CN115140852B - 一种抑制地热井筒内壁地热流体中碳酸钙垢产生的阻垢剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制地热井筒内壁地热流体中碳酸钙垢产生的阻垢剂,包括由聚马来酸酐、聚天冬氨酸换热聚丙烯酸组成的溶液。所述的溶液中聚马来酸酐、聚天冬氨酸、聚丙烯酸的体积比为(0.5‑1.5):(0.5‑1.5):(3.0‑5.0)。采用本污垢防阻滞剂解决了地热井筒内壁形成碳酸钙垢堵塞井筒的问题,环境污染小。
Description
技术领域
本发明涉及地热水碳酸钙垢防除垢剂,具体地说,涉及一种应用于地热能利用过程中抑制地热井筒内壁地热流体中碳酸钙垢产生的污垢抑制剂。
背景技术
地热能源利用过程中最主要的问题之一是结垢,从而造成井筒堵塞,难以清理。阻垢剂的研究经历了从天然高分子阻垢剂到各种聚合物阻垢剂和人工合成绿色环保型阻垢剂的过程。随着人们环境保护意识的加强,各种化合物阻垢剂也经历了从含磷、低磷到无磷的转变。近年来的研究主要集中在研制新的阻垢剂,以及对已有的各种绿色环保型阻垢剂进行接枝改性以及协同复配等方面。
公开号为CN 105776589 A(2016)的中国专利公开了“一种无磷型绿色环保缓释阻垢剂”,通过合理的设计各物质的配方得到一种缓蚀效果好、耐储存的环境友好型缓蚀剂。
公开号为CN 107325226A(2017)公开了“一种循环水绿色环保阻垢剂”,由水溶液自由基聚合法进行共聚反应,合成出高效无磷的四元共聚物阻垢剂。共聚物的生物降解率很高,属于易生物降解的共聚物,适用于有硬度的水质,同时也是一种绿色环保型阻垢剂,可以从源头上避免对环境造成污染,符合水处理药剂的绿色发展的要求。
公开号为CN 110950441 A(2019)公开了“一种绿色阻垢剂共聚物的制备方法”,该共聚物原料包括质量比为10:(1-3)的聚琥珀酰亚胺和赖氨酸,该共聚物应用于中央空调、冷却塔的循环冷却水系统中进行阻垢。该发明具有优异阻垢分散性能、良好的生物可降解性、环境友好等优点。
公开号为CN 114426523 A(2020)公开了“一种无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法”,该无磷缓蚀阻垢剂具有合成工艺简单,毒性低,对环境无污染,缓蚀阻垢效果优异等特点,在使用浓度为2ppm条件下对碳酸钙的阻垢率达到98%以上;在20mg/L条件下硫酸钡阻垢率达到85%以上,腐蚀速率低于0.05mm/年。
以上研究及专利主要用于工业循环水阻垢,所发明的阻垢剂在高温状态下阻垢效果不够理想,目前针对地热水领域使用温度在100摄氏度以上高温条件下的阻垢剂较少。
公开号为CN 112607874 A(2020)公开了“一种绿色环保缓蚀阻垢剂”,由包括改性聚环氧琥珀酸、氨基酸类缓蚀剂和水等制成,该阻垢剂在高温状态下仍具有较好的阻垢性能,且不会带入磷,具有绿色环保的效果。
公开号为CN 111362429 B(2020)公开了“一种无磷阻垢剂及其制备方法与应用”,所述无磷阻垢剂的原料组成包括一定质量比的淀粉、浓硫酸、过硫酸钾、双氧水、碱法纸浆废液、马来酸酐、丙烯酸羟乙酯、环氧琥珀酸、过硫酸铵及水;其中,淀粉、浓硫酸、过硫酸钾、双氧水、碱法纸浆废液、马来酸酐、丙烯酸羟乙酯、环氧琥珀酸、过硫酸铵及水。该阻垢剂绿色环保,可以应用于油田生产过程中井筒、管线、设备等的防垢,并且该无磷阻垢剂阻垢率高,耐温性较好。
以上专利发明及研究,虽然具有一定的耐温性,但其制备工艺较为复杂,目前还没有将聚马来酸酐、聚天冬氨酸、聚丙烯酸直接复配,应用于高温条件下地热水利用过程中井筒内的防除垢领域。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点,提供一种除垢效率高,并且简单易得,成本较低的用于地热能利用过程中,抑制井筒内地热流体中碳酸钙垢产生的污垢抑制剂。
本发明的一种抑制地热井筒内壁地热流体中碳酸钙垢产生的阻垢剂,包括由聚马来酸酐、聚天冬氨酸换热聚丙烯酸组成的溶液,所述的溶液中聚马来酸酐、聚天冬氨酸、聚丙烯酸的体积比为(0.5-1.5):(0.5-1.5):(3.0-5.0)。
本发明与已有技术相比的技术效果是:
(1)只需加入少量污垢阻滞剂,就可以很好地解决地热能利用过程中的地热井内流体的结垢问题。
(2)阻滞剂中配方中,聚马来酸酐(HPMA)和聚天冬氨酸(PASP)用量较少,主要组分为聚丙烯酸(PAA),成本较低。
(3)环境污染小。阻滞剂中配方中,聚丙烯酸的生物降解性良好,聚马来酸酐无毒、耐高温,可生物降解,三者都是不含磷的绿色环保型阻垢剂。
(4)简单易行,适合工业化应用。
(5)解决了地热井筒内壁地热流体形成的碳酸钙垢,堵塞井筒的问题,促进了地热能源和资源的高效经济开发利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明加以详细说明。
为解决地热能利用过程中井筒内壁地热流体的结垢问题,需要采用污垢阻滞剂。
本发明的一种抑制地热井筒内壁地热流体中碳酸钙垢产生的阻垢剂,包括由聚马来酸酐(HPMA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)组成的溶液。所述的溶液中聚马来酸酐、聚天冬氨酸、聚丙烯酸的体积比为(0.5-1.5):(0.5-1.5):(3.0-5.0)。
本发明的污垢防阻滞剂的配制方法为:将HPMA、PASP、PAA按照比例混合均匀。
本发明的污垢阻滞剂的防除垢作用主要体现在污垢阻滞剂中的HPMA、PASP、PAA可以和钙离子螯合抑制碳酸钙垢的产生,同时破坏碳酸钙的晶格排列方式,使形成的碳酸钙垢体更多地以文石和球霰石的形态存在,进而在水力冲刷作用下更容易脱离井筒内壁而进入水相中随水体流动,不易附着在内壁上形成硬垢。
实施例1
