CN106854603B - 一种常温磷石膏清洗剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种常温磷石膏清洗剂，主要由有机羧酸类、甘氨酸及其衍生物、分散剂和水按一定比例复配而成，该清洗剂原料均不含磷，环境友好。常温使用，垢的清洗率100%，对常用管道材质如碳钢腐蚀率低于0.1g/m²·h，对PP材质无腐蚀。应用范围广泛，除了用于清洗磷石膏外，还可以用于清洗同时含有有碳酸钙、硅酸钙等的复杂硫酸盐垢。

Description

一种常温磷石膏清洗剂及其应用

技术领域

本发明一种常温磷石膏清洗剂及其应用，属于工业清洗领域，具体的涉及生产磷酸管道中产生的磷石膏结垢清洗，和含有碳酸钙、硅酸钙等复杂的硫酸盐垢清洗。

背景技术

磷矿厂在制备磷酸及从磷矿提炼其他化学元素制备化工产品过程中，均需要硫酸处理，之后物料所流经管道，每天都会沉积结垢，该垢即为块状磷石膏（图1所示，其主要成分为70%左右硫酸钙，其余为Ca、Mg和其他微量金属的磷酸盐及硅酸盐），若几天不洗，就会导致严重堵塞。此类矿厂，管道材质一般为钢塑管，耐酸碱，管道直径200～300mm，长达数千米，几乎需要每天清洗，为了不影响使用，厂家多设置管线一用一备。厂家目前通常采用的办法是在加压加温的条件下酸洗或者“碱煮+酸洗”，这两种办法均不能完全清洗干净，余垢积累到一定程度由人工敲打，费时费力，而且一旦清洗设备温度不够，压力不足，在清洗过程中就会出现更严重的结垢，厚度达70mm以上，而此时再用老办法已无济于事。现有技术中，周华波的《湿法磷酸生产工艺管道结垢的清洗方法》中介绍的“用硫酸钠制取氟硅酸钠母液”作管道清洗方法，但仍需要加温到80℃，而且氟硅酸钠有腐蚀性，不能直接用于金属管道的清洗，对管道材质的使用有一定的限制，并且废液排放后造成工业污染。且未查阅到相关专利介绍此垢的清洗。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种常温磷石膏清洗剂。

本发明采用如下技术方案：

一种常温磷石膏清洗剂，由以下配方组成，有机羧酸类5～15%，氨基酸类1～10%，分散剂 1～5%，其余为去离子水，均以质量分数计。

进一步的，所述的有机羧酸类为聚环氧琥珀酸（相对分子量1000～1700）和羟基乙酸、羟基丙酸、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、马来酸/丙烯酸（MA/AA）共聚物、柠檬酸中的任意两种或多种组合。其中，聚环氧琥珀酸和其他有机羧酸的比例不低于1:1。聚环氧琥珀酸是一种无磷、非氮的“绿色”环保型多元有机羧酸，其对水中的碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、氟化钙和硅垢有良好的阻垢分散性能，阻垢效果优于常用有机膦类物质。经研究发现，其与别的羧酸类物质复配具有良好的协同增效作用，同时聚环氧琥珀酸具有一定的缓蚀作用，是一种多元缓蚀阻垢剂，其生物降解性能好，应用范围广泛，与其它药剂配伍性好。羟基乙酸、羟基丙酸、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、马来酸/丙烯酸（MA/AA）共聚物、柠檬酸都属于羟基羧酸或其盐，对钙、镁离子具有很好的螯合性，对难溶金属垢有螯合剥离的作用。并且经研究发现，采用相对分子量为1000～1700的聚环氧琥珀酸，其阻垢分散性更强。

所述的氨基酸类不包括乙二胺四乙酸及其盐。乙二胺四乙酸二钠及其盐，是传统螯合剂，但它本身生物降解性差，配制过程中溶解度低，清洗过程需要加80℃以上高温才有效果，因此，本发明排除使用此药剂作为原料成分。

所述的氨基酸类为聚天冬氨酸（分子量1000～5000）、天冬酰胺、甘氨酸中的一种、两种或三种组合。这三种氨基酸类物质，具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性。对离子有极强的螯合能力，具有缓蚀与阻垢双重功效，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果，同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。并且经研究发现，采用分子量为1000～5000的聚天冬氨酸，其阻垢缓蚀性更好。

