CN113716710B - 低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法、阻垢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁企业冲渣水***缓蚀阻垢处理领域,提供一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法,用于解决传统阻垢剂在低温下易冻结的问题。本发明提供的低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂,包括:聚天冬氨酸20~40%,聚环氧琥珀酸20~40%,水解聚马来酸酐10~30%,水10~30%。无需额外加入防冻剂即可耐‑20℃极端天气,运输储存的方便,降低了生产成本;该低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂采用了无磷配方,相较于有机磷系阻垢剂,二次污染少,安全环保无污染。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁企业冲渣水***缓蚀阻垢处理领域,具体涉及低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂。
背景技术
高炉冲渣水是高炉炼铁产生的一种副产品,经加工处理,主要用于制作建筑材料。由于高炉渣综合利用的发展,高炉渣多经水淬制成水渣,成为制作矿渣水泥或渣砖等建筑材料的原料。也可用来制造渣棉、铸石和膨球等。高炉冲渣水作为一种低温废热源,具有温度稳定、流量大的特点,如何让冲渣水发挥余热利用的效益,也逐渐成为一个研究课题。
目前对于高炉冲渣水的余热利用,主要还是直接利用显热提供冬季采暖,这种利用方式技术简单、改造成本很低,但存在一些严重问题:(1)采暖只适用于北方的城市冬季使用,夏季不需要,而南方城市一年四季都不需要采暖;(2)冲渣水含有大量的杂质,进入管网后易造成堵塞,且供热管网***庞大,清洗难度很高。
目前市面上阻垢剂大部分为有机磷系阻垢剂,含磷配方易在冲渣水***中生成磷酸盐垢,并且易对水体造成二次污染,不符合绿色环保要求,北方冬季天气寒冷阻垢剂极易冻结,无法倒出添加,需额外加防冻剂造成成本的增加。为解决冲渣***严重结垢且阻垢剂无法在北方冬天的运输储存问题,必须研制出一种适合低温运输储存的无磷阻垢剂。
发明内容
本发明解决的技术问题为传统阻垢剂在低温下易冻结的问题,提供一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法、一种阻垢方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:
一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂,包括:聚天冬氨酸20~40%,聚环氧琥珀酸20~40%,水解聚马来酸酐10~30%,水10~30%。
聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、水解马来酸酐复配,有一定的协同增效的效果,可以有效地降低***结垢。
无需额外加入防冻剂即可耐-20℃极端天气,运输储存的方便,降低了生产成本;该低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂采用了无磷配方,相较于有机磷系阻垢剂,二次污染少,安全环保无污染。
聚天冬氨酸可以螯合钙、镁、铜、铁等多价金属离子,尤其能够改变钙盐晶体结构,使其形成软垢,可以用于工业循环水、锅炉水、反渗透水、油田水、海水淡化等水处理领域,在高硬度、高碱度、高pH值、高浓缩倍数***中表现好。
聚环氧琥珀酸中的部分活性基团对成垢阳离子具有一定的螯合力,发生了螯合作用,可封锁部分成垢阳离子,抑制其与阴离子的反应,从而阻止结垢。
水解马来酸酐是一种低分子量聚电解质,一般相对分子量为400~800,无毒,易溶于水,化学稳定性及热稳定性高,分解温度在330℃以上。在高温(<350℃)和高pH下有明显的溶限效应。HPMA适用于碱性水质或同其它药物复配使用。水解马来酸酐在300℃以下对碳酸盐仍有良好的阻垢分散效果,阻垢时间可达100h。由于水解马来酸酐阻垢性能和耐高温性能优异,因此在海水淡化的闪蒸装置中和低压锅炉、蒸汽机车、原油脱水、输水输油管线及工业循环冷却水中得到广泛使用。另外水解马来酸酐有一定的缓蚀作用,与锌盐复配效果更好。
优选地,包括:聚天冬氨酸30~40%,聚环氧琥珀酸30~40%,水解聚马来酸酐20~30%,水20~30%。
优选地,包括:聚天冬氨酸30%,聚环氧琥珀酸30%,水解聚马来酸酐20%,水20%。
一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,包括:
将聚天冬氨酸20~40%、聚环氧琥珀酸20~40%、水解聚马来酸酐10~30%、水10~30%混合均匀得到低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂。
一种阻垢方法,包括:
将上述的低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入目标***中,所述目标***中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的含量为10~30mg/L。
优选地,所述目标***中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的含量为15~20mg/L。
优选地,所述目标***中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的含量为20mg/L。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:无需额外加入防冻剂即可耐-20℃极端天气,运输储存的方便,降低了生产成本;该低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂采用了无磷配方,相较于有机磷系阻垢剂,二次污染少,安全环保无污染。
具体实施方式
以下实施列是对本发明的进一步说明,不是对本发明的限制。
实施例1
