CN112299575A - 应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂及制备方法 - Google Patents

应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂及制备方法，阻垢剂的组成成分及重量份数为：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖10份‑40份、葡萄糖酸钠20份‑50份、N‑异丙基羟胺10份‑25份、聚天冬氨酸10份‑30份、葡萄糖苷5‑20份、氢氧化钠5份‑20份、超纯水20份‑40份。该药剂绿色环保，有效减少锅炉盐分增加，避免了过多使用药剂本身对锅炉造成的影响，使用后水中电导率上涨<20μs/cm，使得煮炉次数明显减少，减少了化学清洗次数，药剂本身不含磷属于绿色环保，排放后易于生物降解，不产生二次污染，具有高效的缓蚀性、阻垢性、除氧性、易降解性，适用于干熄焦余热锅炉使用。

Description

应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂及制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂及制备方法。
背景技术
干熄焦余热锅炉一般为次高压锅炉或是高压锅炉，其主要是对焦炭干熄中余热进行回收从而产生蒸汽的设备，而且锅炉的水质要求比较高，需要以超纯水为补充水，为了抑制锅炉运行中出现的腐蚀和结垢现象，通常采用投加磷酸盐为主的复合缓蚀阻垢剂，但随着设备的连续运行，不可避免的会有磷酸盐垢的产生，日积月累下垢腐蚀极易造成锅炉炉管爆裂，这会造成循环水中的可燃成分将急剧升高，导致整个密闭循环气体发生***，发生严重的安全事故，为了避免事故的发生目前通常采用的方法是采用定期煮炉的方式进行化学清洗，保护锅炉的安全生产。
虽然采用磷酸盐为主的复合缓蚀阻垢剂经济实惠，但是产生的弊端也不可忽视，其一大量的使用磷酸盐容易出现磷酸盐隐藏的现象，究其原因主要是部分磷酸盐析出结垢，为锅炉埋下隐患，其二定期的煮炉也会造成设备的损耗和药剂的浪费，间接造成生产成本的增加，其三目前采用的磷系缓蚀阻垢剂排放的废水含磷量高，易造成环境污染。综合以上问题长期采用磷酸盐为主的复合缓蚀阻垢剂并不适宜。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的缺点，提供一种不含磷并能够长期维持缓蚀阻垢效果的无磷缓蚀阻垢剂，该药剂本身绿色环保，能够有效减少锅炉盐分增加，避免了过多使用药剂本身对锅炉造成的影响，使用后水中电导率上涨<20μs/cm，这使得煮炉次数明显减少，有效的减少了化学清洗次数，并且药剂本身不含磷属于绿色环保，排放后易于生物降解，不产生二次污染，具有高效的缓蚀性、阻垢性、除氧性、易降解性，适用于干熄焦余热锅炉使用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂，所述阻垢剂的组成成分及重量份数为：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖10份-40份、葡萄糖酸钠20份-50份、N-异丙基羟胺10份-25份、聚天冬氨酸10份-30份、葡萄糖苷5-20份、氢氧化钠5份-20份、超纯水20份-40份。
所述阻垢剂的组成成分及重量份数为：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖20份-30份、葡萄糖酸钠25份-40份、N-异丙基羟胺13份-20份、聚天冬氨酸15份-25份、葡萄糖苷7份-15份、氢氧化钠8份-17份、超纯水20份-40份。
葡萄糖酸钠是一种多羟基酸型的缓蚀阻垢剂，本身无毒，绿色环保，具有缓蚀阻垢双重作用，其缓蚀效果随温度升高而增加，并且在水溶液中对铁、钙、铜等离子具有极好的配位能力，并对这些离子形成的盐类有很好的去垢作用。葡萄糖酸钠和聚天冬氨酸、羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖配合使用，能够呈现良好的协调增效作用。
聚天冬氨酸PH值为9.5，碱性药剂，是一种新型绿色水处理剂，具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性，适用于各种工业循环冷却水和锅炉水，特别是对锅炉水中的金属离子有极强的螯合能力，具有缓蚀、阻垢、分散的多种作用，在干熄焦余热锅炉使用能够起到全方面的防护作用。聚天冬氨酸能够与多种水处理剂复合使用，起到协调增效作用。
N-异丙基羟胺(IPHA)，属于碱性药剂，无毒，是一种良好的去除溶解氧的除氧剂，具有较好的挥发性，它的气液比值为1:4，对锅炉炉垢的除氧和防护作用明显。
葡萄糖苷(APG)，是一种性能较全面的绿色表面活性剂，配伍性强，具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性，能够将锅炉中的杂质和通过羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖絮凝的杂质分散在水中，有效的避免了沉积结垢。
