CN115124151A

CN115124151A - 复合缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN115124151A
Application number: CN202211037150.0A
Authority: CN
Inventors: 任兰立; 张建宾; 谢玄; 姚飞飞; 田民格; 王涛; 高琰
Original assignee: Sciengreen Shandong Environment Technology Co ltd
Current assignee: Sciengreen Shandong Environment Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-29
Filing date: 2022-08-29
Publication date: 2022-09-30

Abstract

本发明提供了一种复合缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用，涉及工业循环水处理技术领域，上述复合缓蚀阻垢剂主要由有机磷羧酸缓蚀剂、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸共聚物、唑类、低碳醇和水组成，通过上述原料的协同复配，制得的复合缓蚀阻垢剂具有很好的阻垢和缓蚀作用，有效防止了工业循环水浓缩后机组运行期间凝汽器的结垢、腐蚀现象，同时达到节水目的，所述复合缓蚀阻垢剂可以广泛应用于工业循环水浓缩的缓蚀阻垢处理中。

Description

复合缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及工业循环水处理技术领域，尤其是涉及一种复合缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用。

背景技术

人类日常生活离不开水，工业生产也同样离不开水。随着工业生产的发展，用水量越来越大，特别是我国水资源严重短缺，很多地区已经出现供水不足的现象，因此合理和节约用水已经成为发展工业生产中的一个重要问题。

工业循环水主要用在冷却水系统中，所以也叫循环冷却水。因为工业冷却水占总用水量的90%以上，因此节约用水成为当务之急。目前国家批准的单位发电量的取水量标准已正式实施，其目的在于限制发电厂的取水量，具体规定如下：采取循环冷却水供水系统时单位发电量取水量定额，在单机<300MW/h，为4.80 m3/MW·h，在单机容量≥300MW/h，为3.84 m3/MW·h。因此发电厂的工作重点应在优化冷却水系统的设计和运行，提高循环冷却水的浓缩倍率，可以取得良好的经济效益。但是提高浓缩倍率，会使结垢和腐蚀问题更加突出，这就对循环冷却水处理出水提出了较高的要求。

因此，研究开发出一种复合缓蚀阻垢剂，以防止工业循环水浓缩后机组运行期间凝汽器的结垢、腐蚀现象，同时达到节水目的，变得十分必要和迫切。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合缓蚀阻垢剂，所述缓蚀阻垢剂具有很好的阻垢和缓蚀作用，能够有效防止工业循环水浓缩后机组运行期间凝汽器的结垢、腐蚀现象，同时达到节水目的。

本发明的第二目的在于提供一种所述复合缓蚀阻垢剂的制备方法。

本发明的第三目的在于提供一种所述复合缓蚀阻垢剂的应用，所述复合缓蚀阻垢剂可以广泛应用于工业循环水浓缩的缓蚀阻垢处理中。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供的一种复合缓蚀阻垢剂，所述缓蚀阻垢剂主要由有机磷羧酸缓蚀剂、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸共聚物、唑类、低碳醇和水组成。

进一步的，所述有机磷羧酸缓蚀剂包括2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷。

进一步的，所述丙烯酸共聚物包括丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐共聚物和马来酸-丙烯酸共聚物。

优选地，所述低碳醇包括乙醇。

进一步的，按质量份数计，所述复合缓蚀阻垢剂包括：

2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷20~25份、聚环氧琥珀酸10~15份、聚天冬氨酸8~13份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐共聚物12~18份、马来酸-丙烯酸共聚物12~18份、唑类1~2份、乙醇2~3份和水20~22份。

更进一步的，按质量份数计，所述复合缓蚀阻垢剂包括：

2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷23份、聚环氧琥珀酸13份、聚天冬氨酸10份、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐共聚物15份、马来酸-丙烯酸共聚物15份、唑类1份、乙醇3份和水21份。

本发明提供的一种上述复合缓蚀阻垢剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将各原料混合，制得复合缓蚀阻垢剂。

本发明提供的一种上述复合缓蚀阻垢剂在用于工业循环水浓缩的缓蚀阻垢处理中的应用。

进一步的，所述应用为将复合缓蚀阻垢剂投加入工业循环水中，所述复合缓蚀阻垢剂的加入量为15.0mg/L。

进一步的，所述工业循环水的浓缩倍数为4~4.6倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的复合缓蚀阻垢剂，所述缓蚀阻垢剂主要由有机磷羧酸缓蚀剂、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸共聚物、唑类、低碳醇和水组成，通过上述原料的协同复配，制得的复合缓蚀阻垢剂具有很好的阻垢和缓蚀作用，有效防止了工业循环水浓缩后机组运行期间凝汽器的结垢、腐蚀现象，同时达到节水目的。

