CN114291908A

CN114291908A - 一种制盐阻垢剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN114291908A
Application number: CN202111440678.8A
Authority: CN
Inventors: 侯群锋; 管铭锋
Original assignee: Kewei Tianshi Environmental Protection Technology Group Co ltd
Current assignee: Kewei Tianshi Environmental Protection Technology Group Co ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-04-08

Abstract

本发明提供一种制盐阻垢剂及其制备方法和应用，该制盐阻垢剂包括以下组分：三元共聚物30%～40%、聚环氧琥珀酸钠10%～20%、聚天冬氨酸15%～25%和水余量，将上述原料在常温常压下搅拌均匀得到制盐阻垢剂。该制盐阻垢剂应用在制盐设备系统中的使用浓度为15mg/L～30mg/L。本发明的制盐阻垢剂各组分相互之间具有较好的协同效应，对硫酸钙、碳酸钙等易成垢盐表现出良好的阻垢和螯合除垢性能，在pH值大于11，温度大于120℃，高盐份的条件下具有很好的适应性，也即具有耐高pH值，耐高温和耐盐，无毒无害，应用在制盐设备系统表现出很好的阻垢性能。

Description

一种制盐阻垢剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及制盐阻垢剂技术领域，特别是涉及一种制盐阻垢剂及其制备方法和应用。

背景技术

在制盐生产中，蒸发罐和加热室结垢是困扰制盐行业的普遍问题。一旦制盐设备结垢就会使传热效率降低，生产能力降低，增加能耗。通常是采用定期停产清洗除垢的方法来解决，这必然导致有效生产时间减少，从而影响生产。目前芒硝型卤水制盐企业大多采用两碱法净化卤水，除去原卤中的钙、镁离子。同时采用提硝技术除去硫酸根离子。由于卤水中钙、镁等离子不可能完全除尽，加上净化后卤水呈碱性，因而在卤水蒸发浓缩时仍会在加热室及蒸发罐壁产生致密而坚固的垢层，刷罐时很难把垢层刷掉。

对于如何有效解决制盐工艺过程中存在的结垢问题，目前考虑采用加阻垢剂来解决。由于卤水净化后溶液的pH值大于11而制盐时又有大量的氯化钠晶体析出，通常循环冷却水用的阻垢剂，只适合于pH值较低的情况，当 pH值大于 11 时，阻垢效果差。专利号CN102351324B的中国发明专利公开了用聚合物作为分散剂，能起到较好的分散作用，但在螯合除垢能力上较弱。专利号CN102795713B的中国发明专利公开了一种由羟基亚乙基二膦酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚天冬氨酸（钠）和聚丙烯酸组成的用于卤水管道复合阻垢剂，对解决制盐工艺工艺过程的结垢问题起了一定的作用，但该阻垢剂仅对单一沉淀阻垢作用明显。

针对现有技术存在的一些问题，亟需发明一种能够防止预热室和加热室内的换热管结垢，保证传热效果的制盐阻垢剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能在高碱性、高温、高盐份的条件下使用且阻垢性能好的制盐阻垢剂，以及该制盐阻垢剂的制备方法和应用。

本发明为解决上述技术问题提出的一种技术方案是：一种制盐阻垢剂，按照质量百分比计，包括以下组分：三元共聚物30%～40%、聚环氧琥珀酸钠10%～20%、聚天冬氨酸15%～25%和水20%～40%；所述三元共聚物是马来酸酐、烯丙基醚和羟基化合物三种单体采用水溶液自由基聚合法共聚而成，所述三元共聚物的相对分子量为3000～4000。

另外，根据本发明提供的制盐阻垢剂，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.5～1∶0.2～0.5。

进一步地，述马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.6～0.8∶0.3～0.4。

进一步地，所述马来酸酐为丙烯酸。

进一步地，所述烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚。

进一步地，所述羟基化合物为丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟乙酯。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述制盐阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

