CN116815193A

CN116815193A - 一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂

Info

Publication number: CN116815193A
Application number: CN202310767429.2A
Authority: CN
Inventors: 张恒; 龙国军; 文慧峰; 位承君; 朱涛; 刘永兵; 党志军; 陈钰
Original assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2023-06-27
Filing date: 2023-06-27
Publication date: 2023-09-29

Abstract

本发明公开了一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，属于化学清洗技术领域，本防沉淀剂包括质量百分比3.0％～10.0％的分散剂、3.0％～10.0％的掩蔽剂、3.0％～5.0％助溶剂、0.1％～1.0％的表面活性剂和除盐水。顶排过程中清洗液温度降低加速了沉淀的生成和沉积。顶排过程中，除盐水中加入防沉淀剂，可防止沉淀的产生及沉积，保证清洗效果，避免换热管堵塞事故的发生。

Description

一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂

技术领域

本发明属于化学清洗技术领域，具体涉及一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂。

背景技术

柠檬酸是常用的化学清洗剂，具有溶垢能力强、腐蚀速率低、不含氯离子、清洗残留物易高温分解等优点，在电站锅炉等工业设备化学清洗领域应用广泛。化学清洗过程中，柠檬酸与铁的氧化物反应易生成柠檬酸亚铁沉淀。因此，现有柠檬酸化学清洗工艺中，通常向柠檬酸溶液中加氨调节pH值至3.5～4.0，以解决部分柠檬酸沉淀的问题。然而，采用高浓度柠檬酸清洗高垢量、低水容积设备时，仍然会生成沉淀。柠檬酸亚铁沉淀具有粘附性，易吸附于被清洗的金属表面，严重影响清洗质量，甚至发生换热管堵塞等事故。

柠檬酸化学清洗后期，当清洗液中铁离子接近或超过临界浓度，存在沉淀风险或已经产生沉淀时，通常需进行排酸操作。因柠檬酸化学清洗工艺要求，排酸多采用除盐水顶排的方式进行，因除盐水温度(20～60℃)远低于柠檬酸清洗温度(85～95℃)，顶排过程中清洗液温度降低促进了沉淀的生成和沉积。顶排过程中，除盐水中加入防沉淀剂，可防止沉淀的产生及沉积，避免换热管堵塞事故的发生，同时对已经发生沉积的柠檬酸亚铁具有良好的溶解作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，该防沉淀剂可有效避免柠檬酸化学清洗期间柠檬酸亚铁沉淀的生成及沉积，同时对已经发生沉积的柠檬酸亚铁具有良好的溶解作用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面是提供一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，按质量百分比计，包括：3.0％～10.0％的分散剂、3.0％～10.0％的掩蔽剂、3.0％～5.0％助溶剂、0.1％～1.0％的表面活性剂和余量的除盐水。

作为本发明进一步改进，所述分散剂包括30％～70％聚天冬氨酸和30％～70％聚马来酸酐。

作为本发明进一步改进，所述掩蔽剂包括羟基亚乙基二膦酸、二乙烯三氨五亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三乙酸及二亚乙基三胺五乙酸中的一种或多种。

作为本发明进一步改进，所述助溶剂包括30％～40％EDTA铵盐、30％～40％柠檬酸铵盐、20％～60％氨。

作为本发明进一步改进，所述表面活性剂包括聚氧乙烯脂肪醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚及烷醇酰胺一种或多种。

作为本发明进一步改进，按质量百分比计，包括：5.0～10.0％的分散剂、5.0～10.0％的掩蔽剂、3.0～5.0％助溶剂、0.5～1％的表面活性剂和余量的除盐水。

作为本发明进一步改进，按质量百分比计，包括：3.0～5.0％的分散剂、3.0～5.0％的掩蔽剂、3.0～4.0％助溶剂、0.1～0.5％的表面活性剂和余量的除盐水。

