CN114620820A - 一种多功能锅炉清洗保护组合剂及其制备方法 - Google Patents

一种多功能锅炉清洗保护组合剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能锅炉清洗保护组合剂，包括碱化膜胺保护剂、有机覆膜剂和分散清洗剂，所述碱化膜胺保护剂包括0.1‑80wt％的α‑复合烷基水合物的水溶液，所述有机覆膜剂包括0.1‑50wt％的酰肼衍生物的水溶液，所述分散清洗剂包括0.1‑30wt％的高分子羧酸聚合物的水溶液。碱化膜胺保护剂的使用可以有效提高给水、蒸汽和凝结水系统的pH；有机覆膜剂具有除氧功能，可以中和热力除氧后剩余的氧，降低氧腐蚀，保障汽机安全运行；分散清洗剂可以消除使用常规磷酸盐药剂带来的负面影响；有效抑制锅内垢和沉积物的生成，防止炉管结垢问题的产生。通过将三种试剂组合使用可以有效对锅炉进行清洁，同时对锅炉起到保护作用，延长锅炉使用寿命。

Description

一种多功能锅炉清洗保护组合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及涉及锅炉水处理剂技术领域，更具体地说，涉及一种多功能锅炉清洗保护组合剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着锅炉设备的不断改进，蒸汽锅炉装置主要利用加热设备释放的热量，通过辐射传热将锅炉内的冷水变成具有一定热能的蒸汽和高温水，然后在锅炉设备内流通使用。因此，随着设备的长时间运作，锅炉水会对内壁和输水管道产生腐蚀或沉积水垢，影响设备的使用寿命和造成生产安全隐患。
现在特殊锅炉用水处理的过程主要分为调节pH、除去水中的氧和防止水垢附着在锅炉内壁和管道三个部分。传统的锅炉用水在调节pH阶段多数采用添加氨水的方法，根据不同地方或企业实际使用的情况不同，将pH调整到10左右，以满足要求。锅炉水除氧的方式有很多，常见的有：真空除氧、铁屑除氧、热力除氧、树脂除氧和化学药剂除氧等，但在低压锅炉和热水锅炉的领域内，多数采用添加化学药剂除氧的方式。其中，高致癌物的联氨和高毒性的乙醛肟存在严重的安全问题，其他除氧剂受环境条件影响较大，存在严重的氧腐蚀问题。在阻垢阶段，主要通过添加阻垢剂的方式，与水中的钙、镁离子发生络合反应，切断与碳酸根离子结合，达到阻垢的目的。
传统锅炉水处理剂存在的问题主要有三点：(1)给水、蒸汽和凝结水系统的腐蚀控制问题；(2)锅炉内结垢、沉积和夹带控制问题，若处理不及时会产生二次结垢、汽水共腾、污染蒸汽、阻塞管路等危害；(3)存在碱腐蚀安全隐患且排污量大，造成汽水损失和热损失，且含磷污水对环境有极大危害，炉水品质也不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能锅炉清洗保护组合剂，用以解决上述背景技术中存在的技术问题。
本发明技术方案提供一种多功能锅炉清洗保护组合剂，包括碱化膜胺保护剂、有机覆膜剂和分散清洗剂，所述碱化膜胺保护剂包括0.1-80wt％的α-复合烷基水合物的水溶液，所述有机覆膜剂包括0.1-50wt％的酰肼衍生物的水溶液，所述分散清洗剂包括0.1-30wt％的高分子羧酸聚合物的水溶液。
在一个优选地实施例中，所述α-复合烷基水合物的分子通式为：R[(CmHn)o-NH2]p[OH-+H+]HCO3；所述酰肼衍生物的分子通式为:R[NH2-CO-NH2]m；所述高分子羧酸聚合物的分子通式为：R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p。
在一个优选地实施例中，所述分散清洗剂的反应式为：
R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pM→pM[R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p]
R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pN→pN[R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p]
所述有机覆膜剂的反应式为：
R[NH2-CO-NH2]m+O2→N2+CO2+H2O，
R[NH2-CO-NH2]m+CuO/Fe2O3→Cu2O/Fe3O4+N2+H2O。
所述碱化膜胺保护剂的反应式为：
R[(CmHn)o-NH2]p[OH-+H+]HCO3→R[(CmHn)o-NH2]HCO3+H2O。
在一个优选地实施例中，溶解所述α-复合烷基水合物、酰肼衍生物和高分子羧酸聚合物的溶液均为二级除盐水。
一种多功能锅炉清洗保护组合剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：碱化膜胺保护剂的制备，称取0.1-80wt％的α-复合烷基水合物，余量为二级除盐水；将称重好的α-复合烷基水合物二级除盐水中，搅拌2-3h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温；
S2：有机覆膜剂的制备，称取0.1-50wt％的酰肼衍生物，余量为二级除盐水；将称重好的酰肼衍生物加入二级除盐水中，搅拌1-2h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温；