将三元共聚物、聚环氧琥珀酸钠、聚天冬氨酸和水混合均匀，得到制盐阻垢剂。

进一步地，所述三元共聚物的制备步骤如下：

将马来酸酐和七水合亚硫酸铁溶解于去离子水中，得到反应溶液；

将所述反应溶液升温至60℃～100℃时，同时滴加A液、B液和C液，滴加结束后再于60℃～100℃下保温反应1小时～2小时，得到三元共聚物；

其中，所述A液为质量浓度为10%～15%过硫酸铵水溶液，所述B液为质量浓度为5%～10%亚硫酸氢钠水溶液，所述C液为烯丙基醚和羟基化合物溶解于去离子水中的混合单体溶液；

所述A液中过硫酸铵和所述B液中亚硫酸氢钠的总质量占所述马来酸酐、所述烯丙基醚和所述羟基化合物总质量的9.6%～10.2%，优选10%，使所述三元共聚物的相对分子量为3000～4000，相对分子量优选为3200～3800。

进一步地，所述混合是常温常压下搅拌，搅拌时间为2小时～3小时。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述制盐阻垢剂的应用，所述制盐阻垢剂应用在制盐设备系统中的使用浓度为15 mg/L～30mg/L。

本发明具有积极的效果：本发明提供的制盐阻垢剂各组分相互之间具有较好的协同效应，对硫酸钙、碳酸钙等易成垢盐表现出良好的阻垢和螯合除垢性能，在pH值大于11，温度大于120℃，高盐份（饱和氯化钠）的条件下具有很好的适应性，也即具有耐高 pH 值，耐高温和耐盐，无毒无害，应用在制盐设备系统表现出很好的阻垢性能，能很好的解决制盐加热室及蒸发罐结垢的问题。三元共聚物制备时，必须严格控制过硫酸铵和亚硫酸氢钠引发剂的添加量，使得三元共聚物的相对分子量为3000～4000，经过试验，三元共聚物的相对分子量对阻垢率的影响较为明显。

具体实施方式

目前在制盐生产中通常采用循环冷却水用的阻垢剂阻垢，然而循环冷却水用的阻垢剂，只适合于 pH值较低的情况，而在制盐设备中，净化后卤水呈高碱性（pH＞11）、高温（温度＞120℃）、高盐份（饱和氯化钠），采用循环冷却水用的阻垢剂效果差。基于此，本发明提供一种制盐阻垢剂，专门应用在高碱性、高温、高盐份的制盐设备系统中，具有很好的阻垢效果，解决制盐加热室及蒸发罐结垢的问题。

实施例1

本实施例的制盐阻垢剂制备方法包括以下步骤：

取质量百分比为，三元共聚物30%、聚天冬氨酸20%、聚环氧琥珀酸钠20%和水30%，在常温常压下搅拌2小时，得到制盐阻垢剂。

其中，三元共聚物中马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.5∶0.2。马来酸酐为丙烯酸，烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚，羟基化合物为丙烯酸羟丙酯。

所述三元共聚物的制备步骤如下：

①引发剂溶液配制，A液：配制成质量浓度为10%过硫酸铵水溶液；B液：配制成质量浓度为5%亚硫酸氢钠水溶液；

②混合单体溶液的配制，烯丙基醚、羟基化合物、去离子水配制成C液

③在装有磁力搅拌器、回流冷凝器、恒压滴液漏斗和温度计的五口烧瓶中加入单体马来酸酐、去离子水、七水合亚硫酸铁；开启磁力搅拌器，边搅拌边加热五口烧瓶，使得马来酸酐完全溶解；

当瓶内物料温度升至60℃时，同时滴加步骤①②配制的A液B液C液；滴加完毕后，四口烧瓶内物料保温反应1小时；然后冷却至室温得到三元共聚物；

引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠总质量占马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物总质量的10.2%，通过粘度法测定三元共聚物的相对分子量为3800。

