CN101709473B - 高温水溶性缓蚀剂 - Google Patents

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本发明涉及一种高温水溶性缓蚀剂，属于金属腐蚀与防护技术领域。本发明缓蚀剂由酸、碱、水、有机胺、芳香族唑类组成，先将酸搅拌加热并和有机胺混合，再加入碱和部分水，然后投入芳香族唑类和剩余的水。该种高温水溶性缓蚀剂可以解决一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水在高温使用中腐蚀问题，替代致癌物亚硝酸钠和稀有的钼酸盐，达到《GB50050-2007》标准规定的碳钢设备传热面水侧腐蚀速度应小于0.075mm/a的水平，缓蚀效果好，无污染，成本低。

Description

高温水溶性缓蚀剂
技术领域：
本发明涉及一种金属缓蚀剂，特别涉及一种一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水在高温使用中的金属缓蚀剂，属于金属腐蚀与防护技术领域。
背景技术：
金属作为主要的设备材料在各行业得到广泛应用，金属材料的腐蚀与防护的研究日趋广泛，解决金属材料腐蚀行之有效的办法之一就是应用缓蚀剂来对金属进行保护。
目前，一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水由于其钙、镁及碱度低不易结垢，在节约用水方面得到应用，但是，由于其腐蚀性强而没有引起足够重视，甚至造成严重损失；再者随着温度的升高水中的溶解氧的扩散加快，造成金属腐蚀速度急剧增加，在80℃时腐蚀速度高达3.6mm/a，是目前国家标准的48倍。腐蚀限制了一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水在节约用水方面的广泛应用。为解决一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水在高温使用中出现的问题，有人在水中添加大量的致癌物亚硝酸钠和稀有的钼酸盐，来保护金属设备，避免腐蚀。亚硝酸钠缓蚀效果虽然很好，但由于其毒性和排放引起的污染问题使其应用受到限制；钼是不可再生的战略性物资，国家对稀有金属生产和出口加强管理，致使钼价暴涨，使其应用也受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温水溶性缓蚀剂，该种缓蚀剂可以解决一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水在高温使用中腐蚀问题。
本发明采取的技术方案为：
一种高温水溶性缓蚀剂，由下面重量份比的物质组成：
(1)酸：10～40份；
(2)碱：10～40份；
(3)水：20～60份；
(4)有机胺：10～40份；
(5)芳香族唑类：1～10份。
所述的酸为羟基乙叉二膦酸(HEDPA)、磷酸、氨基磺酸中的任意一种或多种；
所述的碱为氢氧化钾或氢氧化钠；
所述的水包括天然水、去离子水、蒸馏水；
所述的有机胺为十六胺、吗啉、三乙烯二胺、三乙醇胺中的任意一种或多种；
所述的芳香族唑类为巯基苯并噻唑、苯并***、甲基苯并***中的任意一种或多种。
上述一种高温水溶性缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例准确称取酸、碱、水、有机胺、芳香族唑类；
(2)将酸搅拌加热并和有机胺混合；
(3)向上述混合物加入碱和部分水(总水量的50％)，搅拌均匀；
(4)向步骤(3)得到的混合物中投入芳香族唑类搅拌均匀；
(5)加入剩余的水(总水量的50％)，过滤，成品包装。
产品相对密度1.17，1％溶液pH 8～9。
本发明的有益效果是：
该种高温水溶性缓蚀剂可以解决一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水在高温使用中腐蚀问题，替代致癌物亚硝酸钠和稀有的钼酸盐，达到《GB50050-2007》标准规定的碳钢设备传热面水侧腐蚀速度应小于0.075mm/a的水平，缓蚀效果好，无污染，成本低。
具体实施方式
实施例1
一种高温水溶性缓蚀剂，由下面重量份比的物质组成：
(1)酸：羟基乙叉二膦酸40份；
(2)碱：氢氧化钾40份；
(3)水：去离子水60份；
(4)有机胺：十六胺30份；
(5)芳香族唑类：巯基苯并噻唑8份。
上述一种高温水溶性缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例准确称取酸、碱、水、有机胺、芳香族唑类；
(2)将酸搅拌加热并和有机胺混合；
(3)向上述混合物加入碱和部分水(总水量的50％)，搅拌均匀；
(4)向步骤(3)得到的混合物中投入芳香族唑类搅拌均匀；
(5)加入剩余的水(总水量的50％)，过滤，成品包装。
实施例2
一种高温水溶性缓蚀剂，由下面重量份比的物质组成：
(1)酸：磷酸10份、氨基磺酸10份；
(2)碱：氢氧化钠20份；
(3)水：天然水40份；
(4)有机胺：吗啉10份、三乙烯二胺20份；
(5)芳香族唑类：苯并***1份。
上述一种高温水溶性缓蚀剂的制备方法同实施例1。
实施例3
一种高温水溶性缓蚀剂，由下面重量份比的物质组成：
(1)酸：磷酸10份；
(2)碱：氢氧化钠10份；
(3)水：蒸馏水20份；
(4)有机胺：三乙醇胺10份；
(5)芳香族唑类：苯并***2份、甲基苯并***2份。
上述一种高温水溶性缓蚀剂的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明在一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水在高温使用中缓蚀效果试验：
