快速去除的目的。

4、本发明各组分配伍性能好，具有协同增效、渗透性强、清洗效率高、对供暖换热器不锈钢材质设备腐蚀性低的特性。

5、本发明的清洗分散剂易于复配，投加量可控，使用便捷，成本低。

本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表述的含义为准。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域技术人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。

本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例1 清洗分散剂的制备

一种清洗分散剂，由以下组分组成，各组分按重量份计：混合酸：30份；聚衣康酸：10份；水溶性咪唑啉季铵盐（购自武汉市和昌化工有限公司，商品名称水溶性咪唑啉）：15份；增溶剂：15份；水：30份；

其中，所述混合酸由硝酸、氢氟酸和苯甲酸组成，硝酸、氢氟酸和苯甲酸三者的重量配比关系为4:2:1.5。所述硝酸选自质量分数为96%的浓硝酸。

所述增溶剂，是由辛基酚聚氧乙烯醚和羟基亚乙基二膦酸组成的，二者的重量配比关系为0.5:2。

所述清洗分散剂的制备方法：将聚衣康酸、水溶性咪唑啉季铵盐、增溶剂和水混合，搅拌1.5小时，混匀后静置1小时（称为复合剂），加入混合酸，混匀，即得。

实验1

采用实施例1制备的清洗分散剂对供暖换热器A进行化学清洗，设备材质不锈钢，将换热器上下两端管道分别打开，采用闭路循环的方式清洗，注水后先将复合剂加入，再将混合酸加入，充分混合后测定循环水pH值下降到2时，停止加入清洗剂，连续运行4小时后，测定水中Fe离子不再发生变化，每隔0.5小时监测水中铁离子值，见表1。

表1

时间（h）	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4
									铁离子(mg/L)	11.5	30.4	35.2	38.7	41.5	44.2	45.6	45.2

连续运行4小时后基本维持不变，开始排污，重新进行清洗，每次运行清洗2小时，继续清洗2次，这时测定水中铁离子为0.75mg/L，清洗结束，测定不锈钢腐蚀率为0.0078mm/a，小于《工业设备化学清洗质量标准》（HG/T 2387-2007）标准中规定不锈钢类0.25mm/a要求，供暖换热器用水冲洗钝化预膜后进行传热系数测试，用以评定供暖换热器传热性能效果，见表2。

表2

清洗效果	初始传热系数（W/㎡*℃）	清洗后传热系数（W/㎡*℃）	污垢去除率（%）
				供暖换热器A	3200	6300	96.9

从表2可以看出清洗后的传热系数恢复到6300W/㎡*℃，接近设计值7000W/㎡*℃，污垢去除率达到了96.9%，说明供暖换热器堵塞物已经基本清洗完成，达到了很好的效果。

实施例2 清洗分散剂的制备

一种清洗分散剂，由以下组分组成，各组分按重量份计：混合酸：50份；聚衣康酸：18份；水溶性咪唑啉季铵盐：10份；增溶剂：6份；水：16份；

其中，所述混合酸由硝酸、氢氟酸和苯甲酸组成，硝酸、氢氟酸和苯甲酸三者的重量配比关系为6:1:0.5。所述硝酸选自质量分数为96%的浓硝酸。

所述增溶剂，是由辛基酚聚氧乙烯醚和羟基亚乙基二膦酸组成的，二者的重量配比关系为1.5:1。

所述清洗分散剂的制备方法：将聚衣康酸、水溶性咪唑啉季铵盐、增溶剂和水混合，搅拌1小时，混匀后静置1小时（称为复合剂），加入混合酸，混匀，即得。

实验2

采用实施例2制备的清洗分散剂对供暖换热器B进行化学清洗，设备材质不锈钢，将换热器上下两端管道分别打开，采用闭路循环的方式清洗，注水后先将复合剂加入，再将混合酸加入，充分混合后测定循环水pH值下降到2.5时，停止加入清洗剂，连续运行6小时后，测定水中Fe离子不再发生变化，每隔1小时监测水中铁离子值，见表3。

