CN111441058A - 一种除垢除锈缓蚀预膜剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于清洗剂技术领域，本发明提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂，包含如下重量份的组分：无机酸80～100份、有机酸化剂1.1～3.1份、分散剂2～4份、预膜剂0.8～2.3份、表面活性剂0.15～0.45份、缓蚀剂1.3～3.7份。本发明还提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂的制备方法以及除垢除锈缓蚀预膜剂在除垢、缓蚀和预膜方面的应用。本发明的除垢除锈预膜剂，避免了常规清洗预膜时先清洗除垢后排掉清洗液，然后用水冲洗设备，最后再次加入水和预膜剂预膜的繁琐弊端，降低了生产成本和对环境的污染，提高了工作效率。本发明的产品能快速溶解各种设备中结生的碳酸盐水垢、碳硅硫混合水垢、氧化铁垢。

Description

一种除垢除锈缓蚀预膜剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及清洗剂技术领域,尤其涉及一种除垢除锈缓蚀预膜剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前国内清洗除垢剂只是单一的清洗除锈、单一的除垢或者单独的预膜，除锈、除垢、预膜要分别进行，操作繁琐。例如常规清洗操作方法清洗某些设备为：除垢清洗→水冲洗→预膜→水冲洗→维护保养。因此，得到一种同时具备除垢除锈缓蚀预膜效果并且进一步提高其效果的试剂能够减少操作步骤，节省清洗用水，节省成本，提高效率，对企业设备及时恢复生产具有很大的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种除垢除锈缓蚀预膜剂及其制备方法和应用。本发明的预膜剂在强酸性条件下一次性完成清洗除垢、金属预膜，除垢速度快、预膜效果好，节约能源。本发明的除垢除锈预膜剂避免了常规清洗预膜时先清洗除垢后排掉清洗液，然后用水冲洗设备，最后再次加入水和预膜剂预膜的繁琐弊端，降低了生产成本和对环境的污染，提高了工作效率。本发明的产品能快速溶解各种设备中结生的碳酸盐水垢、碳硅硫混合水垢、氧化铁垢，对铸铁、碳钢、铜、铜合金均具有良好的除垢除锈预膜的优良效果，提高设备利用率，可用于工业中的石油化工、发电、制药、制冷等。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂，包含如下重量份的组分：
Figure BDA0002498654870000011
作为优选，所述无机酸为盐酸、硝酸和硫酸中的任意一种或几种，所述有机酸化剂为己二酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、丙烯酸、氨基磺酸、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、柠檬酸铵、苹果酸、己二酸、甲酸钠、羟基乙酸和醋酸中的任意一种或几种。
作为优选，所述分散剂为聚丙烯酸、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物和丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物中的任意一种或几种。
作为优选，所述预膜剂为谷氨酸、柠檬酸铈、柠檬酸镧和植酸钠中的任意一种或几种。
作为优选，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚的任意一种或几种。
作为优选，所述缓蚀剂为苯并三氮唑胺、巯基苯并三氮唑胺、苯扎溴铵、乌洛托品、硫脲、十二烷基二甲基氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵和十二烷基三甲基氯化铵中的任意一种或几种。
本发明还提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、部分无机酸和缓蚀剂进行混合，得到第一混合物；
2)将第一混合物和表面活性剂进行混合，得到第二混合物；
3)将第二混合物和剩余的无机酸进行混合，得到第三混合物；
4)将第三混合物和分散剂进行混合，得到第四混合物；
5)将第四混合物、有机酸化剂和预膜剂进行混合，即得除垢除锈缓蚀预膜剂。
作为优选，步骤1)所述水和部分无机酸的重量比为35～45:45～55，所述混合的时间为20～40分钟，步骤2)所述混合的时间为5～15分钟，步骤3)所述混合的时间为5～15分钟，步骤4)所述混合的时间为5～15分钟，步骤5)所述混合的时间为40～80分钟，步骤1)所述部分无机酸与步骤3)所述剩余的无机酸的重量比为45～55:35～45。
