專利名稱：硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于石油、化工領(lǐng)域使用的設(shè)備清洗劑，具體地說是一種用于清洗石油化工和煤化工的合成氨低溫甲醇洗單元系統(tǒng)產(chǎn)生的硫酸亞鐵污垢的硫酸亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑，本發(fā)明還提供硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑的制備方法。
背景技術(shù)：
合成氨低溫甲醇洗單元系統(tǒng)設(shè)備及管線在運行中，產(chǎn)生硫化亞鐵(FeS)污垢垢。硫化亞鐵污垢能自燃，與水和空氣發(fā)生氧化還原作用，放出熱量，釋放出易燃有毒的硫化氫(H2S)氣體，對設(shè)備檢修極為不利，存在著重大安全隱患。生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)有硫化亞鐵污垢，會使塔設(shè)備、換熱器及管線內(nèi)徑堵塞或孔徑變小而造成設(shè)備傳質(zhì)、傳熱效率減小，阻力增大，能耗增大，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)的運行。為此，必須采取最有效的化學(xué)清洗方法清洗掉此類污垢。處理清洗硫化亞鐵污垢的常規(guī)方法是采用酸洗，硫酸亞鐵垢與酸反應(yīng)生成硫化氫氣體，反應(yīng)式為:FeS + 2H+ = H2S丨+ Fe2+;酸洗時生成的硫化氫氣體，不但有惡臭味，還有毒，而且易燃易爆，在裝置檢修時設(shè)備中殘留的硫化氫氣體，會使檢修人員發(fā)生中毒，甚至于發(fā)生燃燒爆炸事故。硫化氫氣體在酸洗液中形成硫化氫的水合溶液，此水合溶液腐蝕性極強(qiáng)，能使酸洗緩蝕劑失效，引起鋼鐵的全面腐蝕，能發(fā)生坑蝕和點蝕，將金屬表面腐蝕的凹凸不平，造成嚴(yán)重的酸洗腐蝕事故。酸洗時當(dāng)金屬表面遭受到硫化氫的全面腐蝕時，表面有鱗片狀硫化物沉淀，而在生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備及構(gòu)件遭受到硫化氫腐蝕時，往往在系統(tǒng)的某些死區(qū)有大量的黑色硫化亞鐵腐蝕產(chǎn)物堆積。如果酸洗液的緩蝕劑中添加有硫氰酸鈉，因為硫氰酸鈉含有CN —離子，硫化亞鐵腐蝕產(chǎn)物與CN —作用生成絡(luò)合物，遇空氣后則轉(zhuǎn)化成鐵氰化合物，對金屬設(shè)備也有極強(qiáng)的腐蝕 性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用時不產(chǎn)生硫化氫、除垢速度快的硫酸亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑；本發(fā)明的另一目的在于提供硫酸亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑的制備方法。本發(fā)明提供的清洗劑，清洗、鈍化、漂洗一次完成，對設(shè)備無腐蝕，安全可靠，節(jié)約用水。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種硫化亞鐵污垢中性絡(luò)清洗劑，由下述重量份數(shù)的原料制備:5 8份葡萄糖酸鈉、7 11份水楊酸鈉、20 26份二乙烯三胺五乙酸銨、20 26份乙二胺四乙酸鈉、40 46份丙烯酸-衣康酸共聚物、25 32份聚環(huán)氧琥珀酸鈉、12 15份對羥基苯乙酸鈉、3 7份三乙醇胺、3 7份雙氧水、0.1 0.3份十二烷基硫酸鈉、0.1 0.3份聚二甲基硅油與40 45份水。將上述重量份數(shù)的原料制備成本發(fā)明硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑的方法，其步驟如下:
A、在攪拌條件下，將20 26份二乙烯三胺五乙酸銨、20 26份乙二胺四乙酸鈉、40 46份丙烯酸-衣康酸共聚物和25 32份聚環(huán)氧琥珀酸鈉依次加入到40 45份水中；加料過程中，控制溫度不超過25°C，加完料后在常溫下反應(yīng)60分鐘；而后升溫至30°C，再反應(yīng)60分鐘，再用氫氧化鈉將pH調(diào)為6 7，再反應(yīng)30分鐘，得到第一溶液；
B、在攪拌條件下，將5 8份葡萄糖酸鈉和7 11份水楊酸鈉分別加入到第一溶液中，在常溫下反應(yīng)30分鐘得到第二溶液；