表3

时间（h）	1	2	3	4	5	6
							铁离子(mg/L)	27.8	37.8	43.6	48.7	56.0	56.2

连续运行6小时后基本维持不变，开始排污，重新进行清洗，每次运行清洗2小时，继续清洗1次，这时测定水中铁离子为0.55mg/L，清洗结束，测定不锈钢腐蚀率为0.0092mm/a，小于《工业设备化学清洗质量标准》（HG/T 2387-2007）标准中规定不锈钢类0.25mm/a要求，供暖换热器用水冲洗钝化预膜后进行传热系数测试，用以评定供暖换热器传热性能效果，见表4。

表4

清洗效果	初始传热系数（W/㎡*℃）	清洗后传热系数（W/㎡*℃）	污垢去除率（%）
				供暖换热器B	3200	6320	97.5

从表4可以看出清洗后的传热系数恢复到6320W/㎡*℃，接近设计值7000W/㎡*℃，污垢去除率达到了97.5%，说明供暖换热器堵塞物已经基本清洗完成，达到了很好的效果。

实施例3 清洗分散剂的制备

一种清洗分散剂，由以下组分组成，各组分按重量份计：混合酸：40份；聚衣康酸：8份；水溶性咪唑啉季铵盐：20份；增溶剂：8份；水：24份；

其中，所述混合酸由硝酸、氢氟酸和苯甲酸组成，硝酸、氢氟酸和苯甲酸三者的重量配比关系为5:2:1。所述硝酸选自质量分数为96%的浓硝酸。

所述增溶剂，是由辛基酚聚氧乙烯醚和羟基亚乙基二膦酸组成的，二者的重量配比关系为1:1.5。

所述清洗分散剂的制备方法：将聚衣康酸、水溶性咪唑啉季铵盐、增溶剂和水混合，搅拌1小时，混匀后静置1小时（称为复合剂），加入混合酸，混匀，即得。

实验3

采用实施例3制备的清洗分散剂对供暖换热器C进行化学清洗，设备材质不锈钢，将换热器上下两端管道分别打开，采用闭路循环的方式清洗，注水后先将复合剂B加入，再将混合酸A加入，充分混合后测定循环水pH值下降到2时，停止加入清洗剂，连续运行5小时后，测定水中Fe离子不再发生变化，每隔0.5小时监测水中铁离子值，见表5。

表5

时间（h）	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5	5
											铁离子(mg/L)	18.6	22.7	29.7	33.2	35.9	38.1	40.3	44.2	49.7	49.6

连续运行5小时后基本维持不变，开始排污，重新进行清洗，每次运行清洗2小时，继续清洗3次，这时测定水中铁离子为0.89mg/l，清洗结束，测定不锈钢腐蚀率为0.0066mm/a，小于《工业设备化学清洗质量标准》（HG/T 2387-2007）标准中规定不锈钢类0.25mm/a要求，供暖换热器用水冲洗钝化预膜后进行传热系数测试，用以评定供暖换热器传热性能效果，见表6。

表6

清洗效果	初始传热系数（W/㎡*℃）	清洗后传热系数（W/㎡*℃）	污垢去除率（%）
				供暖换热器C	3200	6250	95.3

从表6可以看出清洗后的传热系数恢复到6250W/㎡*℃，接近设计值7000W/㎡*℃，污垢去除率达到了95.3%，说明供暖换热器堵塞物已经基本清洗完成，达到了很好的效果。

实验4 碳钢腐蚀协同增效作用实验

分别将对比例1、2、3制备的清洗剂（对比例1与实施例1的不同之处在于：用等量的水代替聚衣康酸和增溶剂；对比例2与实施例2的不同之处在于：用等量的水代替聚衣康酸和增溶剂；对比例3与实施例3的不同之处在于：用等量的水代替聚衣康酸和增溶剂）按一定的投加用量调节水中的pH至2，进行不锈钢缓蚀能力实验，并将实施例1、2、3制备的清洗剂也按一定的投加用量调节水中的pH至2，进行对比实验，按照《水处理剂缓蚀性能的测定--旋转挂片法》（GB-T 18175-2000）标准执行，实验时间为4h、5h、6h下的不锈钢腐蚀率见表7。

表7

不锈钢腐蚀率mm/a	4h	5h	6h
				对比例2	0.142	0.167	0.188
对比例1	0.113	0.148	0.155
				对比例3	0.105	0.126	0.149
实施例1	0.0074	0.0088	0.0055
				实施例2	0.0085	0.0091	0.0064
实施例3	0.0055	0.0094	0.0078

