專利名稱：一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)藥劑技術(shù)，涉及一種工業(yè)冷卻水系統(tǒng)化學(xué)處理方法用的化學(xué)藥劑，具體地說(shuō)，是一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑，所述處理的循環(huán)冷卻水的鈣硬度為100 300mg/L，堿度為150 400mg/L。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要將工藝物質(zhì)進(jìn)行冷卻，用以帶走工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程不需要的熱量的冷卻用水，稱為冷卻水。由于工業(yè)生產(chǎn)中冷卻水占工業(yè)用水的比例很高，約為 80%。石油化工和冶金等工業(yè)的冷卻水比例在90%左右，而電力工業(yè)冷卻水占總用水量比例甚至高達(dá)99%。因此水冷卻系統(tǒng)是許多工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)流程中必不可少的重要組成部分，如電力，煉油，化工等工業(yè)領(lǐng)域中的許多設(shè)備或裝置都需要設(shè)置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，用來(lái)防止因溫度升高而導(dǎo)致工作效率降低。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)遇到諸如結(jié)垢、腐蝕等問(wèn)題。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的結(jié)垢問(wèn)題主要冷卻水中的碳酸氫鈣ICa(HCO3M2受熱轉(zhuǎn)變成碳酸鈣(CaCo3)沉淀而引起的；碳鋼在冷卻水中的腐蝕是冷卻水的溶解氧碳鋼上的鐵原子之間的電化學(xué)相互作用而引起的。結(jié)垢和腐蝕會(huì)造成冷卻水系統(tǒng)中金屬設(shè)備的破壞，冷卻效果降低，水質(zhì)的污染等問(wèn)題，為防止或減緩結(jié)垢、腐蝕的發(fā)生，冷卻水處理的工程技術(shù)人員通常采取以下化學(xué)方法來(lái)控制碳鋼結(jié)垢和腐蝕
①、通常選擇一些諸如聚磷酸鹽，氨基三亞甲基膦酸(ATMP)，羥基亞乙基二膦酸，的磷系水處理劑，加入到冷卻水中。目前，冷卻水系統(tǒng)多用磷系復(fù)合配方，如多氨基多醚基甲叉膦酸和膦?；人帷Ｗ?0年代初，磷系水處理劑被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水中以來(lái)，因?yàn)槠錈o(wú)毒、低價(jià)及具有好的緩蝕與阻垢性能，目前在水處理中仍占絕對(duì)主導(dǎo)的地位。但是，這些膦酸鹽和磷酸鹽往往是冷卻水中微生物生長(zhǎng)的有效養(yǎng)分，其廢水排放到開(kāi)放水系里容易造成水中赤潮，導(dǎo)致河里魚蝦及微生物因缺氧而大量死亡，造成水體發(fā)黑發(fā)臭。②、鋅鹽亦是一種目前常用的冷卻水緩蝕劑。鋅鹽主要靠Si2+離子起緩蝕作用， 其成膜比較迅速，與其它緩蝕劑如磷酸鹽、有機(jī)膦酸鹽等協(xié)同使用時(shí)，可取得良好的緩蝕效果。由于鋅有毒性，使用濃度必須小于5mg/L。鋅對(duì)魚類和水生生物的毒性比對(duì)人的毒性大，故漁業(yè)水質(zhì)要求為0. lmg/L。另外，系統(tǒng)的pH大于8. 3時(shí)，鋅有產(chǎn)生沉淀的傾向。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推進(jìn)綠色化學(xué)，研究開(kāi)發(fā)性能良好，無(wú)毒無(wú)害無(wú)污染的緩蝕劑是水處理行業(yè)的方向。開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的綠色水處理藥劑，以逐步取代當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大量采用的易產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化和赤潮公害的磷鋅系冷卻水處理化學(xué)藥劑，推進(jìn)綠色化學(xué)藥劑的發(fā)展，積極開(kāi)發(fā)應(yīng)用無(wú)磷無(wú)重金屬及易生物降解的冷卻水處理藥劑，具有重大的意義， 是該技術(shù)領(lǐng)域工程技術(shù)人員的重要的一項(xiàng)研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑， 該碳鋼阻垢緩蝕劑屬于完全無(wú)磷配方，所排放的廢水不會(huì)對(duì)環(huán)境造成富營(yíng)養(yǎng)化污染，同時(shí)使用過(guò)程中不存在生成磷酸垢的危險(xiǎn)，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案是
一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑，其特征在于所述阻垢緩蝕劑由一)、阻垢劑和二)、緩蝕劑組成，一)、阻垢劑和二)、緩蝕劑的組分分別如下 一)、阻垢劑
