CN102351326A - 微磷阻垢缓蚀剂配制方法 - Google Patents

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刘文峰
胡新霞
王金明
刘晓民
柴斌
张雷
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Abstract

一种微磷阻垢缓蚀剂配制方法，属于工业循环冷却水处理技术领域。该方法使用的原材料为去离子水、膦羧酸、聚羧酸、锌盐、铜缓蚀剂，其生产原料及重量比为：去离子水25～50份、膦羧酸1～4份、聚羧酸50～60份、锌盐1～3份、铜缓蚀剂1～4份。将上述原料按预定比例在反应釜中进行混合，即可制得所需的微磷阻垢缓蚀剂。本发明所述阻垢缓蚀剂是一种环保节约型产品，生产过程中无“三废”排放，可使工业循环冷却水的浓缩倍率达到5倍以上，节约了大量工业用水，循环水中总磷的排放小于国家最高允许排放浓度的一级标准，从而达到环保节约的目的。

Description

微磷阻垢缓蚀剂配制方法
技术领域
本发明属于工业循环冷却水处理技术领域。
背景技术
工业循环冷却水处理主要是解决工业循环冷却水***中结垢、腐蚀以及微生物危害三个方面的问题。向循环冷却水***中投加阻垢缓蚀剂是最主要的处理方式，目前大多数阻垢缓蚀剂的生产单位和应用单位所生产和应用的阻垢缓蚀剂总磷含量比较高，一般总磷含量在6.8%以上，导致工业循环冷却水中的总磷一般为7～15mg/L，总磷含量较高的阻垢缓蚀剂本身虽属于无毒或低毒的水处理剂，但它们会造成水体的富营养化、水质严重恶化等环境问题。《污水综合排放标准》GB8978—1996对总磷（以P计）最高允许排放浓度的一级标准为0.5mg/L。
目前处理工业循环冷却水的现有技术虽有低磷阻垢缓蚀剂技术,但低磷阻垢缓蚀剂品种不仅比较少，而且其用量比较大，如在公告号为CN1743281A的实施案例1中，所提供的阻垢缓蚀剂的总磷含量虽然比较小，但用量比较大，投加浓度为100mg/L，总磷（以PO4 3-计）虽然仅为0.7mg/L，但是当该水质浓缩至公告号为CN1743281A实施例8中动态模拟试验所提到的4倍时，总磷达到2.8mg/L（以PO4 3-计），以P计则为0.91mg/L，远超过了《污水综合排放标准》GB8978—1996中总磷（以P计）最高允许排放浓度的一级排放标准0.5mg/L。
发明内容
本发明的目的是提供一种微磷阻垢缓蚀剂配制方法，以解决现有技术处理工业循环冷却水结垢、腐蚀、微生物问题时，所排放水中总磷的含量比较高、不符合国家的环保政策要求、不能满足工业循环冷却水的安全稳定运行需要等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是使用的原材料为去离子水、膦羧酸、聚羧酸、锌盐、铜缓蚀剂，其生产原料及重量比为：去离子水25～50份、膦羧酸1～4份、聚羧酸50～60份、锌盐1～3份、铜缓蚀剂1～4份。
可用常规方法制备本发明的阻垢缓蚀剂，将上述原料按预定比例在反应釜中进行混合，混合的环境温度为20-30℃，将去离子水、膦羧酸、聚羧酸、锌盐、铜缓蚀剂按预定的比例混合即可制得所需的微磷阻垢缓蚀剂。
本发明所述的聚羧酸为三元共聚物和四元共聚物，优选为至少一种选自丙烯酸/丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/丙烯磺酸钠/2—甲基—2/—丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/丙烯酸羟丙酯/2—甲基—2/—丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物。其中所述的丙烯酸酯优选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯。
本发明所述的膦羧酸为2—羟基膦酰基乙酸（HPAA）或2—膦酸基丁烷—1，2，4—三羧酸(PBTCA)。
本发明所述的锌盐为硫酸锌或氯化锌。
本发明所述的铜缓蚀剂为苯骈三氮唑或甲基苯骈三氮唑。
本发明所述的微磷阻垢缓蚀剂，因膦羧酸含量较少，可使微磷阻垢缓蚀剂在循环水中的总磷（以P计）小于0.5mg/L，满足《污水综合排放标准》GB8978—1996中对总磷（以P计）的最高容许排放浓度的一级排放标准0.5mg/L。
本发明的微磷阻垢缓蚀剂各组份的作用是：膦羧酸及聚羧酸起阻垢分散作用，阻止碳酸钙垢和悬浮物的沉积；膦羧酸同时兼有一定的缓蚀作用与稳定锌离子的作用。
锌盐起碳钢缓蚀剂的作用。
