CN104355419A - 一种多功能阻垢缓蚀剂及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集阻垢、除垢、缓蚀、预膜四种功效于一体的阻垢缓蚀剂及其制备方法。该阻垢缓蚀剂为无氮、非磷、钼系配方，由无磷阻垢缓蚀组分、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐、钼酸钠、葡萄糖酸钠复配而成。本药剂避免了磷、亚硝酸盐的使用，降低了钼酸盐的使用，具有高效实用、无毒环保、成本低廉的特点，适用于高盐、高矿化度水质的阻垢缓蚀处理，可广泛应用于冷热循环水、软化水、反渗透等水处理领域以及油田开采领域。

Description

一种多功能阻垢缓蚀剂及其配制方法

技术领域

本发明涉及新型多功能阻垢缓蚀混合物以及该阻垢缓蚀剂在高盐、高矿化度水质中阻垢、缓蚀的方法。

背景技术

在工业水的用途主要有冷热循环用水、工艺用水、锅炉用水和清洗用水等。其中，循环水用量占总用水量的80%，目前采用提高浓缩倍数的方法进行节水。在水循环的过程中，由于水分蒸发导致各类离子、物质的浓缩，循环水的硬度、碱度、pH值随之增高，极易引发设备结垢和腐蚀。另外，为了达到锅炉和工艺用水要求，给水源水需要经过软化水***的处理后才能用于生产，由于受到源水水质的影响，软化水***也存在着不同程度的腐蚀及结垢问题。因此，为了保护生产设备及管道，在实际生产中通常以投加阻垢缓蚀剂的方式来减缓结垢腐蚀现象的产生。在油田开采中，通过向油藏注水的方式保证采收率和开采速度，为了防止因结垢而造成的地层、管线的堵塞，投加阻垢缓蚀剂以达到阻垢、除垢、缓蚀的作用。

阻垢缓蚀剂近年来迅速发展，由单组分配方发展到现在的复合配方，利用协同作用，本着环保、高效、经济的原则，将一系列的阻垢剂、缓蚀剂进行了复合，将设计出的多功能阻垢缓蚀剂广泛应用于各类工业生产中。新型多功能水处理剂致力于减少钼酸盐等昂贵药剂以及亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐等危害环境物质的使用，在提高阻垢缓蚀效果的同时更加注重经济和环保。但是，缺陷是针对不同用水***需要投加不同配方药剂，增加了使用的复杂度，统一性和便利性稍差。

申请号为201210072475的中国发明专利申请文件中公开了一种用于循环冷却***的低磷阻垢缓蚀剂，又有申请号为201210435057的中国发明专利公开了一种用于密闭循环软化水处理***的含亚硝酸盐的阻垢缓蚀剂。两种水处理剂都存在以下两个缺陷：1）不能完全避免磷和亚硝酸盐的使用；2）不能普遍适用于不同的水处理***。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种多功能阻垢缓蚀剂，高效实用、经济环保、稳定性好，使用范围广，适用于冷热循环水、软化水、油田注水、锅炉水等水质运行环境，也可用于反渗透膜、纳滤膜、超滤膜等膜分离***中。

实现本发明的技术方案为：提供一种阻垢缓蚀剂，包括无磷阻垢缓蚀组分、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐、钼酸钠、葡萄糖酸钠，其中无磷阻垢缓蚀组分为聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸的一种或两种。

上述的阻垢缓蚀剂，所述组分及质量份数比为：聚天冬氨酸7~14份；甲基苯并三氮唑0.5~1份；水解聚马来酸酐2份；钼酸钠2~4份；葡萄糖酸钠10~20份。

上述的阻垢缓蚀剂，所述组分及质量份数比为：聚环氧琥珀酸8~16份；甲基苯并三氮唑0.5~1份；水解聚马来酸酐2份；钼酸钠2~4份；葡萄糖酸钠10~20份。

上述的阻垢缓蚀剂，所述组分及质量份数比为：聚天冬氨酸3~6份；聚环氧琥珀酸5~10份；甲基苯并三氮唑0.5~1份；水解聚马来酸酐2份；钼酸钠2~4份；葡萄糖酸钠10~20份。

本发明针对工业用水***易发生结垢腐蚀的问题，提供一种用于循环水、软化水、反渗透、油田注水等***中的阻垢缓蚀剂，有效地缓解了工业水***中的结垢、腐蚀问题，极大地延长了设备和管道的使用寿命，节约运行成本。

本发明的有益效果：

本发明阻垢缓蚀剂为无氮、非磷、钼系配方，由无磷阻垢缓蚀组分、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐、钼酸钠、葡萄糖酸钠组合复配而成，配方成分具有明显的协同增效作用。该配方环境污染风险低，并且由于减少了钼酸钠的使用量而有效降低了水处理成本。

本发明所述无磷阻垢缓蚀组分为聚天冬氨酸（PASP）和聚环氧琥珀酸（PESA）的一种或两种。本组分是一种环境友好型药剂，生物可降解性好，代谢产物无二次污染危害，并且具有良好的阻垢性能，尤为适用于高碱、高盐水系。

本发明中，甲基苯并三氮唑（TTA）是一种缓蚀剂和防锈剂。TTA吸附于金属和金属合金表面，形成致密保护膜，能有效抵抗氧化作用以保护仪器设备。

水解聚马来酸酐是一种阻垢缓蚀成分，不仅能够抑制水垢生成、剥离老垢，还具有一定的缓蚀效果，与其他组分复配可有效提高缓蚀效率。该组分能与水中的钙、镁等离子螯合，使其以螯合物形式稳定在水中，同时能够促进沉淀物的晶格畸变，提高淤渣的流动性。低剂量使用该成分即可获得高阻垢效能，主要用于工业冷热循环水、锅炉软化水等***的水处理。