由水解聚馬來(lái)酸酐與聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物，丙烯酸 /丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯三元共聚物，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物其中的一種或其中幾種組成，優(yōu)選的由水解聚馬來(lái)酸酐與丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物組成，組成阻垢劑的組分物的質(zhì)量百分比為
組分％
水解聚馬來(lái)酸酐45 50
聚丙烯酸12 22
聚甲基丙烯酸12 22
丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物12 22
丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯三元共聚物 12 22 丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物33 38 在實(shí)際應(yīng)用中，所需的阻垢劑的總濃度為6 30mg/L，其中水解聚馬來(lái)酸酐的濃度為 3 15mg/L，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯三元共聚物，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物中的一種的濃度為3 15mg/L，優(yōu)選的為5 10mg/L ； 二 )、緩蝕劑
由草酸或草酸鹽和α-羥基羧酸或其鹽以及硅酸鹽組成，組成緩蝕劑的組分的質(zhì)量百分比為
組分％
草酸或草酸鹽4 7
α -羥基羧酸或其鹽22 沈
硅酸鹽70 74
實(shí)際應(yīng)用中所需草酸或草酸鹽的濃度為0. 5 5mg/L，優(yōu)選的為1 5mg/L，所需的 α -羥基羧酸或其鹽的濃度為1 50mg/L，優(yōu)選的為5 30mg/L，所需的硅酸鹽的濃度為 5 100mg/L，優(yōu)選的為20 50mg/L。所述的碳鋼阻垢緩蝕劑中的草酸或草酸鹽，其中草酸鹽包括草酸鈉，草酸鉀及草酸銨等可溶性鹽類。所述的碳鋼阻垢緩蝕劑中的α -羥基羧酸或其鹽，包括酒石酸及酒石酸鈉/鉀/ 銨，葡萄糖酸及葡萄糖酸鈉/鉀/銨，乳酸及乳酸鈉/鉀/銨，蘋果酸及蘋果酸鈉/鉀/銨。所述的碳鋼阻垢緩蝕劑中的硅酸鹽，具有Nii2O · 1^102或1(20 · IiSiO2W分子結(jié)構(gòu)，其中η的范圍在1 3. 5。優(yōu)選的為η=2. 3 3。所述碳鋼阻垢緩蝕劑適用于處理鈣硬度在100 300mg/L，堿度在150 400mg/L 的循環(huán)冷卻水。本發(fā)明所涉及的原料均為市售工業(yè)產(chǎn)品。
優(yōu)點(diǎn)和有益效果
與目前常用的的阻垢緩蝕劑相比，本發(fā)明的環(huán)境友好碳鋼阻垢緩蝕劑具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的阻垢緩蝕劑制備簡(jiǎn)單，使用方便，用量少，以循環(huán)水量為10000m3/h的冷卻水系統(tǒng)為例，對(duì)其藥劑的消耗量為llkg/h，成本低。有益效果1、本發(fā)明阻垢緩蝕劑屬于完全無(wú)磷配方，所排放的廢水不會(huì)對(duì)環(huán)境造成富營(yíng)養(yǎng)化污染，同時(shí)使用過(guò)程中不存在生成磷酸垢的危險(xiǎn)。2、阻垢緩蝕劑屬于完全無(wú)重金屬配方，所排放的廢水不會(huì)造成任何重金屬污染。3、阻垢緩蝕劑所涉及聚羧酸類聚合物分散劑可生物降解，對(duì)環(huán)境友好。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。實(shí)施例1，2和3中所述的阻垢緩蝕劑，均按照中國(guó)石油化工總公司生產(chǎn)部和發(fā)展部編寫的《冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法》中的“碳酸鈣沉積法”和“旋轉(zhuǎn)掛片失重法”進(jìn)行靜態(tài)阻垢試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，以評(píng)定其靜態(tài)阻垢性能。實(shí)施例1
一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑，由草酸，酒石酸，水解聚合馬來(lái)酸酐，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物，Nii2O · 2.5Si02組成，各組分的質(zhì)量百分比(％)為 草酸5%
酒石酸 18% 水解聚合馬來(lái)酸酐丙烯酸 7%
丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物 5% Na2O · 2. 5Si0254%