铜缓蚀剂能以共价键和配位键与铜原子结合，相互交替，形成键状聚合物，在金属表面形成不溶性的保护膜，从而抑制铜及合金的腐蚀，它不但能抑制金属基体上的铜溶解进入水中，而且还能使进入水中的铜离子钝化，防止铜在钢、铝、锌及镀锌铁上的沉积和黄铜的脱锌，此外，对黑色金属也有缓蚀作用。
本发明的微磷阻垢缓蚀剂在工业循环冷却中的应用为按补充水量投加，加量为8～30mg/L，在满足运行浓缩倍率的前提下，同时满足循环水在排放时对总磷(以P计)的最高允许排放浓度一级排放标准为0.5mg/L的要求。
采用本发明的积极效果：所述阻垢缓蚀剂是一种环保节约型微磷阻垢缓蚀剂，生产过程中无“三废”排放，可使工业循环冷却水的浓缩倍率达到5倍以上，节约了大量工业用水，同时实现循环水中总磷的排放小于国家最高允许排放浓度的一级标准，从而达到环保节约的目的。
目前，工业循环冷却水处理中阻垢缓蚀剂的投加浓度一般为8～30mg/L，本发明所提供的微磷阻垢缓蚀剂处理工业循环冷却水时的投加浓度一般为8～30mg/L，并且循环冷却水浓缩至5倍后，循环冷却水的总磷在0.5mg/L（以P计）以下，满足工业循环冷却水处理排放的环保需要。
具体实施方式
下面是本发明原材料不同配比用量，同类原料不同下位品种情况下的具体实施例子：
实施例1
称取10㎏2—膦酸基丁烷—1，2，4—三羧酸(PBTCA)，四元共聚物350㎏，三元共聚物150㎏，苯骈三氮唑10㎏，氯化锌10㎏，去离子水470㎏,配成1000㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配，环境温度20℃。
经检测，该配方总磷含量为0.18%（以PO4 3-计）。
某化工厂循环冷却水***容积为1000m3，循环量为2500m3，换热器材质为TP304，管道为碳钢管道。浓缩倍率5倍，按补水量投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂30mg/L，理论计算总磷含量为0.18%×30×5=0.27mg/L（以PO4 3-计），以P计则为0.09mg/L,远远低于《污水综合排放标准》GB8978—1996中对总磷的最高容许排放浓度0.5 mg/L（以P计）的一级排放标准。
通过长达一年的运行，分析水质指标，阻垢率始终在95%以上，所挂不锈钢TP304试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》GB50050—2007中的相关要求，观察物料温度的变化区间处于正常变化范围，正常运行一年后，打开换热器观察，无垢无腐蚀现象。说明该***投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例2
称取40㎏2—羟基膦酰基乙酸（HPAA），四元共聚物200㎏，三元共聚物400㎏，甲基苯骈三氮唑40㎏，七水硫酸锌30㎏，去离子水290㎏,配成1000㎏。
经检测，该配方总磷含量为0.8%（以PO4 3-计）。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配，环境温度25℃。
某电厂装机容量为300MW×2台，单机循环冷却水***容积为22000m3，循环量为33000m3，凝汽器材质为HSn70—1A，管道为碳钢管道，浓缩倍率6倍，按补水量投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂10mg/L，理论计算总磷含量为0.8%×10×6=0.48mg/L（以PO4 3-计），以P计则为0.16mg/L,远远低于《污水综合排放标准》GB8978—1996中对总磷的最高容许排放浓度0.5mg/L（以P计）的一级排放标准。
通过长达两年的运行，分析水质指标，阻垢率始终在95%以上，所挂HSn70—1A试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》GB50050—2007中的相关要求，真空度、端差均处于正常变化范围，正常运行两年后，打开凝汽器观察，无垢无腐蚀现象。说明该***投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例3
称取20㎏2—羟基膦酰基乙酸（HPAA），四元共聚物300㎏，三元共聚物300㎏，苯骈三氮唑20㎏，七水硫酸锌30㎏，去离子水330㎏,配成1000㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配，环境温度30℃。
经检测，该配方总磷含量为0.36%（以PO4 3-计）。