一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂,包括:聚天冬氨酸30%,聚环氧琥珀酸30%,水解聚马来酸酐20%,水20%。
将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐、水混合均匀得到低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂。
聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、水解马来酸酐复配,有一定的协同增效的效果,可以有效地降低***结垢。
无需额外加入防冻剂即可耐-20℃极端天气造成运输储存的不便,降低了生产成本;该低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂采用了无磷配方,相较于有机磷系阻垢剂,二次污染少,安全环保无污染。
本实施例中的低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入清洗过的***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
实施例2
一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂,包括:聚天冬氨酸30%,水解聚马来酸酐20%,水50%。
将聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐、水混合均匀得到低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂。
本实施例中的低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入清洗过的***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
实施例3
一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂,包括:聚环氧琥珀酸30%,水解聚马来酸酐20%,水50%。
将聚环氧琥珀酸、水解聚马来酸酐、水混合均匀得到低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂。
本实施例中的低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入清洗过的***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
实施例4
一种低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂,包括:聚天冬氨酸30%,聚环氧琥珀酸30%,水40%。
将聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、水混合均匀得到低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂。
本实施例中的低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入清洗过的***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
实施例5
一种阻垢方法,包括:
对***内管道进行清洗,去除水垢和水锈。
采用缓蚀剂对管道进行预处理;
将实施例1中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
所述缓蚀剂的制备方法包括:
配置前驱体溶液,前驱体溶液中:无水乙醇81%、钛酸正丁酯18%、二乙醇胺1%,将前述药剂按比例称取,混合均匀 ,搅拌2h,即得前驱体溶液;
将前驱体溶液与95%酒精溶液按1:1的体积比混合,搅拌30min,加入DMF和苯甲酸,使得DMF的质量分数为0.4%,苯甲酸的质量分数为0.1%,混合均匀,得到缓蚀剂。
所述清洗包括:
采用稀盐酸调节***内pH为1~2,循环10~20次,排出循环水。再用清水清洗***内管道1~2次,例如可以清水为循环水,循环1~2次。清洗后换清水进行预处理。
所述预处理包括:
将缓蚀剂加入清水水中,加入缓蚀剂后,缓蚀剂的质量分数为5%,循环10~20次。
实施例6
一种阻垢方法,包括:
对***内管道进行清洗,去除水垢和水锈。
采用缓蚀剂对管道进行预处理;
将实施例2中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
所述缓蚀剂的制备方法包括:
配置前驱体溶液,前驱体溶液中:无水乙醇81%、钛酸正丁酯18%、二乙醇胺1%,将前述药剂按比例称取,混合均匀 ,搅拌2h,即得前驱体溶液;
将前驱体溶液与95%酒精溶液按1:1的体积比混合,搅拌30min,加入DMF和苯甲酸,使得DMF的质量分数为0.4%,苯甲酸的质量分数为0.1%,混合均匀,得到缓蚀剂。
所述清洗包括:
采用稀盐酸调节***内pH为1~2,循环10~20次,排出循环水。再用清水清洗***内管道1~2次,例如可以清水为循环水,循环1~2次。清洗后换清水进行预处理。
所述预处理包括:
将缓蚀剂加入清水水中,加入缓蚀剂后,缓蚀剂的质量分数为5%,循环10~20次。
实施例7
一种阻垢方法,包括:
对***内管道进行清洗,去除水垢和水锈。
采用缓蚀剂对管道进行预处理;
将实施例3中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
所述缓蚀剂的制备方法包括:
配置前驱体溶液,前驱体溶液中:无水乙醇81%、钛酸正丁酯18%、二乙醇胺1%,将前述药剂按比例称取,混合均匀 ,搅拌2h,即得前驱体溶液;
将前驱体溶液与95%酒精溶液按1:1的体积比混合,搅拌30min,加入DMF和苯甲酸,使得DMF的质量分数为0.4%,苯甲酸的质量分数为0.1%,混合均匀,得到缓蚀剂。
所述清洗包括:
采用稀盐酸调节***内pH为1~2,循环10~20次,排出循环水。再用清水清洗***内管道1~2次,例如可以清水为循环水,循环1~2次。清洗后换清水进行预处理。
所述预处理包括:
将缓蚀剂加入清水水中,加入缓蚀剂后,缓蚀剂的质量分数为5%,循环10~20次。