本发明还提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂在除垢、缓蚀和预膜方面的应用。
作为优选，所述除垢为除去碳酸盐水垢、碳酸盐硅酸盐硫酸盐混合垢和氧化铁垢；所述预膜为在金属表面增厚0.45～0.55μm。
本发明的有益效果包括以下几点：
1)本发明的产品为淡黄色或棕红色液体，产品总酸度≥10％，不燃不爆，低毒，使用后可完全生物降解。
2)本发明的产品能一步法快速溶解各种设备中结生的碳酸盐水垢、碳硅硫混合水垢、氧化铁垢，对铸铁、碳钢、铜、铜合金均具有良好的除垢除锈预膜效果。除垢快速彻底，无腐蚀，节省能源，预膜效果牢固，使用安全方便，产品性能完全能够满足《工业设备化学清洗质量标准HG/T2387-2007》，提高设备利用率。
附图说明
图1为实施例1的除垢除锈缓蚀预膜剂清洗设备后金属表面的一层彩晕色。
图2为实施例2的除垢除锈缓蚀预膜剂清洗设备后金属表面的一层彩晕色。
具体实施方式
本发明提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂，包含如下重量份的组分：
Figure BDA0002498654870000031
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜剂的制备原料包含80～100份无机酸，优选为85～95份，进一步优选为88～92份。
本发明所述无机酸优选为盐酸、硝酸和硫酸中的任意一种或几种，进一步优选为盐酸，所述无机酸的质量分数优选为3～9％，进一步优选为3～6％。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜剂的制备原料包含1.1～3.1份有机酸化剂，优选为1.5～2.5份，进一步优选为2份。
本发明所述有机酸化剂优选为己二酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、丙烯酸、氨基磺酸、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、柠檬酸铵、苹果酸、己二酸、甲酸钠、羟基乙酸和醋酸中的任意一种或几种，进一步优选为柠檬酸、柠檬酸钠和酒石酸，所述柠檬酸、柠檬酸钠和酒石酸的重量比优选为5～15:3～8:3～8，进一步优选为8～12:5～7:5～7。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜剂的制备原料包含2～4份分散剂，优选为2.5～3.5份，进一步优选为3份。
本发明所述分散剂优选为聚丙烯酸、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物和丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物中的任意一种或几种，进一步优选为丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物和丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物，所述丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物和丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物的重量比优选为1～2:1～2，进一步优选为1:1。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜剂的制备原料包含0.8～2.3份预膜剂，优选为1.0～2.0份，进一步优选为1.5份。
本发明所述预膜剂优选为谷氨酸、柠檬酸铈、柠檬酸镧和植酸钠中的任意一种或几种，进一步优选为柠檬酸铈和柠檬酸镧，所述柠檬酸铈和柠檬酸镧的重量比优选为5～15:3～8，进一步优选为8～12:4～6。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜剂的制备原料包含0.15～0.45份表面活性剂，优选为0.2～0.4份，进一步优选为0.3份。