本发明提供的复合缓蚀阻垢剂的制备方法，所述制备方法为将各原料混合，制得复合缓蚀阻垢剂。上述制备方法具有加工工艺简单，易于操作的优势。

本发明提供的上述复合缓蚀阻垢剂可以广泛应用于工业循环水浓缩的缓蚀阻垢处理中。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的一个方面，一种复合缓蚀阻垢剂，所述缓蚀阻垢剂主要由有机磷羧酸缓蚀剂、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸共聚物、唑类、低碳醇和水组成。

具体的，阻垢作用表现为：（1）螯合作用：上述复合缓蚀阻垢剂与溶液中的阳离子螯合而降低了溶液中微溶盐的过饱和度，从而抑制了垢的形成。（2）晶格畸变作用：在垢的形成过程中吸附在晶核或微晶上，占据一定的位置，阻碍和破坏了晶体的正常生长，减慢晶体的生长速率，从而减少了垢的形成。（3）抑制作用：在晶体的生长过程中吸附在微晶的活性生长点上，减慢甚至完全抑制了晶体的生长，使微晶不能长大从水中沉淀出来。（4）胶粒分散作用：可吸附在水垢的颗粒表面，显著增加其表面电位。因此，增大了颗粒间的静电排斥，达到分散稳定胶体的作用。

缓蚀作用表现为：（1）氧化作用：能在金属(如碳钢、铜、不锈钢等)表面形成氧化膜，膜厚一般只有几纳米至0.01μm。氧化膜致密，与基础金属结合紧密，比较薄，可以促使金属的氧化速度变得很慢。（2）沉积作用：与水中其他离子或与电极反应产物相结合形成难溶物，沉积在金属表面，减缓腐蚀的进行。这种膜比较厚，可达0.1μm，有时肉眼可见其色晕。对氧化膜是很好的补充，共同保证金属的缓蚀效果。

在本发明的一种优选实施方式中，所述有机磷羧酸缓蚀剂包括2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷。

在本发明的一种优选实施方式中，所述丙烯酸共聚物包括丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐共聚物和马来酸-丙烯酸共聚物。

在本发明的一种优选实施方式中，所述唑类为唑类衍生物，具体为苯并三氮唑。

优选地，所述低碳醇包括乙醇。

在本发明的一种优选实施方式中，按质量份数计，所述复合缓蚀阻垢剂包括：

在上述优选实施方式中，按质量份数计，所述复合缓蚀阻垢剂包括：

本发明中，通过对各组分原料用量比例的进一步调整和优化，从而进一步优化了本发明复合缓蚀阻垢剂的技术效果。

根据本发明的一个方面，一种上述复合缓蚀阻垢剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将各原料混合，制得复合缓蚀阻垢剂。

根据本发明的一个方面，一种上述复合缓蚀阻垢剂在用于工业循环水浓缩的缓蚀阻垢处理中的应用。

在本发明的一种优选实施方式中，所述应用为将复合缓蚀阻垢剂投加入工业循环水中，所述复合缓蚀阻垢剂的加入量选为15.0mg/L。

在本发明的一种优选实施方式中，所述工业循环水的浓缩倍数为4~4.6倍。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。

实施例1~5

一种复合缓蚀阻垢剂，按质量份数计，所述复合缓蚀阻垢剂包括：

组别	2- 磷酸基-1 ， 2 ，4- 三羧酸丁烷	聚环氧琥珀酸	聚天冬氨酸	丙烯酸 -丙烯酸酯- 膦酸 -磺酸盐共聚物	马来酸 -丙烯酸共聚物	唑类	乙醇	水
									实施例 1	20	10	8	12	12	1	2	20
实施例 2	25	15	13	18	18	2	3	22
									实施例 3	21	11	9	13	13	1	3	20
实施例 4	22	14	12	16	16	2	2	21
									实施例 5	23	13	10	15	15	1	3	21

所述复合缓蚀阻垢剂的制备方法包括以下步骤：

将上述各原料混匀，制得复合缓蚀阻垢剂。

实施例6、7以及对比例1~3

组别	2- 磷酸基-1 ， 2 ，4- 三羧酸丁烷	聚环氧琥珀酸	聚天冬氨酸	丙烯酸 -丙烯酸酯- 膦酸 -磺酸盐共聚物	马来酸 -丙烯酸共聚物	唑类	乙醇	水
									实施例 6	18	8	10	10	20	3	1	18
实施例 7	30	18	9	20	10	2	4	19
									对比例 1	23	0	10	15	15	1	3	21
对比例 2	23	13	10	0	15	1	3	21
									对比例 3	23	13	0	15	15	1	1	21