实施例8
一种阻垢方法,包括:
对***内管道进行清洗,去除水垢和水锈。
采用缓蚀剂对管道进行预处理;
将实施例4中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入***中,进行循环,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的投加量为15mg/L。
所述缓蚀剂的制备方法包括:
配置前驱体溶液,前驱体溶液中:无水乙醇81%、钛酸正丁酯18%、二乙醇胺1%,将前述药剂按比例称取,混合均匀 ,搅拌2h,即得前驱体溶液;
将前驱体溶液与95%酒精溶液按1:1的体积比混合,搅拌30min,加入DMF和苯甲酸,使得DMF的质量分数为0.4%,苯甲酸的质量分数为0.1%,混合均匀,得到缓蚀剂。
所述清洗包括:
采用稀盐酸调节***内pH为1~2,循环10~20次,排出循环水。再用清水清洗***内管道1~2次,例如可以清水为循环水,循环1~2次。清洗后换清水进行预处理。
所述预处理包括:
将缓蚀剂加入清水水中,加入缓蚀剂后,缓蚀剂的质量分数为5%,循环10~20次。
对比例1
将水作为对比。
实验例
某钢铁厂冲渣水***:循环水量:2400m³/hr;保有水量:1500m³;补充水量:1500m³/日;水温:80℃;日处理渣量:3000T(吨渣水耗0.5m³);补充水包括:高盐水、工业水、回用水。冲渣水硬度达:3700mg/L;碱度:55mg/L;pH:6.5-7。
仿照该冲渣水***,建立中试反应器:循环水量:2.4m³/hr;保有水量:1.5m³;补充水量:1.5m³/日;水温:80℃;日处理渣量:30T(吨渣水耗0.5m³);补充水包括:高盐水、工业水、回用水。冲渣水硬度达:3700mg/L;碱度:55mg/L;pH:6.5-7。
该中试***使用上述实施例1~8及对比例1的无磷低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂配方及相应的阻垢方法,测试循环10天后,循环水的浊度。
浊度 | |
实施例1 | 4.3NTU |
实施例2 | 6.8NTU |
实施例3 | 7.1NTU |
实施例4 | 7.5NTU |
实施例5 | 2.4NTU |
实施例6 | 5.7NTU |
实施例7 | 6.2NTU |
实施例8 | 6.5NTU |
对比例1 | 8.3NTU |
可见,实施例1和5中的阻垢剂可以有效阻止水垢的产生。
采用实施例1~8及对比例1的的低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂配方及相应的阻垢方法,在冬季户外,运行中试***,测试循环10天后,循环水的浊度。
浊度 | |
实施例1 | 4.8NTU |
实施例2 | 7.8NTU |
实施例3 | 8.2NTU |
实施例4 | 8.9NTU |
实施例5 | 3.6NTU |
实施例6 | 6.8NTU |
实施例7 | 7.4NTU |
实施例8 | 8.5NTU |
对比例1 | 9.7NTU |
可见,实施例1和5中的阻垢剂在低温条件下也可以有效阻止水垢的产生。
将实施例1中阻垢剂和阻垢方法用于上述某钢铁厂冲渣水***经三个月运行,喷嘴、管道、水流通道只有轻微的水垢,不影响正常运行,金属管道亦无明显腐蚀。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,以上实施例并非用以限制本发明的专利范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。
Claims (5)
1.一种阻垢方法,其特征在于,包括:
采用稀盐酸调节***内pH为1~2,循环10~20次,排出循环水;再用清水清洗***内管道1~2次,去除水垢和水锈,清洗后换清水进行预处理;
将缓蚀剂加入清水水中,加入缓蚀剂后,缓蚀剂的质量分数为5%,循环10~20次,以进行预处理;
将低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂加入目标***中,进行循环,所述目标***中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的含量为10~30mg/L,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂包括:聚天冬氨酸20~40%,聚环氧琥珀酸20~40%,水解聚马来酸酐10~30%,水10~30%;
所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的制备方法包括:将聚天冬氨酸20~40%、聚环氧琥珀酸20~40%、水解聚马来酸酐10~30%、水10~30%混合均匀得到低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂;
所述缓蚀剂的制备方法包括:
配置前驱体溶液,前驱体溶液中:无水乙醇81%、钛酸正丁酯18%、二乙醇胺1%,将前述药剂按比例称取,混合均匀,搅拌2h,即得前驱体溶液;
将前驱体溶液与95%酒精溶液按1:1的体积比混合,搅拌30min,加入DMF和苯甲酸,使得DMF的质量分数为0.4%,苯甲酸的质量分数为0.1%,混合均匀,得到缓蚀剂。
2.根据权利要求1所述的阻垢方法,其特征在于,所述目标***中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的含量为15~20mg/L。
3.根据权利要求1所述的阻垢方法,其特征在于,所述目标***中低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂的含量为20mg/L。
4.根据权利要求1所述的阻垢方法,其特征在于,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂包括:聚天冬氨酸30~40%,聚环氧琥珀酸30~40%,水解聚马来酸酐20~30%,水20~30%。
5.根据权利要求1所述的阻垢方法,其特征在于,所述低温不凝固的无磷缓蚀阻垢剂包括:聚天冬氨酸30%,聚环氧琥珀酸30%,水解聚马来酸酐20%,水20%。
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