本发明所述表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚的任意一种或几种，进一步优选为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚，所述十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚的重量比优选为1～2:1～2:1～2，进一步优选为1:1:1。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜剂的制备原料包含1.3～3.7份缓蚀剂，优选为1.8～3.2份，进一步优选为2.3～2.8份。
本发明所述缓蚀剂优选为苯并三氮唑胺、巯基苯并三氮唑胺、苯扎溴铵、乌洛托品、硫脲、十二烷基二甲基氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵和十二烷基三甲基氯化铵中的任意一种或几种，进一步优选为苯并三氮唑胺、巯基苯并三氮唑胺、苯扎溴铵、乌洛托品和硫脲，所述苯并三氮唑胺、巯基苯并三氮唑胺、苯扎溴铵、乌洛托品和硫脲的重量比优选为1～5:3～8:3～8:3～8:3～8，进一步优选为3～4:5～7:5～7:5～7:5～7。
本发明还提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、部分无机酸和缓蚀剂进行混合，得到第一混合物；
2)将第一混合物和表面活性剂进行混合，得到第二混合物；
3)将第二混合物和剩余的无机酸进行混合，得到第三混合物；
4)将第三混合物和分散剂进行混合，得到第四混合物；
5)将第四混合物、有机酸化剂和预膜剂进行混合，即得除垢除锈缓蚀预膜剂。
本发明步骤1)所述水和部分无机酸的重量比优选为35～45:45～55，进一步优选为37～40:48～52，所述混合的时间优选为20～40分钟，进一步优选为25～35分钟。
本发明步骤1)所述混合优选为水和部分无机酸混合均匀后再加入缓蚀剂，所述混合优选在搅拌条件下进行。
本发明步骤2)所述混合的时间优选为5～15分钟，进一步优选为8～12分钟。
本发明步骤3)所述混合的时间优选为5～15分钟，进一步优选为8～12分钟，步骤1)所述部分无机酸与步骤3)所述剩余的无机酸的重量比优选为45～55:35～45，进一步优选为48～52:38～42。
本发明步骤4)所述混合的时间优选为5～15分钟，进一步优选为8～12分钟，步骤5)所述混合的时间优选为40～80分钟，进一步优选为50～70分钟。
本发明还提供了一种除垢除锈缓蚀预膜剂在除垢、缓蚀和预膜方面的应用。
本发明所述除垢优选为除去碳酸盐水垢、碳酸盐硅酸盐硫酸盐混合垢和氧化铁垢；所述预膜优选为在金属表面增厚0.45～0.55μm，进一步优选为0.5μm。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜剂的使用方法优选为水和除垢除锈缓蚀预膜剂的混合物在配液箱配制完成后加入到被清洗设备进行除垢除锈缓蚀预膜处理，所述混合物中，水和除垢除锈缓蚀预膜剂的重量比优选为90～110:3～8，进一步优选为100:5～7，所述加入到被清洗设备优选为加满。
本发明所述被清洗设备较大时，为了方便加入混合物，优选用水泵注入，本发明为了提高除垢除锈缓蚀预膜效果，当被清洗设备的水垢厚度较厚时，适当增加预膜剂的用量。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜处理优选为室温条件下反应，所述室温条件下反应的时间优选8～10小时，进一步优选9小时，所述除垢除锈缓蚀预膜处理还可以优选为40～50℃下反应，所述40～50℃下反应的时间优选2～3小时，进一步优选2.5小时，
本发明所述被清洗设备较大时，为了提高除垢除锈缓蚀预膜效果和效率，优选采用泵循环清洗。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜处理完成后优选排去废液，用清水冲洗设备至pH≥6.0。
本发明所述除垢除锈缓蚀预膜处理在强酸性条件下一次性完成清洗除垢、金属预膜，除垢速度快、预膜效果好，节省能源，避免了常规清洗预膜需要先清洗除垢然后再另行金属预膜的繁琐方法，大大节省了清洗用水以及缩短了清洗时间，提高了设备利用率，给企业设备及时恢复生产带来很大的经济效益。
本发明所述在除垢、缓蚀和预膜方面的应用优选为工业中的石油化工、发电、制药、制冷等领域。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在搅拌条件下将39.9kg水与51kg盐酸混合均匀后加入0.3kg苯并三氮唑胺、0.5kg巯基苯并三氮唑胺、0.5kg苯扎溴铵、0.5kg乌洛托品和0.5kg硫脲反应30分钟；然后在搅拌条件下加入0.1kg十二烷基苯磺酸钠、0.1kg脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1kg壬基酚聚氧乙烯醚，反应10分钟；再加入40kg盐酸反应10分钟后加入1.5kg丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、1.5kg丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物，反应10分钟后最后加入1kg柠檬酸、0.5kg柠檬酸钠、0.5kg酒石酸、1kg柠檬酸铈、0.5kg柠檬酸镧，反应60分钟后即得除垢除锈缓蚀预膜剂。用25kg塑料桶包装贮存，于避光通风处保存。