各個(gè)組分的濃度分別為草酸=3mg/L，酒石酸=10mg/L，水解聚合馬來(lái)酸酐=4ppm，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物=3mg/L，Na2O · 2. 5Si02=30mg/L,并將上述組分先充分混合，而后投放循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中。上述阻垢緩蝕劑對(duì)碳鋼進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)
配置具有如下特征的合成水Ca2+=I50mg/L(以CaCO3計(jì))，堿度=200mg/L(以CaCO3計(jì))， Mg2+=50mg/L (以 CaCO3 if), Cr=160mg/L, SO廣=180mg/L，pH=8. 6。采用本實(shí)施例的緩蝕阻垢劑和合成水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中控制水溫 46士2°C，運(yùn)行216小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果試片腐蝕速率為0. 012mm/ao采用本實(shí)施例的緩蝕阻垢劑和合成水進(jìn)行靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，碳酸鈣阻垢率為99%。實(shí)施例2
一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑，由草酸，葡萄糖酸，水解聚合馬來(lái)酸酐，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物，Nii2O · 2.5Si02組成，各組分的質(zhì)量百分比(％) 為
草酸4%
葡萄糖酸 20%水解聚合馬來(lái)酸酐丙烯酸 4% 丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物 3% Na2O · 2. 5Si0268%
各個(gè)組分的濃度分別為草酸=3mg/L，葡萄糖酸=15mg/L，水解聚合馬來(lái)酸酐=3mg/L， 丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物=2. 5mg/L，妝20 · 2.5Sih=50mg/L，并將上述組分先充分混合，而后投放冷卻水系統(tǒng)中。上述阻垢緩蝕劑對(duì)碳鋼進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)
配置具有如下特征的合成水Ca2+=I00mg/L(以CaCO3計(jì))，堿度=160mg/L(以CaCO3計(jì))， Mg2+=40mg/L (以 CaCO3 if), Cr=190mg/L, SO廣=500mg/L，pH=8. 5。采用本實(shí)施例的緩蝕阻垢劑和合成水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中控制水溫 45士2°C，運(yùn)行240小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果試片腐蝕速率為0. 015mm/ao采用本實(shí)施例的緩蝕阻垢劑和合成水進(jìn)行靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，碳酸鈣阻垢率為99%。實(shí)施例3
一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑，由草酸，酒石酸，水解聚合馬來(lái)酸酐，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物，Nii2O · 2.5Si02組成，各組分的質(zhì)量百分比(％)為 草酸3%
酒石酸 23% 水解聚合馬來(lái)酸酐 6%
丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物 6% Na2O · 2. 5Si026 2%
各個(gè)組分的濃度分別為草酸=2mg/L，酒石酸=15mg/L，水解聚合馬來(lái)酸酐4mg/L，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物=4mg/L，Na2O · 2. 5Si02=40mg/L,并將上述組分先充分混合，而后投放冷卻水系統(tǒng)中。上述阻垢緩蝕劑對(duì)碳鋼進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)
配置具有如下特征的合成水Ca2+=300mg/L (以CaC03計(jì))，堿度=200mg/L (以CaC03 計(jì))，Mg2+=60mg/L (以 CaC03 計(jì))，Cr=250mg/L, S042_=250mg/L, pH=8. 6。采用本實(shí)施例的緩蝕阻垢劑和合成水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中控制水溫 45士2°C，運(yùn)行216小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果試片腐蝕速率為0. 015mm/ao采用本實(shí)施例的緩蝕阻垢劑和合成水進(jìn)行靜態(tài)阻垢試驗(yàn)，碳酸鈣阻垢率為99%。上述實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3中的緩蝕阻垢藥劑及其對(duì)旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的阻垢緩蝕藥劑因可以減少冷卻水系統(tǒng)中碳鋼發(fā)生腐蝕事故發(fā)生頻率，從而保證冷卻水系統(tǒng)的有效冷卻性能，確保被冷卻設(shè)備的正常運(yùn)行。