(1)制备聚马来酸酐(HPMA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)所组成的复合阻垢剂,将HPMA、PASP、PAA混合搅拌均匀得到复合阻垢剂,混合溶液中HPMA、PASP、PAA的体积比为1:1:4混合。
(2)将(1)制得的HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂按照12mg/L加入试液中,参照GB/T16632—2019《水处理剂阻垢性能的测定——碳酸钙沉积法》进行静态阻垢实验。测得该HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂对CaCO3的静态阻垢率为97.05%。
实施例2
(1)制备聚马来酸酐(HPMA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)所组成的复合阻垢剂,将HPMA、PASP、PAA混合搅拌均匀得到复合阻垢剂,混合溶液中HPMA、PASP、PAA的体积比为0.5:0.5:5.0。
(2)将(1)制得的HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂按照12mg/L加入试液中,参照GB/T16632—2019《水处理剂阻垢性能的测定——碳酸钙沉积法》进行静态阻垢实验。测得该HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂对CaCO3的静态阻垢率为95.32%。
实施例3
(1)制备聚马来酸酐(HPMA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)所组成的复合阻垢剂,将HPMA、PASP、PAA混合搅拌均匀得到复合阻垢剂,混合溶液中HPMA、PASP、PAA的体积比为0.5:1.5:4.0。
(2)将(1)制得的HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂按照12mg/L加入试液中,参照GB/T16632—2019《水处理剂阻垢性能的测定——碳酸钙沉积法》进行静态阻垢实验。测得该HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂对CaCO3的静态阻垢率为92.68%。
实施例4
(1)制备聚马来酸酐(HPMA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)所组成的复合阻垢剂,将HPMA、PASP、PAA混合搅拌均匀得到复合阻垢剂,混合溶液中HPMA、PASP、PAA的体积比为1.5:1.5:3.0。
(2)将(1)制得的HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂按照12mg/L加入试液中,参照GB/T16632—2019《水处理剂阻垢性能的测定——碳酸钙沉积法》进行静态阻垢实验。测得该HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂对CaCO3的静态阻垢率为82.43%。
实施例5
(1)制备聚马来酸酐(HPMA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)所组成的复合阻垢剂,将HPMA、PASP、PAA混合搅拌均匀得到复合阻垢剂,混合溶液中HPMA、PASP、PAA的体积比为1:1:4。
(2)将(1)制得的HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂按照12mg/L加入试液中,参照GB/T16632—2019《水处理剂阻垢性能的测定——碳酸钙沉积法》进行静态阻垢实验。与实施例1的区别在于测定该复合阻垢剂对碳酸钙的阻垢率时设定温度为150℃。测得该HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂对CaCO3的静态阻垢率为96.63%。
实施例6
(1)制备聚马来酸酐(HPMA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)所组成的复合阻垢剂,将HPMA、PASP、PAA混合搅拌均匀得到复合阻垢剂,混合溶液中HPMA、PASP、PAA的体积比为1:1:4。
(2)将(1)制得的HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂按照12mg/L加入试液中,参照GB/T16632—2019《水处理剂阻垢性能的测定——碳酸钙沉积法》进行静态阻垢实验。与实施例1的区别在于测定该复合阻垢剂对碳酸钙的阻垢率时设定温度为210℃。测得该HPMA、PASP、PAA复合阻垢剂对CaCO3的静态阻垢率为93.27%。
对比例1
(1)本对比例以绿色环保阻垢缓蚀剂PASP进行对比,与实施例6的区别在于采用等量的聚天冬氨酸PASP代替复合阻垢剂。
(2)测得绿色环保阻垢缓蚀剂PASP对CaCO3的静态阻垢率为74.87%。
对比例2
(1)本对比例以绿色环保阻垢缓蚀剂PAA进行对比,与实施例6的区别在于采用等量的聚丙烯酸PAA代替复合阻垢剂。
(2)测得绿色环保阻垢缓蚀剂PAA对CaCO3的静态阻垢率为51.68%。
Claims (1)
1.一种用于地热水利用过程中抑制井筒内壁碳酸钙垢产生的污垢防阻滞剂,其特征在于:包括由聚马来酸酐、聚天冬氨酸和聚丙烯酸组成的溶液,所述的溶液中聚马来酸酐、聚天冬氨酸、聚丙烯酸的体积比为1:1:4,所述的溶液用于210℃高温地热水环境抑制碳酸钙垢的沉积。
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