除垢除锈缓蚀预膜剂的使用方法为：首先在反应釜上部开启排气孔；在配液箱里按照本产品4公斤、水100公斤的质量比进行添加，搅拌溶解后加入到反应釜，直到将反应釜加满后浸泡10小时，最后排去废液，用清水冲洗设备至pH≥6.0。
实施例1所得产品的溶垢效果：碳酸盐溶垢率100％、碳酸盐硅酸盐硫酸盐混合垢95％、氧化铁垢溶垢率100％。预膜效果：清洗后金属表面有一层彩晕色，金属表面增厚在0.45μm，且有增重现象，这就说明金属表面具有很好的预膜效果。缓蚀效果：对于精度为±0.1mm的Ⅰ型试片50×25×2mm3，g/片的增重分别为：A3碳钢+0.0162、黄铜+0.0146、紫铜+0.0152，不锈钢+0.0135，金属表面均可以看出彩晕色，且没有腐蚀迹象。预膜剂清洗设备后设备金属表面的彩晕色如图1。
实施例2
在搅拌条件下将35kg水与45kg盐酸混合均匀后加入0.2kg苯并三氮唑胺、0.4kg巯基苯并三氮唑胺、0.7kg苯扎溴铵、0.7kg乌洛托品和0.7kg硫脲反应25分钟；然后在搅拌条件下加入0.2kg十二烷基苯磺酸钠、0.1kg脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2kg壬基酚聚氧乙烯醚，反应7分钟；再加入45kg盐酸反应7分钟后加入1kg丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、2kg丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物，反应7分钟后最后加入1.3kg柠檬酸、0.4kg柠檬酸钠、0.6kg酒石酸、1.2kg柠檬酸铈、0.7kg柠檬酸镧，反应50分钟后即得除垢除锈缓蚀预膜剂。用25kg塑料桶包装贮存，于避光通风处保存。
除垢除锈缓蚀预膜剂的使用方法为：首先在锅炉上部开启放空阀或安全阀；在配液箱里按照本产品8公斤、水100公斤的质量比进行添加，搅拌溶解后加入到锅炉，直到将设备加满后升温至45℃浸泡2.5小时，最后排去废液，用清水冲洗设备至pH≥6.0。
实施例2所得产品的溶垢效果：碳酸盐溶垢率100％、碳酸盐硅酸盐硫酸盐混合垢96％、氧化铁垢溶垢率100％。预膜效果：清洗后金属表面有一层彩晕色，金属表面增厚在0.50μm，且有增重现象，这就说明金属表面具有很好的预膜效果。缓蚀效果：对于精度为±0.1mm的Ⅰ型试片50×25×2mm3，g/片的增重分别为：A3碳钢+0.0163、黄铜+0.0145、紫铜+0.0154，不锈钢+0.0136，金属表面均可以看出彩晕色，且没有腐蚀迹象。预膜剂清洗设备后设备金属表面的彩晕色如图2。
实施例3
在搅拌条件下将42kg水与48kg盐酸混合均匀后加入0.4kg苯并三氮唑胺、0.6kg巯基苯并三氮唑胺、0.4kg苯扎溴铵、0.4kg乌洛托品和0.6kg硫脲反应35分钟；然后在搅拌条件下加入0.1kg十二烷基苯磺酸钠、0.2kg脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1kg壬基酚聚氧乙烯醚，反应13分钟；再加入40kg盐酸反应12分钟后加入1.8kg丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、1.5kg丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物，反应12分钟后最后加入0.8kg柠檬酸、0.7kg柠檬酸钠、0.6kg酒石酸、0.8kg柠檬酸铈、0.4kg柠檬酸镧，反应70分钟后即得除垢除锈缓蚀预膜剂。用25kg塑料桶包装贮存，于避光通风处保存。
除垢除锈缓蚀预膜剂的使用方法为：首先在锅炉上部开启放空阀或安全阀；在配液箱里按照本产品8公斤、水100公斤的质量比进行添加，搅拌溶解后加入到锅炉，直到将设备加满后升温至50℃浸泡2小时，最后排去废液，用清水冲洗设备至pH≥6.0。
实施例3所得产品的溶垢效果：碳酸盐溶垢率100％、碳酸盐硅酸盐硫酸盐混合垢96％、氧化铁垢溶垢率100％。预膜效果：清洗后金属表面有一层彩晕色，金属表面增厚在0.50μm，且有增重现象，这就说明金属表面具有很好的预膜效果。缓蚀效果：对于精度为±0.1mm的Ⅰ型试片50×25×2mm3，g/片的增重分别为：A3碳钢+0.0162、黄铜+0.0145、紫铜+0.0153，不锈钢+0.0136，金属表面均可以看出彩晕色，且没有腐蚀迹象。