權(quán)利要求
1. 一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑，其特征在于所述阻垢緩蝕劑由一)、阻垢劑和二 )、緩蝕劑組成，一)、阻垢劑和二 )、緩蝕劑的組分分別如下 一)、阻垢劑由水解聚馬來(lái)酸酐與聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物，丙烯酸 /丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯三元共聚物，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物其中的一種或其中幾種組成，優(yōu)選的由水解聚馬來(lái)酸酐與丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物組成，組成阻垢劑的組分的質(zhì)量百分比為組分％水解聚馬來(lái)酸酐45 50聚丙烯酸12 22聚甲基丙烯酸12 22 丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物 12 22丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯三元共聚物 12 22 丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物33 38 在實(shí)際應(yīng)用中，所需的阻垢劑的總濃度為6 30mg/L，其中水解聚馬來(lái)酸酐的濃度為 3 15mg/L，聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯三元共聚物，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物中的一種的濃度為3 15mg/L，優(yōu)選的為5 10mg/L ； 二 )、緩蝕劑由草酸或草酸鹽和α-羥基羧酸或其鹽以及硅酸鹽組成，組成緩蝕劑的組分的質(zhì)量百分比為組分％草酸或草酸鹽4 7α-羥基羧酸或其鹽22 沈硅酸鹽70 74實(shí)際應(yīng)用中所需草酸或草酸鹽的濃度為0. 5 5mg/L，優(yōu)選的為1 5mg/L，所需的 α -羥基羧酸或其鹽的濃度為1 50mg/L，優(yōu)選的為5 30mg/L，所需的硅酸鹽的濃度為 5 100mg/L，優(yōu)選的為20 50mg/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的碳鋼阻垢緩蝕劑，其特征在于所述的碳鋼阻垢緩蝕劑中的草酸或草酸鹽，其中草酸鹽包括草酸鈉，草酸鉀及草酸銨可溶性鹽類。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的碳鋼阻垢緩蝕劑，其特征在于所述的碳鋼阻垢緩蝕劑中的α -羥基羧酸或其鹽，包括酒石酸及酒石酸鈉/鉀/銨，葡萄糖酸及葡萄糖酸鈉/鉀/銨， 乳酸及乳酸鈉/鉀/銨，蘋果酸及蘋果酸鈉/鉀/銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的碳鋼阻垢緩蝕劑，其特征在于所述的碳鋼阻垢緩蝕劑中的硅酸鹽，具有Na2O · IiSiO2或K2O · nSi02的分子結(jié)構(gòu)，其中η的范圍在1 3. 5，優(yōu)選的為 η=2. 3 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的碳鋼阻垢緩蝕劑，其特征在于所述碳鋼阻垢緩蝕劑適用于處理鈣硬度在100 300mg/L，堿度在150 400mg/L的循環(huán)冷卻水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的綠色全有機(jī)碳鋼阻垢緩蝕劑，該阻垢緩蝕劑由阻垢劑和緩蝕劑組成，其中阻垢劑由水解聚馬來(lái)酸酐與聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯共聚物，丙烯酸/丙烯酸羥丙酯/丙烯酸甲酯三元共聚物，丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸類共聚物其中的一種或幾種組成，蝕劑由草酸或草酸鹽和α-羥基羧酸或其鹽以及硅酸鹽組成。本發(fā)明的阻垢緩蝕劑具有優(yōu)異的阻垢緩蝕性能，屬于完全無(wú)磷無(wú)金屬的環(huán)境友好全有機(jī)配方，使用本配方所排廢水不會(huì)對(duì)環(huán)境造成富營(yíng)養(yǎng)化污染。
文檔編號(hào)C02F5/10GK102351328SQ20111027482
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者王景塨, 王袖, 王鵬 申請(qǐng)人:天津若澤化學(xué)技術(shù)有限公司