实施例2

本实施例的制盐阻垢剂制备方法包括以下步骤：

取质量百分比为，三元共聚物35%、聚天冬氨酸25%、聚环氧琥珀酸钠10%和水30%，在常温常压下搅拌2小时，得到制盐阻垢剂。

其中，三元共聚物中马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.8∶0.3。马来酸酐为丙烯酸，烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚，羟基化合物为丙烯酸羟乙酯。

所述三元共聚物的制备步骤如下：

①引发剂溶液配制，A液：配制成质量浓度为12%过硫酸铵水溶液；B液：配制成质量浓度为8%亚硫酸氢钠水溶液；

当瓶内物料温度升至80℃时，同时滴加步骤①②配制的A液B液C液；滴加完毕后，四口烧瓶内物料保温反应1.5小时；然后冷却至室温得到三元共聚物；

引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠总质量占马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物总质量的10%，通过粘度法测定三元共聚物的相对分子量为3600。

实施例3

本实施例的制盐阻垢剂制备方法包括以下步骤：

取质量百分比为，三元共聚物40%、聚天冬氨酸20%、聚环氧琥珀酸钠10%和水30%，在常温常压下搅拌2小时，得到制盐阻垢剂。

其中，三元共聚物中马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶ 1∶ 0.5。马来酸酐为丙烯酸，烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚，羟基化合物为丙烯酸羟丙酯。

所述三元共聚物的制备步骤如下：

①引发剂溶液配制，A液：配制成质量浓度为15%过硫酸铵水溶液；B液：配制成质量浓度为10%亚硫酸氢钠水溶液；

当瓶内物料温度升至100℃时，同时滴加步骤①②配制的A液B液C液；滴加完毕后，四口烧瓶内物料保温反应2小时；然后冷却至室温得到三元共聚物；

引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠总质量占马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物总质量的9.8%，通过粘度法测定三元共聚物的相对分子量为3400。

实施例4

本实施例的制盐阻垢剂制备方法包括以下步骤：

取质量百分比为，三元共聚物35%、聚天冬氨酸15%、聚环氧琥珀酸钠20%和水30%，在常温常压下搅拌2小时，得到制盐阻垢剂。

其中，三元共聚物中马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.5∶ 0.5。马来酸酐为丙烯酸，烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚，羟基化合物为丙烯酸羟丙酯。

所述三元共聚物的制备步骤如下：

当瓶内物料温度升至90℃时，同时滴加步骤①②配制的A液B液C液；滴加完毕后，四口烧瓶内物料保温反应2小时；然后冷却至室温得到三元共聚物；

引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠总质量占马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物总质量的9.6%，通过粘度法测定三元共聚物的相对分子量为3200。

实施例5

本实施例的制盐阻垢剂制备方法包括以下步骤：

取质量百分比为，三元共聚物30%、聚天冬氨酸15%、聚环氧琥珀酸钠15%和水40%，在常温常压下搅拌3小时，得到制盐阻垢剂。

其中，三元共聚物中马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.5∶0.3。马来酸酐为丙烯酸，烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚，羟基化合物为丙烯酸羟丙酯。

所述三元共聚物的制备步骤如下：

①引发剂溶液配制，A液：配制成质量浓度为14%过硫酸铵水溶液；B液：配制成质量浓度为6%亚硫酸氢钠水溶液；

引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠总质量占马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物总质量的10%，使共聚物的相对分子量的大小控制在3000-4000。

实施例6

本实施例的制盐阻垢剂制备方法包括以下步骤：

取质量百分比为，三元共聚物40%、聚天冬氨酸20%、聚环氧琥珀酸钠20%和水20%，在常温常压下搅拌2.5小时，得到制盐阻垢剂。

其中，三元共聚物中马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.6∶ 0.4。马来酸酐为丙烯酸，烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚，羟基化合物为丙烯酸羟丙酯。