本发明所述的除垢除锈缓蚀预膜剂为淡黄色或棕红色液体，总酸度≥10％，不燃不爆，低毒，使用后可完全生物降解，能快速溶解各种设备中结生的碳酸盐水垢、碳硅硫混合水垢、氧化铁垢；可用于清洗各种类型的工业和民用锅炉、茶浴炉、冶炼炉冷却***、反应釜、压缩机、采暖管线、换热器、冷却或加热夹套及其它热交换设备中的水垢。本发明实施例1～3的除垢除锈缓蚀预膜剂的理化指标见表1。
表1实施例1～3的除垢除锈缓蚀预膜剂的理化指标
序号 名称 指标
1 外观 淡黄色或棕红色液体
2 pH值(1％水溶液) <1.0
3 密度(20℃)，g/cm<sup>3</sup> ≥1.1
4 碳酸盐溶解量(g/100g除垢剂) ≥25
5 预膜厚度(μm) ≥0.4
本发明所述产品对铸铁、碳钢、铜、铜合金、不锈钢等金属设备设施均具有良好的除垢除锈预膜的优良效果。除垢快速彻底，无腐蚀，预膜效果牢固，使用安全方便，产品性能完全能够满足《冷却水***化学清洗、预膜处理技术规则GT3778-2005》、《工业设备化学清洗质量标准HG/T2387-2007》、《火力发电厂锅炉化学清洗导则DL/T794-2001》、《蒸汽和热水锅炉化学清洗规则GB/T34355-2017》、《有机热载体锅炉及***清洗导则GB/T34352-2017》。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种除垢除锈缓蚀预膜剂，其特征在于，包含如下重量份的组分：
Figure FDA0002498654860000011
2.根据权利要求1所述的除垢除锈缓蚀预膜剂，其特征在于，所述无机酸为盐酸、硝酸和硫酸中的任意一种或几种，所述有机酸化剂为己二酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、丙烯酸、氨基磺酸、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、柠檬酸铵、苹果酸、己二酸、甲酸钠、羟基乙酸和醋酸中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的除垢除锈缓蚀预膜剂，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物和丙烯酸/丙烯酸磺酸钠共聚物中的任意一种或几种。
4.根据权利要求3所述的除垢除锈缓蚀预膜剂，其特征在于，所述预膜剂为谷氨酸、柠檬酸铈、柠檬酸镧和植酸钠中的任意一种或几种。
5.根据权利要求4所述的除垢除锈缓蚀预膜剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚的任意一种或几种。
6.根据权利要求5所述的除垢除锈缓蚀预膜剂，其特征在于，所述缓蚀剂为苯并三氮唑胺、巯基苯并三氮唑胺、苯扎溴铵、乌洛托品、硫脲、十二烷基二甲基氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵和十二烷基三甲基氯化铵中的任意一种或几种。
7.权利要求1～6任一项所述的除垢除锈缓蚀预膜剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将水、部分无机酸和缓蚀剂进行混合，得到第一混合物；
2)将第一混合物和表面活性剂进行混合，得到第二混合物；
3)将第二混合物和剩余的无机酸进行混合，得到第三混合物；
4)将第三混合物和分散剂进行混合，得到第四混合物；
5)将第四混合物、有机酸化剂和预膜剂进行混合，即得除垢除锈缓蚀预膜剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述水和部分无机酸的重量比为35～45:45～55，所述混合的时间为20～40分钟，步骤2)所述混合的时间为5～15分钟，步骤3)所述混合的时间为5～15分钟，步骤4)所述混合的时间为5～15分钟，步骤5)所述混合的时间为40～80分钟，步骤1)所述部分无机酸与步骤3)所述剩余的无机酸的重量比为45～55:35～45。
9.权利要求1～6任一项所述的除垢除锈缓蚀预膜剂在除垢、缓蚀和预膜方面的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述除垢为除去碳酸盐水垢、碳酸盐硅酸盐硫酸盐混合垢和氧化铁垢；所述预膜为在金属表面增厚0.45～0.55μm。
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