某发电厂装机容量为600MW×2台，单机循环冷却水***容积为35000m3，循环量为67000m3，凝汽器材质为TP317，冷油器材质为HSn70—1AB，管道为碳钢管道。浓缩倍率6倍，按补水量投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂10mg/L，理论计算磷酸盐含量为0.36%×10×6=0.22mg/L（以PO4 3-计），以P计则为0.07mg/L,远远低于《污水综合排放标准》GB8978—1996中对磷酸盐的最高容许排放浓度0.5mg/L（以P计）的一级排放标准。
通过长达一年的运行，分析水质指标，阻垢率始终在95%以上，所挂TP317试片、HSn70—1AB试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》GB50050—2007中的相关要求，真空度及端差均处于正常变化范围，正常运行两年后，打开凝汽器观察，无垢无腐蚀现象。说明该***投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例4
称取30㎏2—膦酸基丁烷—1，2，4—三羧酸(PBTCA)，四元共聚物280㎏，三元共聚物250㎏，甲基苯骈三氮唑30㎏，氯化锌20㎏，去离子水390㎏,配成1000㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配，环境温度27℃。
经检测，该配方总磷含量为0.53%（以PO4 3-计）。
某化工厂循环冷却水***容积为7000m3，循环量为9000m3，换热器材质主要为TP316，还有一部分换热器为HSn70—1A，管道为碳钢管道，浓缩倍率5.5倍，按补水量投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂15mg/L，理论计算磷酸盐含量为0.53%×15×5.5=0.44mg/L（以PO4 3-计），以P计则为0.14mg/L,远远低于《污水综合排放标准》GB8978—1996中对磷酸盐的最高容许排放浓度0.5mg/L（以P计）的一级排放标准。
通过长达两年的运行，分析水质指标，阻垢率始终在95%以上，所挂TP316试片、HSn70—1A试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》GB50050—2007中的相关要求，观察物料温度的变化区间处于正常变化范围，正常运行两年后，打开凝汽器观察，无垢无腐蚀现象。说明该***投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂运行稳定。
实施案例5
称取20㎏2—膦酸基丁烷—1，2，4—三羧酸(PBTCA)，四元共聚物350㎏，三元共聚物220㎏，苯骈三氮唑10㎏，氯化锌30㎏，去离子水370㎏,配成1000㎏。
将上述原料按比例混合在反应釜中进行复配，环境温度23℃。
经检测，该配方总磷含量为0.34%（以PO4 3-计）。
某化工厂循环冷却水***容积为10000m3，循环量为13000m3，换热器材质主要为TP304，还有一部分换热器为HSn70—1B，管道为碳钢管道，浓缩倍率5倍，按补水量投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂20mg/L，理论计算总磷含量为0.34%×20×5=0.34mg/L（以PO4 3-计），以P计则为0.11mg/L,远远低于《污水综合排放标准》GB8978—1996中对总磷的最高容许排放浓度0.5mg/L（以P计）的一级排放标准。
通过长达两年的运行，分析水质指标，阻垢率始终在95%以上，所挂TP304试片、HSn70—1B试片、碳钢试片的腐蚀率均满足《工业循环冷却水水处理设计规范》GB50050—2007中的相关要求，观察物料温度的变化区间处于正常变化范围，正常运行两年后，打开凝汽器观察，无垢无腐蚀现象。说明该***投加本发明的微磷阻垢缓蚀剂运行稳定。

Claims (1)

1.一种微磷阻垢缓蚀剂配制方法，其特征是使用的原材料为去离子水、膦羧酸、聚羧酸、锌盐、铜缓蚀剂，其生产原料及重量比为：去离子水25～50份、膦羧酸1～4份、聚羧酸50～60份、锌盐1～3份、铜缓蚀剂1～4份；将上述原料按预定比例在反应釜中进行混合，混合的环境温度为20-30℃，即可制得所需的微磷阻垢缓蚀剂。
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