从表7可以得到，单独使用水溶性咪唑啉季铵盐（不添加聚衣康酸和增溶剂）时，不锈钢的缓蚀效果一般，与实施例1、2、3制备的清洗剂相差较大，其中实施例3的清洗剂的不锈钢缓蚀效果最佳。从表7可以得出，聚衣康酸、增溶剂的加入，对水溶性咪唑啉季铵盐具有明显的增效作用，可显著增强对不锈钢的缓蚀效果。

实验5 铁溶解协同增效作用实验

取供暖换热器上的垢样进行分组实验，将辛基酚聚氧乙烯醚、羟基亚乙基二膦酸按不同的质量配比0.5:2混合 15份、1.5:1混合 6份、1:1.5混合 8份分别进行静态溶蚀实验，时间4h、5h、6h，测定水样初始pH 7.42，缓慢加入混合酸（硝酸、氢氟酸和苯甲酸三者的重量配比关系为6:1:0.5；硝酸选自质量分数为96%的浓硝酸），调节pH值到2进行实验，铁离子溶出率见表8。

表8

铁离子溶出率 %	4h	5h	6h
				质量配比0.5:2	95.2	97.3	98.7
质量配比1.5:1	94.7	97.1	99.1
				质量配比1:1.5	96.7	98.9	99.3

从表8可以得到，质量配比1:1.5铁离子自溶出率最佳，辛基酚聚氧乙烯醚、羟基亚乙基二膦酸二者之间协调增效作用最优。

实验6 本发明的清洗剂与硝酸、氢氟酸、盐酸清洗效果对比实验

将实施例1、2、3制备的清洗剂以及硝酸、氢氟酸、盐酸分别在不同的供暖换热器进行清洗，采用本发明清洗方法进行清洗，测定水中铁离子＜1mg/l时清洗结束。试验后供暖换热器进行传热系数测试，污垢去除率见表9。

表9

清洗效果	供暖换热器1#实施例1	供暖换热器2#实施例2	供暖换热器3#实施例3	供暖换热器4#硝酸	供暖换热器5#氢氟酸	供暖换热器6#盐酸
							污垢去除率（%）	96.2	97.1	98.6	75.3	78.1	67.4

从表9可以看出应用本发明清洗剂污垢去除率都在96.2%以上，而单独使用硝酸、氢氟酸、盐酸最佳去除率为78.1%，说明本发明清洗剂在供暖换热器清洗方面优于现有清洗剂，使用后能快速恢复供暖换热器的换热效果，现场反馈良好。

给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种用于清洗供暖换热器的清洗分散剂，其特征在于：由以下组分组成，各组分按重量份计：混合酸：30～60份；聚衣康酸：5～20份；水溶性咪唑啉季铵盐：8～22份；增溶剂：3～15份；水：15～40份；

其中，所述混合酸由硝酸、氢氟酸和苯甲酸组成，硝酸、氢氟酸和苯甲酸三者的重量配比关系为4～6:1～3:0.5～1.5；

所述硝酸选自质量分数为96%的浓硝酸；

所述增溶剂是由辛基酚聚氧乙烯醚和羟基亚乙基二膦酸组成的，二者的重量配比关系为0.5～1.5:1～2。

2.根据权利要求1所述的用于清洗供暖换热器的清洗分散剂，其特征在于，由以下组分组成：混合酸：40～55份；聚衣康酸：8～15份；水溶性咪唑啉季铵盐：12～18份；增溶剂：5～10份；水：15～40份。

3.权利要求1或2所述的清洗分散剂的制备方法，其特征在于：将聚衣康酸、水溶性咪唑啉季铵盐、增溶剂和水混合，搅拌1～2小时，混匀后静置1小时，加入混合酸，混匀，即得。

4.权利要求1或2所述的清洗分散剂在清洗供暖换热器中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，应用时使用方法如下：

（1）加入清洗分散剂时，开启在线pH计测量清洗循环水的pH值，当循环水pH值下降至2～3时，停止投加清洗分散剂；

（2）连续运行4～6小时，测定水中铁离子浓度，若不再发生变化，开始排污，重新按照步骤（1）进行清洗，连续运行1～2小时，测定水中铁离子浓度，若铁离子浓度＜1mg/L，则停止清洗，清洗结束；

（3）若铁离子浓度≥1mg/L，则重复步骤（1）（2）进行清洗，直至铁离子浓度＜1mg/L。