本发明第二方面是提供一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂的使用方法，包括如下步骤：

柠檬酸化学清洗后期，清洗液中铁离子接近或超过临界浓度时，多采用除盐水顶排的方式进行排酸，排酸过程中，向除盐水中加入柠檬酸化学清洗防沉淀剂。

作为本发明进一步改进，加入柠檬酸化学清洗防沉淀剂的浓度为1％～10％。

作为本发明进一步改进，加入柠檬酸化学清洗防沉淀剂的温度为20～95℃。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明的防沉淀剂包括分散剂、掩蔽剂、助溶剂、表面活性剂和除盐水。分散剂作为关键组分用于阻止柠檬酸亚铁晶体间的相互接触及凝聚，抑制晶粒沉积并粘附于被清洗的表面，形成柠檬酸亚铁沉积物。掩蔽剂的主要用于掩蔽溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺。助溶剂主要用于已经沉积于被清洗金属表面的柠檬酸亚铁沉积物的溶解。表面活性剂主要用于降低溶液与柠檬酸亚铁沉积物的接触角，促进助溶剂渗透入柠檬酸亚铁沉积物内部，促进沉积物的溶解。柠檬酸化学清洗后期，清洗液中铁离子接近或超过临界浓度时，存在沉淀风险或已经产生沉淀时，通常需进行排酸操作。该防沉淀剂可抑制柠檬酸亚铁沉淀的生成及沉积，同时对于已经发生沉积的柠檬酸亚铁沉淀具有良好的溶解作用，避免换热管堵塞等事故的发生。可在高铁离子含量、高温、酸性或碱性条件下使用，解决传统防沉淀剂在高铁离子含量、高温情况下效率低、易失活的问题，同时可适应酸性及碱性工况，应用范围较广。

具体实施方式

为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。

本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。

本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。

本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a～b(即a和b),a～c,b～c,或a～b～c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明第一个目的是提供一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，按质量百分比计，包括：3.0％～10.0％的分散剂、3.0％～10.0％的掩蔽剂、3.0％～5.0％助溶剂、0.1％～1.0％的表面活性剂和余量的除盐水。

所述的分散剂用于阻止柠檬酸亚铁晶体间的相互接触及凝聚，抑制晶粒沉积并粘附于被清洗的表面，由30％～70％聚天冬氨酸(PASP)和30％～70％聚马来酸酐(HPMA)组成。

所述的掩蔽剂主要用于掩蔽溶液液中的Fe²⁺、Fe³⁺，由羟基亚乙基二膦酸(HEDPA)、二乙烯三氨五亚甲基膦酸(DTPMP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPS)、氨基三乙酸(NTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)一种或一种以上组成。

所述的表面活性剂用于降低溶液与柠檬酸亚铁沉积物的接触角，促进助溶剂渗透入柠檬酸亚铁沉积物内部，促进沉积物的溶解，由聚氧乙烯脂肪醇醚，烷基酚聚氧乙烯醚、烷醇酰胺一种或一种以上组成。

所述的助溶剂主要用于已经沉积于被清洗金属表面的柠檬酸亚铁沉积物的溶解，包括30％～40％EDTA铵盐、30％～40％柠檬酸铵盐、20％～60％氨。

本发明的原理为：分散剂作为关键组分用于阻止柠檬酸亚铁晶体间的相互接触及凝聚，抑制晶粒沉积并粘附于被清洗的表面，形成柠檬酸亚铁沉积物。掩蔽剂的主要用于掩蔽溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺。助溶剂主要用于已经沉积于被清洗金属表面的柠檬酸亚铁沉积物的溶解。表面活性剂主要用于降低溶液与柠檬酸亚铁沉积物的接触角，促进助溶剂渗透入柠檬酸亚铁沉积物内部，促进沉积物的溶解。

作为具体实施例，按质量百分比计，柠檬酸化学清洗防沉淀剂包括：5.0～10.0％的分散剂、5.0～10.0％的掩蔽剂、2～5.0％助溶剂、0.5～1％的表面活性剂和余量的除盐水。