所述复合缓蚀阻垢剂的制备方法同实施例1。

实验例1

为表明本申请制备得到的复合缓蚀阻垢剂具有很好的阻垢和缓蚀效果，现特将实施例1~7以及对比例1~3制备得到的复合缓蚀阻垢剂进行性检测，具体方法如下：

用某电厂相同的不锈钢材质(TP304 0Cr18Ni9Ti)的试验管放入换热系统内测定其污垢热阻、污垢沉积率和腐蚀速率，再在进口和出口分别放入不锈钢、碳钢等试片辅助测定金属的腐蚀速率，从而确定水处理药剂的阻垢和缓蚀性能。

本试验用水为中水，取自某电厂，水质分析数据如下：

注：总硬度以1/2CaCO₃计，钙以Ca²⁺计。

试验过程中控制的工艺条件如下表所示：

循环水量	180L/h	蒸汽温度	99±1℃
				流速	1m/s	保有水量	100L
进口水温	30±2 ℃	浓缩倍数	4.0 左右

监测材质和规格入下表所示：

试验步骤：

本方法主要根据《HG/T 2160-2008 冷却水动态模拟试验方法》中规定的要求来完成。

（一）首先对流量、温度、电导率值等计量仪表进行校正，将清洗好的试验管、挂片正确安装。同时保持各个阀门处于正确的开闭状态。开机时需先开启循环水泵，然后通入蒸汽。

（二）本试验保有水量定为100L，使用电子称准确称量100Kg补水注入水箱内；启动循环水泵，调节流量计，控制流速为180L/h。

（三）进行试验循环水基础投加工作：根据保有水量药剂SGR-0804投加浓度15.0mg/L在水箱中加入缓蚀阻垢剂原液1.5g。

（四）打开冷凝管上冷却水开关，使冷却水在管内不断流动。接通蒸汽炉电源，将2#风机控制档定为自动档（设置入水口水温超过30℃风机自动打开）。

（五）当蒸汽温度达到100℃、冷却水流量控制为180L/h且冷却水进口水温（超过30℃）达到规定值，并稳定6小时后，打开污垢热阻仪，此时装置自动求出R0（清洁管热阻）、Rsi（瞬时污垢热阻），试验正式开始。

（六）从开始后，间隔6小时测定一次水样，测定总硬度、总碱度、电导、pH、浊度、氯离子、聚马等指标，控制控制好加药量，加酸控制循环水中总碱度含量在7.0mmol/L左右；

（七）根据浓缩倍数的要求，需控制浓缩倍数在4.0左右，适时适量的排污。待瞬时热阻值稳定后，停止试验。

试验数据处理：

（一）水处理工作目标：《GB50050—2017工业循环冷却水处理设计规范》标准；

（二）腐蚀率测定结果：

以实施例5为例，试验挂片数据:

（三）结垢率测定结果:

试验不锈钢管数据如表1、2所示:

表1：

表2：

以实施例5为例，试验480h后循环水分析数据如下：

综上，由上述试验可知，当添加本申请复合缓蚀阻垢剂后（15.0mg/L，以补充水量计）可使循环水的浓缩倍率提高到4.52倍左右，且各项指标均（如腐蚀率、污垢热阻值、粘附速率）达到了《工业循环冷却水处理设计规范GB50050-2017》的要求。当试验用水中添加复合缓蚀阻垢剂15mg/L时，可使循环水浓缩倍率提高到4.52倍左右，但考虑现场条件外界灰尘及其它杂质会进入循环水系统的冷却塔中，与在实验室做试验的条件会存在一定差异，从节水和运行安全性两方面综合考虑，在目前补充水水质条件下，建议控制浓缩倍率在4.0倍以内运行比较适宜，从而保证循环水系统的长期稳定运行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述复合缓蚀阻垢剂主要由有机磷羧酸缓蚀剂、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸共聚物、唑类、低碳醇和水组成。

2.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述有机磷羧酸缓蚀剂为2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷。

3.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述丙烯酸共聚物包括丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐共聚物和马来酸-丙烯酸共聚物。

4.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述低碳醇包括乙醇。

5.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，按质量份数计，所述复合缓蚀阻垢剂包括：

6.根据权利要求5所述的复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，按质量份数计，所述复合缓蚀阻垢剂包括：

7.一种根据权利要求1~6任一项所述的复合缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

将各原料混合，制得复合缓蚀阻垢剂。

8.一种根据权利要求1~6任一项所述的复合缓蚀阻垢剂在用于工业循环水浓缩的缓蚀阻垢处理中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用为将复合缓蚀阻垢剂投加入工业循环水中，所述复合缓蚀阻垢剂的加入量为15.0mg/L。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述工业循环水的浓缩倍数为4~4.6倍。