C、在攪拌條件下，將12 15份對羥基苯乙酸鈉、3 7份三乙醇胺、3 7份雙氧水、
0.1 0.3份十二烷基硫酸鈉和0.1 0.3份聚二甲基硅油依次加入到第二溶液中，在常溫下反應(yīng)60分鐘，即得硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑。本發(fā)明硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑是一種化工產(chǎn)品與水的絡(luò)合反應(yīng)得到的絡(luò)合組合物，其外觀為淡黃色液體，比重為1.08 1.18g / cm3。用于清洗時，按照硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑:水為10:100的重量比，將硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑添加到水中，配成中性絡(luò)合清洗液，即可對合成氨裝置低溫甲醇洗單元系統(tǒng)的設(shè)備，進(jìn)行化學(xué)清洗、除去硫化亞鐵污垢。本發(fā)明所用原料的組分主要作用和機(jī)理如下所述:
葡萄糖酸鈉即五羥基己酸鈉:是 一種多羥基羧酸型除垢劑，在絡(luò)合型清洗劑中，對鐵、鈣、銅等離子具有極好的配位能力，并對這些離子的許多鹽類有很好的絡(luò)合作用，它不僅具有清洗除垢的能力，也具有緩蝕作用，而呈現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，在羧酸鹽絡(luò)合劑配方中，可增強(qiáng)絡(luò)合效果。水楊酸鈉也稱鄰羥基苯甲酸鈉:具有防腐和清洗性能。二乙烯三胺五乙酸銨與乙二胺四乙酸鈉:是中性絡(luò)合劑，對鈣、鎂、鐵、硫等成垢離子有很強(qiáng)的絡(luò)合作用，溶解硫化亞鐵污垢效果好，對金屬設(shè)備腐蝕很小，無氫脆和晶間腐蝕，并能和多種絡(luò)合劑和溶劑互溶。丙烯酸-衣康酸共聚物:相對分子量為500 200000，對Fe2+有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，能有效地清洗掉硫化亞鐵污垢，清洗條件溫和，具有很強(qiáng)的絡(luò)合金屬離子的能力。聚環(huán)氧琥珀酸鈉:水溶性高效絡(luò)合劑，具有絡(luò)合多價金屬陽離子的性能，作為清洗分散劑，與硫化物相溶性好，也是一種具有很強(qiáng)清洗能力的絡(luò)合劑，也具有緩蝕作用，與水楊酸鈉和乙二胺四乙酸鈉復(fù)合具有很好的協(xié)同作用。對羥基苯乙酸鈉:是醫(yī)藥中間體，因含有羥基官能團(tuán)，也是一種很好的絡(luò)合劑，對鐵、銅、鈣、鎂離子有很強(qiáng)的絡(luò)合作用。三乙醇胺:作為表面活性劑，能很好地乳化清洗液，增強(qiáng)除垢能力。雙氧水:是一種強(qiáng)氧化劑，用作金屬材質(zhì)的鈍化劑。十二烷基硫酸鈉:具有去污、乳化能力，是一種無毒的陰離子表面活性劑。聚二甲基硅油:作為消泡劑，由于循環(huán)清洗硫化亞鐵污垢時，會產(chǎn)生大量的泡沫，產(chǎn)生霧沫夾帶，而影響化學(xué)清洗的質(zhì)量效果，清洗劑中加入適量的聚二甲基硅油，可以消除由于清洗而引起的泡沫。發(fā)明產(chǎn)品即硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑選擇了多種含不同類型官能團(tuán)的絡(luò)合劑，復(fù)配制成具有協(xié)同效應(yīng)的多羧酸鹽型絡(luò)合劑，能有效地除去硫化亞鐵污垢，且清洗條件溫和，具有很強(qiáng)的絡(luò)合金屬離子的能力；同時也添加了滲透劑和增溶劑等表面活性劑。本發(fā)明產(chǎn)品中不含無機(jī)酸和有機(jī)酸，即清洗液環(huán)境中無氫離子H +，因而不會生成硫化氫氣體。因為在中性絡(luò)合化學(xué)清洗環(huán)境中，中性絡(luò)合清洗液對設(shè)備的金屬材料不會產(chǎn)生各種腐蝕現(xiàn)象，從而避免了因含有清洗用酸或緩蝕劑而生成硫化氫對設(shè)備的腐蝕。采用中性絡(luò)合清洗劑以徹底清除沉積在設(shè)備和管道內(nèi)的硫化亞鐵污垢，并在清洗的同時使設(shè)備表面形成一層牢固而致密的灰黑色保護(hù)膜，防止清洗硫化亞鐵污垢時釋放出硫化氫氣體，保障化工廠安全檢修。從而保證被化學(xué)清洗后的設(shè)備大大提高傳質(zhì)傳熱效率，降低能耗，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。本發(fā)明產(chǎn)品的創(chuàng)新點主要在于:
1、本發(fā)明產(chǎn)品硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑的pH為6 7，不含無機(jī)酸和有機(jī)酸，因此不含氫離子，清洗硫化亞鐵污垢時不產(chǎn)生硫化氫氣體，對設(shè)備無腐蝕，化學(xué)清洗后無需再進(jìn)行中和及鈍化處理，設(shè)備即可投入運行。2、本發(fā)明產(chǎn)品硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑選擇了多種含羥基、胺基、磺酸基與羧酸基等不同類型官能團(tuán)的絡(luò)合劑，復(fù)配成具有協(xié)同效應(yīng)的多羧酸鹽型絡(luò)合劑，能有效地除去硫化亞鐵污垢，清洗條件溫和，具有很強(qiáng)的絡(luò)合鐵離子的能力，對硫化亞鐵污垢去除速度快，除垢率大于98%，腐蝕率小于0.5g/ Cm2.h)。3、傳統(tǒng)的化學(xué)清洗硫 化亞鐵污垢用無機(jī)酸、有機(jī)酸和酸洗緩蝕劑；本發(fā)明的硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑不添加緩蝕劑，徹底消除了因酸洗時緩蝕劑失效、緩蝕劑乳化不均或操作及其它突發(fā)因素對設(shè)備造成的腐蝕；清洗時真正達(dá)到了安全無腐蝕的化學(xué)清洗。本發(fā)明產(chǎn)品的化學(xué)清洗硫化亞鐵污垢的機(jī)理原理等分析如下:
1、硫化亞鐵污垢的化學(xué)成份分析
由于合成氨裝置低溫甲醇洗單元系統(tǒng)中污垢主要是硫化亞鐵污垢，設(shè)備上沉積的硫化亞鐵污垢很致密，顏色為黑色，密度較大。經(jīng)我公司對多家合成氨裝置低溫甲醇洗單元系統(tǒng)中污垢的分析，其主要化學(xué)成份見表I。表I合成氨裝置低溫甲醇洗單元系統(tǒng)中污垢構(gòu)成分析表
權(quán)利要求
1.一種硫化亞鐵污垢中性絡(luò)清洗劑，其特征在于由下述重量份數(shù)的原料制備:5 8份葡萄糖酸鈉、7 11份水楊酸鈉、20 26份二乙烯三胺五乙酸銨、20 26份乙二胺四乙酸鈉、40 46份丙烯酸-衣康酸共聚物、25 32份聚環(huán)氧琥珀酸鈉、12 15份對羥基苯乙酸鈉、3 7份三乙醇胺、3 7份雙氧水、0.1 0.3份十二烷基硫酸鈉、0.1 0.3份聚二甲基硅油與40 45份水。
2.制備權(quán)利要求1所述的硫化亞鐵污垢中性絡(luò)清洗劑的方法，其特征在于步驟如下:A、在攪拌條件下，將20 26份二乙烯三胺五乙酸銨、20 26份乙二胺四乙酸鈉、40 46份丙烯酸-衣康酸共聚物和25 32份聚環(huán)氧琥珀酸鈉依次加入到40 45份水中；加料過程中，控制溫度不超過25°C，加完料后在常溫下反應(yīng)60分鐘；而后升溫至30°C，再反應(yīng)60分鐘，再用氫氧化鈉將pH調(diào)為6 7，再反應(yīng)30分鐘，得到第一溶液； B、在攪拌條件下，將5 8份葡萄糖酸鈉和7 11份水楊酸鈉分別加入到第一溶液中，在常溫下反應(yīng)30分鐘得到第二溶液； C、在攪拌條件下，將12 15份對羥基苯乙酸鈉、3 7份三乙醇胺、3 7份雙氧水、·0.1 0.3份十二烷基硫酸鈉和0.1 0.3份聚二甲基硅油依次加入到第二溶液中，在常溫下反應(yīng)60分鐘，即得硫化亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于石油、化工領(lǐng)域使用的設(shè)備清洗劑，特別是一種用于清洗石油化工和煤化工的合成氨低溫甲醇洗單元系統(tǒng)的硫酸亞鐵污垢中性絡(luò)合清洗劑，它由下述重量份數(shù)的原料制備5～8份葡萄糖酸鈉、7～11份水楊酸鈉、20～26份二乙烯三胺五乙酸銨、20～26份乙二胺四乙酸鈉、40～46份丙烯酸-衣康酸共聚物、25～32份聚環(huán)氧琥珀酸鈉、12～15份對羥基苯乙酸鈉、3～7份三乙醇胺、3～7份雙氧水、0.1～0.3份十二烷基硫酸鈉、0.1～0.3份聚二甲基硅油與40～45份水。它清洗硫化亞鐵污垢時不產(chǎn)生硫化氫氣體,對設(shè)備無腐蝕，具有很強(qiáng)的絡(luò)合鐵離子的能力，去除速度快，除垢率大于98%，化學(xué)清洗后無需再進(jìn)行中和及鈍化處理，設(shè)備即可投入運行。
文檔編號C11D3/22GK103194325SQ201310147449
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者劉志新 申請人:甘肅黑馬石化工程有限公司