本发明还提供一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂的使用方法，包括如下步骤：

柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其使用浓度为1％～10％，使用温度为20～95℃。

因柠檬酸化学清洗工艺要求，排酸多采用除盐水顶排的方式进行，因除盐水温度(20～60℃)远低于柠檬酸清洗温度(85～95℃)，顶排过程中清洗液温度降低加速了沉淀的生成和沉积。顶排过程中，除盐水中加入防沉淀剂，可防止沉淀的产生及沉积，保证清洗效果，避免换热管堵塞事故的发生。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

配制8％柠檬酸化学清洗液，氨水调节pH值至3.5，放入含有四氧化三铁垢的金属管样，升温至95℃，静态浸泡20小时后，清洗液中总铁含量达12000mg/L，已超过柠檬酸亚铁沉淀临界浓度，管样表面已沉积部分柠檬酸亚铁，且沉积物不断增加。

在上述清洗液中加入3％的柠檬酸化学清洗防沉淀剂，防沉淀剂由质量百分比10.0％的分散剂、10.0％的掩蔽剂、5.0％助溶剂、0.3％的表面活性剂和74.7％的除盐水组成。分散剂由60％聚天冬氨酸(PASP)和40％聚马来酸酐(HPMA)组成；掩蔽剂为二乙烯三氨五亚甲基膦酸(DTPMP)。助溶剂由30％EDTA二铵盐、40％柠檬酸三铵、30％氨组成。表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。

加入防沉淀剂后，静置1小时，管样表面沉积物溶解，且未见沉淀继续生成。静置24小时后，溶液仍保持清亮状态，未见沉淀析出。

实施例2：

配制8％柠檬酸化学清洗液，氨水调节pH值至3.0，放入含有四氧化三铁垢的金属管样，升温至95℃，静态浸泡16小时后，清洗液中总铁含量达8000mg/L，已超过柠檬酸亚铁沉淀临界浓度，管样表面已沉积部分柠檬酸亚铁，且沉积物不断增加。

在上述清洗液中加入4％的柠檬酸化学清洗防沉淀剂，防沉淀剂由质量百分比10.0％的分散剂、5.0％的掩蔽剂、5.0％助溶剂、0.3％的表面活性剂和79.7％的除盐水组成。分散剂由50％聚天冬氨酸(PASP)和50％聚马来酸酐(HPMA)组成；掩蔽剂为20％羟基亚乙基二膦酸(HEDPA)和80％二乙烯三氨五亚甲基膦酸(DTPMP)。助溶剂由40％EDTA二铵盐、30％柠檬酸三铵、30％氨组成。表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。

实施例3：

将发生柠檬酸亚铁大量沉积并堵塞的金属管段放入10％的柠檬酸化学清洗防沉淀剂溶液中，温度95℃，调节溶液pH值至10.0(模拟柠檬酸化学清洗后冲洗水水质)，静置2小时，金属管内沉积的柠檬酸亚铁全部溶解。继续静置24小时，未见沉淀继续生成。

上述柠檬酸化学清洗防沉淀剂由质量百分比10.0％的分散剂、10.0％的掩蔽剂、5.0％助溶剂、1.0％的表面活性剂和74.0％的除盐水组成。分散剂由30％聚天冬氨酸(PASP)和70％聚马来酸酐(HPMA)组成；掩蔽剂为40％乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPS)和60％氨基三乙酸(NTA)。助溶剂由40％EDTA二铵盐、30％柠檬酸三铵、30％氨组成。表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。

实施例4：

配制8％柠檬酸化学清洗液，氨水调节pH值至3.5，放入含有四氧化三铁垢的金属管样，升温至90℃，静态浸泡20小时后，清洗液中总铁含量达10000mg/L，已超过柠檬酸亚铁沉淀临界浓度，管样表面已沉积部分柠檬酸亚铁，且沉积物不断增加。