钼酸钠是一种毒性较低、成本较高的缓蚀剂，能在金属表面形成致密保护膜以有效抑制点蚀发生。为了降低水处理成本，使用钼酸钠时常加入葡萄糖酸盐、苯并三氮唑、聚磷酸盐等与其进行复配，不仅降低钼酸钠的用量，还能有效提高缓蚀效果。钼酸钠热稳定性高，可用于局部过热及热流密度高的***。

葡萄糖酸钠是一种成本低廉、可生物降解性强、环境污染风险低的缓蚀阻垢成分，对钙、镁、铁盐具有很强的络合能力，其中对三价铁有很好的螯合作用，与钼、硅、磷、钨等各类配方复配时产生明显的协同效应，缓蚀效果大幅提升。与一般缓蚀剂不同，葡萄糖酸钠的缓蚀效果随温度的升高而增强，这一特性弥补了一般缓蚀剂在高温水系中缓蚀效能降低的缺陷，进而扩大了复合配方的适用范围，使得本配方更加适合热流密度高的循环水***。

本发明化学稳定及热稳定性高，抗氧化能力强，阻垢缓蚀效果明显，能够延长仪器设备的使用寿命，从而间接节省了设备维修的成本，降低了停产带来的经济损失，避免了工业生产上的极大隐患。

本发明所述复合配方避免了磷、亚硝酸盐的使用，并且降低了钼酸盐的使用，具有无毒环保、成本低廉的特点。

本发明配方中各组分协同作用，对水质、水温波动有较强的耐受能力，给水pH值在5~10范围内能有效的控制无机物结垢，根据水质情况调整投加量可用于软化水、循环水、反渗透、油田注水等不同***中的水处理。

具体实施方法

本发明提供一种上述阻垢缓蚀剂的制备方法，具体为：向反应釜注入一定量的去离子水，同时按配比加入聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐、葡萄糖酸钠，恒温35℃下搅拌混合；按配比依次加入钼酸钠、甲基苯并三氮唑，加热至55℃后，伴随搅拌持续反应60分钟；停止加热，继续搅拌30分钟；静置30分钟，打开排气阀，将药液过滤后包装成桶即可得到本阻垢缓蚀剂成品。

实施例1：

称取聚天冬氨酸10.5kg、水解聚马来酸酐3kg、葡萄糖酸钠15kg、钼酸钠3kg、甲基苯并三氮唑0.75kg；按上述制备方法制得阻垢缓蚀剂编号R1。

实施例2：

称取聚环氧琥珀酸12kg、水解聚马来酸酐3kg、葡萄糖酸钠15kg、钼酸钠3kg、甲基苯并三氮唑0.75kg；按上述制备方法制得阻垢缓蚀剂编号R2。

实施例3：

称取聚天冬氨酸4.5kg、聚环氧琥珀酸7.5kg、水解聚马来酸酐3kg、葡萄糖酸钠15kg、钼酸钠3kg、甲基苯并三氮唑0.75kg；按上述制备方法制得阻垢缓蚀剂编号R3。

实施例4：

称取聚天冬氨酸4.5kg、聚环氧琥珀酸7.5kg、水解聚马来酸酐3kg、葡萄糖酸钠15kg、钼酸钠2kg、甲基苯并三氮唑0.75kg；按上述制备方法制得阻垢缓蚀剂编号R4。

实施例阻垢缓蚀剂使用性能研究：

试验水质条件如下表1所示。

表1.模拟废水水质指标

试验方法：1）将一定量的模拟废水置于动态试验装置中，在60℃水温条件下进行废水循环；2）控制补水流量，保持装置内水位恒定，置入碳钢片，加入15mg/L的阻垢缓蚀剂进行试验。

连续运行150h，定时测定总硬度和总碱度，试验终点取出碳钢试片。根据水流量、热介质温度检测、进出水口的温度差等参数计算出阻垢率。根据试片质量变化计算出腐蚀速率。通过对比空白试验和加药试验中的碳钢片的质量损失，计算缓蚀率。

试验结果如下表2所示。

表2. 阻垢缓蚀剂使用性能研究结果

Claims (7)

1.本发明提供一种阻垢缓蚀剂，其特征在于：该阻垢缓蚀剂组成为无磷阻垢缓蚀组分、甲基苯并三氮唑、水解聚马来酸酐、钼酸钠、葡萄糖酸钠。

2.根据权利要求1所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述无磷阻垢缓蚀组分为聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸的一种或两种。

3.根据权利要求1或2所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于，组分及其质量配比为：聚天冬氨酸7~14份；甲基苯并三氮唑0.5~1份；水解聚马来酸酐2份；钼酸钠2~4份；葡萄糖酸钠10~20份。

4.根据权利要求1或2所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于，组分及其质量配比为：聚环氧琥珀酸8~16份；甲基苯并三氮唑0.5~1份；水解聚马来酸酐2份；钼酸钠2~4份；葡萄糖酸钠10~20份。

5.根据权利要求1或2所述的阻垢缓蚀剂，其特征在于，组分及其质量配比为：聚天冬氨酸3~6份；聚环氧琥珀酸5~10份；甲基苯并三氮唑0.5~1份；水解聚马来酸酐2份；钼酸钠2~4份；葡萄糖酸钠10~20份。

6.根据权利1或2所述的阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，具体为：按配比依次加入聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐、葡萄糖酸钠，钼酸钠、甲基苯并三氮唑，持续搅拌一定时间后静置即得本阻垢缓蚀剂。

7.权利要求1或2所述的阻垢缓蚀剂应用在冷热循环水、软化水、油田注水、锅炉水等水质运行环境以及反渗透膜、纳滤膜、超滤膜等膜分离***中。