用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂

技术领域

本发明涉及一种阻垢缓蚀剂。特别是涉及一种用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂。

背景技术

近年来，随着国家经济的快速增长，许多基础工业也得到了长足的发展，如能源、钢铁、 炼油、大化工等，从而使得工业用水量逐年大幅度上升，其中冷却水所占比重较大，有些部 门甚至高达90％左右。因此，如何利用高新技术、发挥科研优势、有效合理地节约用水并保 护水资源不受污染，是经济快速发展中急需解决的课题之一。

在敞开式循环冷却水系统中，冷却水通过换热后升温，然后在冷却塔中通过蒸发作用降 温，返回系统循环使用。提高浓缩倍数，可有效降低补水量和排污量。但随着浓缩倍数提高 导致垢离子浓度也成比例上升，如不对系统进行水质稳定，冷却水将会出现严重的水垢沉积。 水中的微溶性物质，如碳酸钙、磷酸钙和硫酸钙等可能在换热面上形成水垢悬浮固体，泥土、 腐蚀产物和泥尘也会沉积在流速较低的地方。含有各种杂质、菌藻的冷却水将会造成四个主 要方面的问题，即金属的腐蚀、界面的结垢、污染的产生和微生物的繁殖。水垢特别容易沉 积在传热面上，影响传热的正常进行、消耗和浪费能量。严重时甚至使换热器堵塞、系统阻 力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产的能耗增加，产量下降。水垢容易发生垢下腐蚀，造 成设备的穿孔，危及安全，这就给冷却水系统带来危害。

我国循环水处理在经过早期的直接排放以后，随着大型化装置的引进，工业循环水于70 年代进入了添加水处理剂进行循环处理的阶段。早期的水处理剂直接采用无机磷酸盐如三聚 磷酸钠或六偏磷酸钠，不仅阻垢和缓蚀效果不理想，而且大量含磷废水的排放也造成了环境 污染；后来使用徐寿昌主编的《工业冷却水处理方法》(1984)一书中所述的采用铬酸盐水处 理剂进行处理，但是铬酸盐的毒性较大，所排废水对环境污染较大，因此已经淘汰不用。此 后，我国引进了日本粟田公司的水处理剂配方S-6450，该配方采用有机膦酸盐、无机磷酸盐、 锌盐构成复合阻垢缓蚀剂，其锌盐含量高达8.3％，此配方在我国许多循环水装置上得到应用， 且应用效果较好，然而，由于锌含量很高，所以容易形成锌垢。目前，国内外水处理行业又 陆续开发了许多新的复合阻垢缓蚀剂，如USP 4,649,025介绍的HPPA(2-羟基膦基乙酸)/HEDP (羟基乙叉二膦酸)/TTA(甲基苯骈三氮唑)的水处理剂；USP 4,717,542介绍了一种由HPPA/ 聚合物构成的水处理剂；CN 1306944A(公开日为2001年8月8日)公开的“一种用于处理 循环冷却水的复合缓蚀阻垢剂及其使用方法”，介绍了含羟基乙基膦酸化合物和异丙烯基膦酸 聚合物等组份的复合阻垢缓蚀剂；CN1062242C(公开日：2001年2月21日)介绍了一种以 HPPA及铬盐为主剂，复配有机膦酸化合物等组分的水处理药剂。这些复合阻垢缓蚀剂的共同 特点是循环水的浓缩倍数一般不超过4，如果要继续提高浓缩倍数，需要采用加酸的方法， 由此带来的设备腐蚀和操作困难却不易解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于处理循环冷却水的复合阻垢缓蚀剂，在不 使用无机/有机磷化合物的情况下，克服现有复合阻垢缓蚀剂在高浓缩倍数(≥5)运行时需 要加酸的缺点的用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂。

本发明所采用的技术方案是：一种用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂，包括有阻垢 组份、缓蚀组份和去离子水，所述的阻垢组份为该无磷阻垢缓蚀剂总重量的16％-40％，所述 的缓蚀组份为该无磷阻垢缓蚀剂总重量的18％-48％，该无磷阻垢缓蚀剂中阻垢组份和缓蚀组 份以外的组份为去离子水。