所述三元共聚物的制备步骤如下：

阻垢剂配方性能测试试验：静态阻垢性能评定试验方法参见中国石油化工总公司编写的《冷却水分析和试验方法》一书，但试验条件和水质条件与工业生产的条件一致。阻垢效果的评定是通过计算阻垢率方法进行。阻垢率r按如下公式计算：

公式中： C_a0 ²⁺——试液试验前实测的Ca²⁺浓度再乘以浓缩倍数而得的理论Ca²⁺浓度；

C_a1 ²⁺——加阻垢剂的试液，试验后的Ca²⁺浓度；

C_a2 ²⁺——不加阻垢剂的试液（空白）在相同试验条件下的Ca²⁺浓度。

试验温度：120±2℃

试验时间：12～16小时

加药浓度：15～25mg/L

试验用水参数：在氯离子饱和的卤水溶液中，钙离子浓度为30.2mg/L、镁离子浓度为 15mg/L、氢氧根离子浓度为45.5mg/L、碳酸根离子浓度为230mg/L，溶液pH值为11. 58。

实施例1至实施例4以及目前市售的制盐阻垢剂进行对比试验，检测结果如下表1：

表1、阻垢试验结果表

根据表1的检测数据可以看出，在相同的药剂浓度下，采用本发明制备得到的制盐阻垢剂，相比于现有市面上销售的制盐阻垢剂ZNY，本发明的制盐阻垢剂的阻垢效果更好，具体的，当药剂浓度为25mg/L时，采用本发明的制盐阻垢剂的阻垢率大于96%，而市售制盐阻垢剂ZNY的阻垢率只为94.59%，由此说明，本发明的阻垢剂在高碱性（pH＞11）、高温（温度＞120℃）、高盐份（饱和氯化钠）的条件下使用阻垢性能更好，应用在制盐设备系统表现出很好的阻垢性能。三元共聚物的相对分子量较低时，较低的使用浓度阻垢率相对偏低1.5%左右，三元共聚物的相对分子量较高时，较高的使用浓度阻垢率相对偏低0.3%左右，三元共聚物的相对分子量不足3000或超过4000时，阻垢率低于90%无法满足使用需求。

Claims

1.一种制盐阻垢剂，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组分：三元共聚物30%～40%、聚环氧琥珀酸钠10%～20%、聚天冬氨酸15%～25%和水20%～40%；所述三元共聚物是马来酸酐、烯丙基醚和羟基化合物三种单体采用水溶液自由基聚合法共聚而成，所述三元共聚物的相对分子量为3000～4000。

2.根据权利要求1所述的制盐阻垢剂，其特征在于：所述马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.5～1∶0.2～0.5。

3.根据权利要求2所述的制盐阻垢剂，其特征在于：所述马来酸酐、烯丙基醚、羟基化合物的质量比为1.5∶0.6～0.8∶0.3～0.4。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制盐阻垢剂，其特征在于：所述马来酸酐为丙烯酸。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的制盐阻垢剂，其特征在于：所述烯丙基醚为烯丙基聚氧乙烯醚。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的制盐阻垢剂，其特征在于，所述羟基化合物为丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟乙酯。

7.一种如权利要求1所述的制盐阻垢剂的制备方法，其特征在于：将三元共聚物、聚环氧琥珀酸钠、聚天冬氨酸和水混合均匀，得到制盐阻垢剂。

8.根据权利要求7所述的制盐阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述三元共聚物的制备步骤如下：

所述过硫酸铵和亚硫酸氢钠的总质量占所述马来酸酐、烯丙基醚和羟基化合物总质量的9.6%～10.2%。

9.根据权利要求7所述的制盐阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述混合是常温常压下搅拌，搅拌时间为2小时～3小时。

10.一种如权利要求1所述的制盐阻垢剂的应用，其特征在于：应用在制盐设备系统中的使用浓度为15 mg/L～30mg/L。