由于工艺要求，化工工艺过程中的某一单元操作必须保证温度恒定，例如山东和上海的两厂家的单元操作分别是在80℃和90℃恒定温度下进行，其保证的办法就是利用恒定的水温来达到工艺要求，用地表水或地下温度下很容易结垢，影响正常生产，因此两厂家分别用一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水来解决结垢问题。但是，一级反渗透除盐水和蒸汽冷凝水由于其钙、镁及碱度低，水中的溶解氧的扩散加快，造成金属腐蚀速度急剧增加，在80℃时腐蚀速度高达3.6mm/a，是目前国家标准的48倍。下面两试验是缓蚀剂投加浓度为500ppm，***中挂入腐蚀试片，检测该缓蚀剂的缓蚀效果。
试验1：本发明缓蚀剂在山东某厂一级反渗透除盐水中的应用见表1、2、3.
表1：***参数
  运行参数   单位   数值
  循环水量   m3/h   4000
  保有水量   m3   1500
  蒸发水量   m3/h   48.35
  排污水量   m3/h   1.37
  补充水量   m3/h   53.72
表2：水质分析
  分析项目   单位   除盐水
  PH   6.98
  电导率   us/cm   42.0
  钙离子   mg/L
  镁离子   mg/L
  总硬度(CaCO3)   mg/L   7.50
  总碱度(CaCO3)   mg/L   4.63
  氯离子   mg/L   16.0
表3：使用效果
  挂片   挂片号   挂入时间   挂前质量   取出时间   挂后质量   腐蚀速度
  碳钢1#   1301   2008.05.08   21.1035g   2008.05.23   21.0755g   0.03072mm/a
  碳钢2#   1302   2008.05.08   21.1346g   2008.05.23   21.1033g   0.03434mm/a
  碳钢3#   1303   2008.05.08   20.7293g   2008.05.23   20.7145g   0.01624mm/a
备注：挂片材质A3、面积28.00cm2。平均腐蚀速度0.02710mm/a，指标优于国家标准。
试验2：本发明在某上海厂蒸汽冷凝水中的应用见表4、5、6、7.
表4：***参数
  运行参数   单位   数值
  循环水量   m3/h   1270
  保有水量   m3   1200
  蒸发水量   m3/h   22.86
  排污水量   m3/h   3
  补充水量   m3/h   27.15
表5：水质分析
  分析项目   单位   蒸汽冷凝水
  PH   8.12
  钙离子   mg/L   1.56
  镁离子   mg/L   0.83
  铁离子   0.18
  总硬度(CaCO3)   mg/L   7.52
  总碱度(CaCO3)   mg/L   100.6
  氯离子   mg/L   14.06
表6：使用效果
  挂片   挂片号   挂入时间   挂前质量   取出时间   挂后质量   腐蚀速度
  碳钢1#   1324   2008.06.17   20.9613g   2008.06.29   20.9531g   0.01125mm/a
  碳钢2#   1325   2008.06.17   21.0652g   2008.06.29   21.0411g   0.03305mm/a
  碳钢3#   1326   2008.06.17   20.7293g   2008.06.29   20.7145g   0.02030mm/a
备注：挂片材质A3、面积28.00cm2。平均腐蚀速度0.02153mm/a，指标优于国家标准。
表7：使用效果
  挂片   挂片号   挂入时间   挂前质量   取出时间   挂后质量   腐蚀速度
  碳钢1#   1366   2008.06.29   21.4477g   2008.07.11   21.4294g   0.02510mm/a
  碳钢2#   1367   2008.06.29   19.4721g   2008.07.11   19.4632g   0.01221mm/a
  碳钢3#   1368   2008.06.29   21.1568g   2008.07.11   21.1488g   0.01097mm/a
备注：挂片材质A3、面积28.00cm2。平均腐蚀速度0.01609mm/a，指标优于国家标准。
附：腐蚀速度计算
B = KG ATD
B——腐蚀速度mm/年
K——3.65×103
G——挂片腐蚀后减少质量，g
T——挂片时间，d
A——挂片面积，cm2(碳钢28)
D——金属密度，g/cm3(碳钢7.92)

Claims (3)

1.一种高温水溶性缓蚀剂，其特征是，它由下面重量份比的物质组成：酸：10～40份；碱：10～40份；水：20～60份；有机胺：10～40份；芳香族唑类：1～10份；
其中所述的酸为羟基乙叉二膦酸、磷酸、氨基磺酸中的任意一种或多种；所述的有机胺为十六胺、吗啉、三乙烯二胺、三乙醇胺中的任意一种或多种；
该种缓蚀剂通过如下步骤制得：
(1)按比例准确称取酸、碱、水、有机胺、芳香族唑类；
(2)将酸搅拌加热并和有机胺混合；
(3)向上述混合物加入碱和一半的水，搅拌均匀；
(4)向步骤(3)得到的混合物中投入芳香族唑类搅拌均匀；
(5)加入剩余的水，过滤，成品包装。
2.按照权利要求1所述的一种高温水溶性缓蚀剂，其特征是，所述的碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
3.按照权利要求1所述的一种高温水溶性缓蚀剂，其特征是，所述的芳香族唑类为巯基苯并噻唑、苯并***、甲基苯并***中的任意一种或多种。
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