氢氧化钠，主要作为PH调节剂，由于干熄焦余热锅炉运行时就需要水中PH值在9.0以上，所以氢氧化钠除了有调节药剂PH值的作用，还有调节锅炉水PH值得作用。
超纯水为EDI高纯水设备出水，作用主要是为了尽量消除杂质较多的水质带来的***污染，使干熄焦余热锅炉的运行更有保障。
应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，包括如下方法：
在室温条件下，将超纯水注入到承压式反应釜中，加热至40-60℃，之后进行抽真空处理，采用直联式液环真空泵排出空气，再通过预留的密闭加药口(已抽真空)加入羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、葡萄糖酸钠和N-异丙基羟胺，混合搅拌不少于30min，待全部溶解后，再加入聚天冬氨酸、葡萄糖苷持续搅拌不少于1h，保持加热温度在40-60℃，最后加入PH调节剂氢氧化钠，继续搅拌不少于30min，自然冷却至室温。
极限真空压达到0.092-0.098MPa。
本发明在干熄焦余热锅炉中应用可以使水中电导率上升控制在20μs/cm以内，通过复合剂带入的盐分相对较少，不会对锅炉造成影响，而传统的磷酸盐锅炉缓蚀阻垢剂的使用随着时间的推进，会在锅炉内不断积累药剂残留，磷酸盐也是越累积越多，最终不得不进行煮炉化学清洗。本发明采用的羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、葡萄糖酸钠、N-异丙基羟胺、聚天冬氨酸和葡萄糖苷药剂衰减周期短，平均一天内衰减50％，而且各组分间相互兼容，协调增效作用明显，具有高效的缓蚀性、阻垢性、除氧性，能够适用于干熄焦余热锅炉使用。
本发明的一种应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂各组分均是工业纯，在制备的过程中，本发明采用抽真空的生产方法，在生产过程中杜绝空气中的氧进入药剂中，从而防止除氧剂N-异丙基羟胺在制备过程的氧化衰减，保证除氧剂N-异丙基羟胺的活性，提高复合药剂的除氧和防护性能。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明的复合无磷缓蚀阻垢剂使用后锅炉水中电导率上涨<20μs/cm，能够有效的减少锅炉中盐分的增加，避免了过多使用药剂本身对锅炉造成的影响，间接减少了化学清洗次数，节约了清洗成本。
2)本发明的复合无磷缓蚀阻垢剂无磷绿色环保，锅炉水排放后，水中的药剂易于生物降解，不产生二次污染。
3)本发明的复合无磷缓蚀阻垢剂各组分之间具有良好的协同性和配伍性，药剂间兼容性好，具有高效的缓蚀性、阻垢性、除氧性。
4)本发明特别适用于干熄焦余热锅炉中推广使用。
5)本发明的复合剂中含有N-异丙基羟胺，使得复合剂具有除氧的特性，在干熄焦余热锅炉中使用，无需在单独使用除氧剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例1：
一种应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂组分配比，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖：26份、葡萄糖酸钠：34份、N-异丙基羟胺：18份、聚天冬氨酸：18份、葡萄糖苷：12份、氢氧化钠：8份、超纯水：30份。
本实施例复合阻垢缓蚀药剂的制备方法，具体操作如下：
在室温条件下，将超纯水注入到承压式反应釜中，加热至45℃，之后进行抽真空处理，采用直联式液环真空泵排出空气，极限真空压达到0.095MPa，再通过预留的密闭加药口装置(已抽真空)加入羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、葡萄糖酸钠和N-异丙基羟胺，混合搅拌30min，待全部溶解后，再加入聚天冬氨酸、葡萄糖苷持续搅拌1h，保持加热温度在50℃，最后加入PH调节剂氢氧化钠，再搅拌30min，自然冷却至室温既得本发明产品1#。
实施例2：
一种应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂组分配比，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖：22份、葡萄糖酸钠：38份、N-异丙基羟胺：13份、聚天冬氨酸：20份、葡萄糖苷：7份、氢氧化钠：13份、超纯水：25份。
本实施例复合阻垢缓蚀药剂的制备方法，具体操作如下：
在室温条件下，将超纯水注入到承压式反应釜中，加热至60℃，之后进行抽真空处理，采用直联式液环真空泵排出空气，极限真空压达到0.097MPa，再通过预留的密闭加药口装置(已抽真空)加入羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、葡萄糖酸钠和N-异丙基羟胺，混合搅拌30min，待全部溶解后，再加入聚天冬氨酸、葡萄糖苷持续搅拌1h，保持加热温度在55℃，最后加入PH调节剂氢氧化钠，再搅拌30min，自然冷却至室温既得本发明产品2#。
实施例3：