在上述清洗液中加入5％的柠檬酸化学清洗防沉淀剂，防沉淀剂由质量百分比3.0％的分散剂、3.0％的掩蔽剂、4.0％助溶剂、0.2％的表面活性剂和89.8％的除盐水组成。分散剂由30％聚天冬氨酸(PASP)和70％聚马来酸酐(HPMA)组成；掩蔽剂为二乙烯三氨五亚甲基膦酸(DTPMP)。助溶剂由35％EDTA二铵盐、30％柠檬酸三铵、60％氨组成。表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。

实施例5：

配制9％柠檬酸化学清洗液，氨水调节pH值至3.4，放入含有四氧化三铁垢的金属管样，升温至93℃，静态浸泡19小时后，清洗液中总铁含量达9000mg/L，已超过柠檬酸亚铁沉淀临界浓度，管样表面已沉积部分柠檬酸亚铁，且沉积物不断增加。

在上述清洗液中加入1％的柠檬酸化学清洗防沉淀剂，防沉淀剂由质量百分比8.0％的分散剂、8.0％的掩蔽剂、3.0％助溶剂、1.0％的表面活性剂和80.0％的除盐水组成。分散剂由70％聚天冬氨酸(PASP)和30％聚马来酸酐(HPMA)组成；掩蔽剂为羟基亚乙基二膦酸。助溶剂由35％EDTA二铵盐、35％柠檬酸三铵、30％氨组成。表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。

实施例6：

将发生柠檬酸亚铁大量沉积并堵塞的金属管段放入6％的柠檬酸化学清洗防沉淀剂溶液中，温度95℃，调节溶液pH值至10.0(模拟柠檬酸化学清洗后冲洗水水质)，静置2小时，金属管内沉积的柠檬酸亚铁全部溶解。继续静置24小时，未见沉淀继续生成。

上述柠檬酸化学清洗防沉淀剂由质量百分比6.0％的分散剂、4.0％的掩蔽剂、3.5％助溶剂、0.5％的表面活性剂和86.0％的除盐水组成。分散剂由60％聚天冬氨酸(PASP)和40％聚马来酸酐(HPMA)组成；掩蔽剂为65％乙二胺四亚甲基膦酸和35％二亚乙基三胺五乙酸。助溶剂由35％EDTA二铵盐、38％柠檬酸三铵、37％氨组成。表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。

上披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims

1.一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其特征在于：按质量百分比计，包括：3.0％～10.0％的分散剂、3.0％～10.0％的掩蔽剂、3.0％～5.0％助溶剂、0.1％～1.0％的表面活性剂和余量的除盐水。

2.根据权利要求1所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其特征在于：所述分散剂包括30％～70％聚天冬氨酸和30％～70％聚马来酸酐。

3.根据权利要求1所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其特征在于：所述掩蔽剂包括羟基亚乙基二膦酸、二乙烯三氨五亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三乙酸及二亚乙基三胺五乙酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其特征在于：所述助溶剂包括30％～40％EDTA铵盐、30％～40％柠檬酸铵盐、20％～60％氨。

5.根据权利要求1所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其特征在于：所述表面活性剂包括聚氧乙烯脂肪醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚及烷醇酰胺一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其特征在于：按质量百分比计，包括：5.0～10.0％的分散剂、5.0～10.0％的掩蔽剂、3.0～5.0％助溶剂、0.5～1％的表面活性剂和余量的除盐水。

7.根据权利要求1所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂，其特征在于：按质量百分比计，包括：3.0～5.0％的分散剂、3.0～5.0％的掩蔽剂、3.0～4.0％助溶剂、0.1～0.5％的表面活性剂和余量的除盐水。

8.权利要求1至7任一项所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8项所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂的使用方法，其特征在于：加入柠檬酸化学清洗防沉淀剂的浓度为1％～10％。

10.根据权利要求8所述的一种柠檬酸化学清洗防沉淀剂的使用方法，其特征在于：加入柠檬酸化学清洗防沉淀剂的温度为20～95℃。