所述的阻垢组份是由占该无磷阻垢缓蚀剂总重量5％～15％的聚丙烯酸、8％～20％的聚天冬 氨酸和3％～5％的葡萄糖酸钠构成。

所述的缓蚀组份是由占该无磷阻垢缓蚀剂总重量5％～20％的单宁酸、5％～20％的硼砂和 10～20％的咪唑啉衍生物构成。

所述的缓蚀成分中的咪唑啉衍生物为烷基咪唑啉，包括十七烷基咪唑啉或者十八烷基咪 唑啉中的一种或两种。

本发明的用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂，具有以下优点：

1、使用过程中不易形成磷酸钙垢，且排放水中磷含量远低于国家标准，属于环境友好型 水处理剂；

2、本发明将生化技术及表面技术与传统的水质稳定技术相结合，有效地改善了换热器金 属界面的阻垢和防腐性能，尤其针对我国北方地区高硬度、高碱度、水质容易结构的行业性 难点问题，突破了传统水质稳定技术在提高浓缩倍数方面的局限、创造性地解决了超浓缩循 环水处理的阻垢问题，是的循环冷却水能够在超浓缩(≥5)条件下运行，节约了大量的淡水 资源；

3、无需加酸处理，采用自然pH值运行，既节约了设备投资，简化了操作程序；又有利 于提高设备寿命，保护系统的安全运行，避免了传统加酸处理造成的腐蚀设备、系统泄露等 隐患；

4、配制简单，使用方便，使用量少，成本低，有助于降低循环水运行成本和加强循环水 的管理。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂做出详细说明。

本发明的用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂，包括有阻垢组份、缓蚀组份和去离子 水，所述的阻垢组份为该无磷阻垢缓蚀剂总重量的16％-40％，所述的缓蚀组份为该无磷阻垢 缓蚀剂总重量的18％-48％，该无磷阻垢缓蚀剂中阻垢组份和缓蚀组份以外的组份为去离子水。

所述的阻垢组份是由占该无磷阻垢缓蚀剂5％～15％的聚丙烯酸、8％～20％的聚天冬氨酸和 3％～5％的葡萄糖酸钠构成。

所述的缓蚀组份是由占该无磷阻垢缓蚀剂5％～20％的单宁酸、5％～20％的硼砂和10～20％ 的咪唑啉衍生物构成。所述的缓蚀成分中的咪唑啉衍生物为烷基咪唑啉，包括十七烷基咪唑 啉或者十八烷基咪唑啉中的一种或两种。

本发明的用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂，所用的原料均为市售工业产品，可用 常规方法制备本发明的无磷阻垢缓蚀剂，各组分加料次序并不重要，一般复配时可在常温下 将各组份按比例加入容器中，搅拌均匀即得所需产品。

本发明的用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂，适用于高硬度高碱水质的循环冷却水 处理。使用时，冷却水水质无需做任何预处理，只需将制备好的本发明的无磷阻垢缓蚀剂按 所需浓度加入循环水系统的管网中即可。

下面所给出的实施例均按照中国石油化工总公司生产部和发展部编写的《冷却水分析和 试验方法》(1993年，安庆石油化工总厂信息中心出版)中“碳酸钙沉积法和旋转挂片失重 法”进行静态阻垢实验和旋转挂片腐蚀试验。

实施例1：

用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂-1的制备：将10％聚丙烯酸，8％单宁酸，15％聚天 冬氨酸，5％硼砂，16％十八烷基咪唑啉，5％葡萄糖酸钠，41％去离子水在室温下，置于容器中 搅拌均匀，即得本发明的无磷阻垢缓蚀剂。

将此无磷阻垢缓蚀剂-1在天津市自来水水质中进行实验，水质情况如下：

将无磷阻垢缓蚀剂-1药剂按40ppm加入到上述水质中，当浓缩倍数达3.8倍时，静态相 对阻垢率98.45％；旋转挂片实验A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0663mm/a；H62铜片均匀腐蚀速 率为0.0032mm/a；动态模拟实验结果为A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0467mm/a；H62铜片均匀 腐蚀速率为0.0026mm/a。