一种应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂组分配比，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖：30份、葡萄糖酸钠：27份、N-异丙基羟胺：15份、聚天冬氨酸：25份、葡萄糖苷：15份、氢氧化钠：15份、超纯水：28份。
本实施例复合阻垢缓蚀药剂的制备方法，具体操作如下：
在室温条件下，将超纯水注入到承压式反应釜中，加热至55℃，之后进行抽真空处理，采用直联式液环真空泵排出空气，极限真空压达到0.093MPa，再通过预留的密闭加药口装置(已抽真空)加入羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、葡萄糖酸钠和N-异丙基羟胺，混合搅拌30min，待全部溶解后，再加入聚天冬氨酸、葡萄糖苷持续搅拌1h，保持加热温度在55℃，最后加入PH调节剂氢氧化钠，再搅拌30min，自然冷却至室温既得本发明产品3#。
实验1：
将上述实施例1-3的复合无磷缓蚀阻垢剂产品1#、2#、3#，在如下极限水质条件进行模拟实验，PH8.52、Cond 178μs/cm、总钙硬50mg/L(以CaCO3计)、钙硬度20mg/L(以CaCO3计)、Cl-20mg/L、总碱度65mg/L(以CaCO3计)。时间为14天，补充水采用超纯水，按照《锅炉水处理药剂性能评价方法动态法》(HG/T3924-2007)进行缓蚀阻垢性能测试，结果见表1：
表1实施例1-3产品性能测试结果
Figure BDA0002722143640000051
由表1结果可以看出1#、2#、3#产品除氧性能、缓蚀率和阻垢率均符合工业锅炉腐蚀阻垢要求，而且实验后的电导率上涨<20μs/cm，说明通过药剂带入水质中的盐分在可控的范围内，符合干熄焦余热锅炉的使用要求。
实验2：
将上述实施例1-3的复合无磷缓蚀阻垢剂产品1#、2#、3#，在如下极限水质条件进行模拟实验，PH8.65、Cond 217μs/cm、总钙硬80mg/L(以CaCO3计)、钙硬度40mg/L(以CaCO3计)、Cl-40mg/L、总碱度78mg/L(以CaCO3计)。时间为14天，按照《锅炉水处理药剂性能评价方法动态法》(HG/T3924-2007)进行缓蚀阻垢性能测试，结果见表2：
表2实施例1-3产品性能测试结果
Figure BDA0002722143640000052
由表2结果可以看出1#、2#、3#产品除氧性能、缓蚀率和阻垢率均符合工业锅炉腐蚀阻垢要求，而且实验后的电导率上涨<20μs/cm，说明通过药剂带入水质中的盐分在可控的范围内，符合干熄焦余热锅炉的使用要求。
实验3：
在上述模拟实验中复合无磷缓蚀阻垢剂产品3#效果最佳，选定产品3#在某钢厂干熄焦余热锅炉进行在线实验，水质条件见下表3：
表3：3#产品试验用水质条件
Figure BDA0002722143640000061
在表3中水质条件下，运行时间1个月，每周检测水中电导率，并对锅炉各部位温度跟踪记录，最终对试验结果分析，锅炉运行良好，无一次温度报警，碳钢腐蚀速率为0.0217mm/a，溶解氧平均为6μg/L，锅炉水中电导率平均为51.4μs/cm，符合电导率上涨<20μs/cm的要求，反映出在锅炉中使用效果良好。

Claims (4)

1.应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂的组成成分及重量份数为：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖10份-40份、葡萄糖酸钠20份-50份、N-异丙基羟胺10份-25份、聚天冬氨酸10份-30份、葡萄糖苷5-20份、氢氧化钠5份-20份、超纯水20份-40份。
2.根据权利要求1所述的应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂的组成成分及重量份数为：羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖20份-30份、葡萄糖酸钠25份-40份、N-异丙基羟胺13份-20份、聚天冬氨酸15份-25份、葡萄糖苷7份-15份、氢氧化钠8份-17份、超纯水20份-40份。
3.如权利要求1或2所述的应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下方法：
将超纯水注入到承压式反应釜中，加热至40-60℃，之后进行抽真空处理，再通过预留的密闭加药口加入羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、葡萄糖酸钠和N-异丙基羟胺，混合搅拌，待全部溶解后，再加入聚天冬氨酸、葡萄糖苷持续搅拌，保持加热温度在40-60℃，最后加入PH调节剂氢氧化钠，继续搅拌，自然冷却至室温。
4.如权利要求3所述的应用于干熄焦余热锅炉的复合无磷缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，极限真空压达到0.092-0.098MPa。
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