S3：碱化膜胺保护剂的制备，称取0.1-30wt％的高分子羧酸聚合物，余量为二级除盐水；将称重好的高分子羧酸聚合物加入二级除盐水中，搅拌2-2.5h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温。
本发明技术方案的有益效果是：
碱化膜胺保护剂的使用可以有效提高给水、蒸汽和凝结水系统的pH；是高效的汽相和凝结水缓蚀剂，有助于控制凝汽器系统中由CO2引起的腐蚀问题；减少回流凝结水中因金属腐蚀产物的影响导致的炉管损害问题。
有机覆膜剂具有除氧功能，可以中和热力除氧后剩余的氧，降低氧腐蚀，保障汽机安全运行；有助于保持锅炉内部、蒸汽和凝结水系统清洁，减少铁和铜的夹带对蒸汽系统和汽机的影响。
分散清洗剂可以消除使用常规磷酸盐药剂带来的负面影响；有效抑制锅内垢和沉积物的生成，防止炉管结垢问题的产生；对硅有良好的增溶性能，通过稳定锅炉水的pH，防止硅的夹带现象，减少聚合硅的产生。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述方便起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
本发明技术方案提供一种多功能锅炉清洗保护组合剂，包括碱化膜胺保护剂、有机覆膜剂和分散清洗剂，所述碱化膜胺保护剂包括0.1-80wt％的α-复合烷基水合物的水溶液，所述有机覆膜剂包括0.1-50wt％的酰肼衍生物的水溶液，所述分散清洗剂包括0.1-30wt％的高分子羧酸聚合物的水溶液。溶解所述α-复合烷基水合物、酰肼衍生物和高分子羧酸聚合物的溶液均为二级除盐水。
所述α-复合烷基水合物的分子通式为：R[(CmHn)o-NH2]p[OH-+H+]HCO3；所述酰肼衍生物的分子通式为:R[NH2-CO-NH2]m；所述高分子羧酸聚合物的分子通式为：R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p。
所述碱化膜胺保护剂的反应式为：
R[(CmHn)o-NH2]p[OH-+H+]HCO3→R[(CmHn)o-NH2]HCO3+H2O。
碱化膜胺保护剂在使用时不受温度和剂量范围的小幅度波动的影响，能稳定调节给水、蒸汽和凝结水系统的pH值。可以根据地方或企业实际使用的pH要求，适量添加本产品；相比较于使用氨水调节pH，当实际pH至10.0，也不会产生氨的局部富集情况。
碱化膜胺保护剂的原理是：碱化膜胺保护剂中的长链化合物还会在金属基体表面生成单分子保护膜。防止O2、CO2和腐蚀产物对基体金属的侵蚀，从而防止管线和汽轮机腐蚀现象产生。在高温高压下最终产物中不含有机酸，只有水和碱性物质，不会对蒸汽品质产生负面影响。
因此，碱化膜胺保护剂一方面对给水、蒸汽和凝结水管线提供防腐保护，降低凝汽器系统的维护费用。另一方面含有高效的汽相和凝结水缓蚀剂，能有效控制凝汽器系统中由CO2引起的腐蚀问题；减少回流凝结水中因金属腐蚀产物导致的炉管损害问题。本试剂为液体产品，无毒无味、无闪点，在实际生产中使用操作安全方便。
有机覆膜剂的反应式为：
R[NH2-CO-NH2]m+O2→N2+CO2+H2O，
R[NH2-CO-NH2]m+CuO/Fe2O3→Cu2O/Fe3O4+N2+H2O。
有机覆膜剂可以有效保护整个给水和炉水系统免受氧腐蚀的损害，并能在管线和设备表面生成保护膜。可从根本上取代联氨等有毒除氧剂的使用，改善锅炉水系统的腐蚀情况。
有机覆膜剂的原理是：一方面是与水中的溶解氧反应生成氮气、水和二氧化碳；另一方面可以将腐蚀产物氧化铁钝化升成致密的磁性四氧化三铁保护膜，将氧化铜钝化成氧化亚铜保护膜，进一步提高防腐蚀功能。
有机覆膜剂作为新型酰肼类有机除氧剂，能够安全、高效去除水中多余的溶解氧，防止热力系统的氧腐蚀，与氧反应速度快，产物无固体沉积物，对系统无影响。对给水、炉水管线可以提供钝化保护，降低系统的维护费用。并减少回流凝结水中因金属腐蚀产物的影响导致的炉管损害问题。相比较于强致癌性的联氨和乙醛肟，本液体产品事无毒无味、无闪点，使用操作安全方便。
分散清洗剂的反应式为：
R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pM→pM[R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p]
R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pN→pN[R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p]
分散清洗剂主要通过改变液相的表面张力，可以提高锅炉水临界含盐量，有效消除泡沫，减少蒸汽的夹带，大幅提高锅炉的浓缩倍数，降低锅炉的排污率；且对汽机无影响，提高蒸汽品质。
分散清洗剂的原理是：通过与铁、铜、硅、钙、镁等离子发生上列反应，螯合、分散炉水中的硬垢，防止结垢。M表示硬度R(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p离子，聚合物进行螯合；N表示结垢和沉积物，聚合物进行分散，调节成没有粘性，可自由流动的形式，能很容易通过锅炉定向排出。铁和铜的氧化物也会被调节成没有粘性，自由流动的形式不会在锅炉的表面生成硬垢，防止局部电位腐蚀。
分散清洗剂中所含的有机物成分能够进一步消耗炉水中的溶解氧和二氧化碳，进一步提高碱性条件下的金属防腐蚀能力；能够促进炉水侧受热面磁性氧化铁保护膜的形成并保持稳定，从而建立并保持稳定的防腐环境。