实施例2：

用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂-2的制备：将15％聚丙烯酸，5％单宁酸，10％聚天 冬氨酸，5％硼砂，18％十八烷基咪唑啉，4％葡萄糖酸钠，43％去离子水在室温下，置于容器中 搅拌均匀，即得本发明的无磷阻垢缓蚀剂。

将此药剂在天津市地下水水质进行实验，水质情况如下：

将无磷阻垢缓蚀剂-2药剂按40ppm加入到上述水质中，当浓缩倍数达3.8倍时，静态相 对阻垢率98.45％；旋转挂片实验A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0663mm/a；H62铜片均匀腐蚀速 率为0.0032mm/a；动态模拟实验结果为A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0467mm/a；H62铜片均匀 腐蚀速率为0.0026mm/a。

实施例3：

用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂-3的制备：将12％聚丙烯酸，18％单宁酸，18％聚 天冬氨酸，8％硼砂，10％十七烷基咪唑啉，10％十八烷基咪唑啉，5％葡萄糖酸钠，19％去离子水 在室温下，置于容器中搅拌均匀，即得本发明的无磷阻垢缓蚀剂。

将此无磷阻垢缓蚀剂-2在天津市海河水水质进行实验，水质情况如下：

将无磷阻垢缓蚀剂-3药剂按40ppm加入到上述水质中，当浓缩倍数达3.2倍时，静态相 对阻垢率98.10％；旋转挂片实验A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0883mm/a；H62铜片均匀腐蚀速 率为0.0042mm/a；动态模拟实验结果为A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0589mm/a；H62铜片均匀 腐蚀速率为0.0036mm/a。

实施例4：

用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂-4的制备：将5％聚丙烯酸，8％单宁酸，10％聚天 冬氨酸，5％硼砂，10％十八烷基咪唑啉，4％葡萄糖酸钠，58％去离子水在室温下，置于容器中 搅拌均匀，即得本发明的无磷阻垢缓蚀剂。

将此无磷阻垢缓蚀剂-4在珠江水水质进行实验，水质情况如下：

将无磷阻垢缓蚀剂-4药剂按40ppm加入到上述水质中，当浓缩倍数达5.5倍时，静态相 对阻垢率99.05％；旋转挂片实验A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0569mm/a；H62铜片均匀腐蚀速 率为0.0036mm/a；动态模拟实验结果为A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0427mm/a；H62铜片均匀 腐蚀速率为0.0023mm/a。

实施例5：

用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂-5的制备：将10％聚丙烯酸，8％单宁酸，15％聚天 冬氨酸，5％硼砂，6％十七烷基咪唑啉，10％十八烷基咪唑啉，5％葡萄糖酸钠，41％去离子水在 室温下，置于容器中搅拌均匀，即得本发明的无磷阻垢缓蚀剂。

将此无磷阻垢缓蚀剂-5在黄河水水质进行实验，水质情况如下：

将无磷阻垢缓蚀剂-5药剂按40ppm加入到上述水质中，当浓缩倍数达4.0倍时，静态相 对阻垢率98.03％；旋转挂片实验A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0644mm/a；H62铜片均匀腐蚀速 率为0.0038mm/a；动态模拟实验结果为A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0439mm/a；H62铜片均匀 腐蚀速率为0.0024mm/a。

实施例6：

用于循环冷却水处理的无磷阻垢缓蚀剂-6的制备：将12％聚丙烯酸，8％单宁酸，15％聚天 冬氨酸，5％硼砂，10％十八烷基咪唑啉，3％葡萄糖酸钠，47％去离子水在室温下，置于容器中 搅拌均匀，即得本发明的无磷阻垢缓蚀剂。

在长江水水水质进行实验，水质情况如下：

将无磷阻垢缓蚀剂-6药剂按40ppm加入到上述水质中，当浓缩倍数达4.6倍时，静态相 对阻垢率98.66％；旋转挂片实验A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0629mm/a；H62铜片均匀腐蚀速 率为0.0039mm/a；动态模拟实验结果为A3碳钢均匀腐蚀速率为0.0439mm/a；H62铜片均匀 腐蚀速率为0.0024mm/a。