所述的分散剂为N-马来酰-2-氨基乙磺酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中任意一种或两种。N-马来酰-2-氨基乙磺酸是以牛磺酸和马来酸为原料，经过酰胺化、环氧化和阴离子开环聚合得到的，在分子结构中引入磺酸基以提高分散性能，能大大改进助洗性能，也具有可生物降解性，弥补了清洗主剂螯合能力强但分散性较差的缺点。丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，由于分子结构中含有阻垢分散性能好的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等有显著的阻垢作用，防止氧化铁的沉积，尤其对磷酸钙阻垢率高，并且成本低，因此对成分复杂的磷石膏垢清洗中，复配此种分散剂起更好的协同作用。

另外，所述的磷石膏清洗剂，其应用广泛，不仅在磷酸生产管道中产生的磷石膏清洗中，也用于含有碳酸钙、硅酸钙等的复杂硫酸盐垢清洗中。清洗时不需要加温，浸泡洗或者循环洗，除垢率达100%，对管道无腐蚀。清洗后的上层清液可重复利用。

经采用GB/T18175-2014规定的旋转挂片腐蚀仪测试的20号碳钢腐蚀率低于0.1g/g/m²·h，远远低于GB/T25146-2010工业设备化学清洗质量验收规范中规定的腐蚀率2 g/g/m²·h。对PP材质无腐蚀。

与现有技术相比，使用本发明的常温磷石膏清洗剂具有以下优势：

1、未使用传统螯合剂乙二胺四乙酸二钠及其盐，克服其生物降解性差，溶解度低，需要高温才显现清洗效果的缺陷。

2、选择特定配比的聚环氧琥珀酸和其他有机羧酸以及特定的氨基酸类和分散剂的组合得到所述磷石膏常温清洗剂，各组分之间的协同增效作用明显，原料均不含磷，环境友好。尤其是特定分子量的聚环氧琥珀酸与聚天冬氨酸的组合，取得了更明显的协同增效作用。对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有优异的阻垢效果，同时有效防止金属设备的腐蚀，与普通的清洗剂相比，常温使用，垢的清洗率100%，对常用管道材质如碳钢腐蚀率低于0.1g/m2•h，对PP材质无腐蚀。

3、常温清洗，不需要专门的加温加压设备，降低能耗，节约设备成本；除垢率100%，不需要再进行人工敲打，降低管线的损坏率，省时省力。

4、施工简单，不用专门的清洗人员，厂家可自行操作，减少人工成本；安全环保，不造成排放污染。

附图说明

图1块状磷石膏形貌图；

图2 本发明的清洗装置图。

具体实施方式

实施例1：

清洗剂配比：聚环氧琥珀酸（分子量为1500） 7%，葡萄糖酸钠5%，聚天冬氨酸（分子量5000）4%，N-马来酰-2-氨基乙磺酸2%，其余为水；

配液槽：金属或塑料储液槽；

具体操作：在室温下，循环洗，原液， 按图2的方式清洗；

清洗效果：48小时后，管线中厚度50mm的垢，全部成白色稀泥状随液体排出，管线露出本色。

实施例2：

清洗剂配比：聚环氧琥珀酸（分子量为1500）6%，酒石酸钠3%，柠檬酸3%，甘氨酸2%，丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，其余为水；

清洗液容器：塑料或金属储液槽；

具体实操作：在室温下，将25m长的管线拆下，浸入合适尺寸的清洗池中，浸泡72小时，再用水冲洗；

清洗效果：管道中50mm的垢，72小时后，全部成白色稀泥状，管线露出本色。

另外，本发明和现有清洗药剂的浸泡清洗对比如下表1

表1 本发明和现有清洗药剂的浸泡清洗效果对比

备注：清洗液与垢按质量比15:1。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种常温磷石膏清洗剂，其特征在于，由以下配方组成，有机羧酸类5～15%，氨基酸类1～10%，分散剂 1～5%，其余为去离子水，均以质量分数计；所述的有机羧酸类为聚环氧琥珀酸和羟基乙酸、羟基丙酸、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、马来酸/丙烯酸（MA/AA）共聚物、柠檬酸中的任意两种或多种组合，其中，聚环氧琥珀酸和其他有机羧酸的比例不低于1:1；所述的氨基酸类为聚天冬氨酸、天冬酰胺、甘氨酸中的一种、两种或三种组合；所述的氨基酸类不包括乙二胺四乙酸及其盐；所述的聚环氧琥珀酸的相对分子量为1000～1700；所述的分散剂为N-马来酰-2-氨基乙磺酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中任意一种或两种。

2.根据权利要求1所述的常温磷石膏清洗剂，其特征在于，所述的聚天冬氨酸的分子量1000～5000。

3.权利要求1-2中任一项所述的常温磷石膏清洗剂的应用，其特征在于，用于磷酸生产管道中产生的磷石膏清洗，或用于含有碳酸钙、硅酸钙的复杂硫酸盐垢清洗。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，清洗时在常温下，浸泡洗或者循环洗。