一种多功能锅炉清洗保护组合剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：碱化膜胺保护剂的制备，称取0.1-80wt％的α-复合烷基水合物，余量为二级除盐水；将称重好的α-复合烷基水合物二级除盐水中，搅拌2-3h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温；
S2：有机覆膜剂的制备，称取0.1-50wt％的酰肼衍生物，余量为二级除盐水；将称重好的酰肼衍生物加入二级除盐水中，搅拌1-2h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温；
S3：碱化膜胺保护剂的制备，称取0.1-30wt％的高分子羧酸聚合物，余量为二级除盐水；将称重好的高分子羧酸聚合物加入二级除盐水中，搅拌2-2.5h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温。
经过碱化膜胺保护剂、有机覆膜剂和散清洗剂三种新型锅炉水处理组合剂的协同使用，可以解决给水端pH值、溶解氧、硅酸根和钠离子不达标等问题；同时解决炉水端炉水指标不稳定的问题，以及过热蒸汽端电导率高和不稳定等问题。
按照锅炉每天24小时连续运行，锅炉给水量以200t/h计，其药剂使用量如下表1所示。
Figure BDA0003594812680000061
表1
使用后关键指标按国际控制，结合厂标进行优化调整，现场采集锅炉相关数据，得到高压锅炉水汽参数如下表2所示。
Figure BDA0003594812680000071
表2
综上，碱化膜胺保护剂的使用可以有效提高给水、蒸汽和凝结水系统的pH；是高效的汽相和凝结水缓蚀剂，有助于控制凝汽器系统中由CO2引起的腐蚀问题；减少回流凝结水中因金属腐蚀产物的影响导致的炉管损害问题。
有机覆膜剂具有除氧功能，可以中和热力除氧后剩余的氧，降低氧腐蚀，保障汽机安全运行；有助于保持锅炉内部、蒸汽和凝结水系统清洁，减少铁和铜的夹带对蒸汽系统和汽机的影响。
分散清洗剂可以消除使用常规磷酸盐药剂带来的负面影响；有效抑制锅内垢和沉积物的生成，防止炉管结垢问题的产生；对硅有良好的增溶性能，通过稳定锅炉水的pH，防止硅的夹带现象，减少聚合硅的产生。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (5)

1.一种多功能锅炉清洗保护组合剂，其特征在于，包括碱化膜胺保护剂、有机覆膜剂和分散清洗剂，所述碱化膜胺保护剂包括0.1-80wt％的α-复合烷基水合物的水溶液，所述有机覆膜剂包括0.1-50wt％的酰肼衍生物的水溶液，所述分散清洗剂包括0.1-30wt％的高分子羧酸聚合物的水溶液。
2.根据权利要求1所述的一种多功能锅炉清洗保护组合剂，其特征在于，所述α-复合烷基水合物的分子通式为：R[(CmHn)o-NH2]p[OH-+H+]HCO3；所述酰肼衍生物的分子通式为:R[NH2-CO-NH2]m；高分子羧酸聚合物的分子通式为：R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p。
3.根据权利要求1所述的一种多功能锅炉清洗保护组合剂，其特征在于，所述分散清洗剂的反应式为：
R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pM→pM[R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p]
R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p+pN→pN[R′(CH2)m(COOH)n-R(CH2)o(COOH)p]
所述有机覆膜剂的反应式为：
R[NH2-CO-NH2]m+O2→N2+CO2+H2O，
R[NH2-CO-NH2]m+CuO/Fe2O3→Cu2O/Fe3O4+N2+H2O。
所述碱化膜胺保护剂的反应式为：
R[(CmHn)o-NH2]p[OH-+H+]HCO3→R[(CmHn)o-NH2]HCO3+H2O。
4.根据权利要求1所述的一种多功能锅炉清洗保护组合剂，其特征在于，溶解所述α-复合烷基水合物、酰肼衍生物和高分子羧酸聚合物的溶液均为二级除盐水。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种多功能锅炉清洗保护组合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：碱化膜胺保护剂的制备，称取0.1-80wt％的α-复合烷基水合物，余量为二级除盐水；将称重好的α-复合烷基水合物二级除盐水中，搅拌2-3h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温；
S2：有机覆膜剂的制备，称取0.1-50wt％的酰肼衍生物，余量为二级除盐水；将称重好的酰肼衍生物加入二级除盐水中，搅拌1-2h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温；
S3：碱化膜胺保护剂的制备，称取0.1-30wt％的高分子羧酸聚合物，余量为二级除盐水；将称重好的高分子羧酸聚合物加入二级除盐水中，搅拌2-2.5h，使固体试剂充分溶解并搅拌均匀并冷却至室温。
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