一種零排放阻垢緩蝕劑及製備方法和應用與流程

2023-06-05 01:20:31

本發明涉及化工領域，具體涉及一種零排放阻垢緩蝕劑及製備方法和應用。

背景技術：

在工業循環冷卻水領域，需要大量冷卻水資源，水資源利用率要求也越來越高，對循環冷卻水的濃縮倍率的要求也越來越高，目前循環冷卻水的濃縮倍率一般維持在3至5倍，即便如此，也需要向自然環境中排放大量的含鹽量高的循環水，對自然環境造成嚴重的土壤汙染、水資源汙染等等。

目前，現有的處理方式是，通過反滲透等多種技術手段去除工業循環排放水中的大量雜質，使排放到環境中水無汙染、對環境汙染減小。即便如此，仍解決不了工業循環冷卻水排放到自然環境中造成的水資源浪費。

技術實現要素：

鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種零排放阻垢緩蝕劑及其製備方法和應用，克服現有技術中存在的工業循環冷卻水需要排入環境中造成的水資源浪費、以及對自然環境造成的汙染等問題。

為了實現上述目的或者其他目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種零排放阻垢緩蝕劑，包括以下原料組分及重量份數：有機膦酸10～40份、有機酸類聚合物25～45份、聚乙二醇10～30份、尿素5～20份、去離子水5～15份。

進一步地，所述有機膦酸為2-羥基膦醯基乙酸(hpaa)或2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(pbtca)或二乙烯三胺五亞甲基膦酸(dtpmp)。

進一步地，所述有機酸類聚合物為三元共聚物或四元共聚物。

進一步地，所述有機酸類聚合物選自丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-丙烯磺酸鈉-苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯磺酸鈉-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物、丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸-丙烯酸羥乙酯聚合物、丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物中的一種或多種。

本發明還提供了上述零排放阻垢緩蝕劑的製備方法，即，將各原料組分按比例混合後，在20-40℃下混合均勻即可。

本發明第三方面還提供了上述零排放阻垢緩蝕劑在工業循環冷卻水領域的用途。

將本發明的零排放阻垢緩蝕劑應用於工業循環冷卻水領域時，所述零排放阻垢緩蝕劑的投加量為50～200mg/l，即每升工業循環冷卻水中投加50～200mg零排放阻垢緩蝕劑。

進一步地，本發明的零排放阻垢緩蝕劑投加到工業循環冷卻水中時，加入50～80mg/l的硫酸，以及2～5mg/l的聚丙烯醯胺，起輔助效果。

本發明的零排放阻垢緩蝕劑所採用的有機膦酸可選自pbtca或hpaa或dtpmp，與起阻垢分散作用的有機酸類聚合物相互作用，能夠阻止碳酸鈣垢和懸浮物的沉積，而且，有機膦酸pbtca或hpaa或dtpmp兼具一定的緩蝕作用。本發明中所採用的聚乙二醇具有優良的分散性、抗靜電性，在工業循環冷卻水中能夠發揮阻垢分散作用。本發明中的尿素是一種緩蝕劑，在工業循環冷卻水中在金屬表面形成保護膜起到緩蝕作用。

本發明的零排放阻垢緩蝕劑，用於工業循環冷卻水系統中，可減少換熱器和管道中碳酸鈣垢的形成，而且避免換熱器和管道的腐蝕，減少了冷卻水的汙染，可實現冷卻水的零汙染、長期循環，使工業冷卻水長期穩定運行，實現循環水的無汙染零排放。

具體實施方式

以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不衝突的情況下，以下實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

實施例1

稱取20gpbtc，四元共聚物20g，三元共聚物25g，聚乙二醇10g，尿素10g，去離子水15g，在20℃混合均勻，配成100g阻垢緩蝕劑；

其中，四元共聚物為丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-丙烯磺酸鈉-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物為丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物。

某化工廠循環冷卻水系統容積為2500m3，循環量為5000m3，換熱器材質為tp304，管道為碳鋼管道。該化工廠可利用水資源嚴重缺乏，如果將循環水進行排放，則補充水嚴重不足，按補充水量投加本發明的零排汙阻垢緩蝕劑100mg/l，並輔助投加98％硫酸50mg/l、聚丙烯醯胺2mg/l，循環水不排放，僅補充自然蒸發和風吹損耗的水量，做到了零排汙。通過長達三個月的運行，停機時檢查，在換熱管內沒有發現結垢現象，所掛不鏽鋼tp304試片、碳鋼試片的腐蝕率均滿足《工業循環冷卻水水處理設計規範》gb50050-2007中的相關要求。說明該系統投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑可以滿足循環冷卻水系統的穩定長期運行，實現循環水零排放的目的。

實施例2

稱取30ghpaa，四元共聚物10g，三元共聚物15g，聚乙二醇20g，尿素20g，去離子水5g，在30℃混合均勻，配成100g阻垢緩蝕劑。

其中四元共聚物為丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸-丙烯酸羥乙酯，三共聚物為丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物。

某發電廠裝機容量為300mw×2臺，單機循環冷卻水系統容積為20000m3，循環量為35000m3，凝汽器材質為hsn70-1a，管道為碳鋼管道。該發電廠可利用水資源嚴重缺乏，如果將循環水進行排放，則補充水嚴重不足，按補充水量投加本發明的零排汙阻垢緩蝕劑50mg/l，並輔助投加98％硫酸50mg/l、聚丙烯醯胺5mg/l，循環水不排放，僅補充自然蒸發和風吹損耗的水量。通過長達一年的運行，停機檢查時，在換熱管內沒有發現結垢現象，所掛hsn70-1a試片、碳鋼試片的腐蝕率均滿足《工業循環冷卻水水處理設計規範》gb50050-2007中的相關要求。說明該系統投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑可以滿足循環冷卻水系統的穩定長期運行，實現循環水零排放的目的。

實施例3

稱取40ghpaa，四元共聚物15g，三元共聚物15g，聚乙二醇15g，尿素10g，去離子水5g，在40℃混合均勻，配成100g阻垢緩蝕劑。

其中，四元共聚物為丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸-丙烯酸羥乙酯，三元共聚物為丙烯酸-丙烯磺酸鈉-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物。

某發電廠裝機容量為600mw×2臺，單機循環冷卻水系統容積為40000m3，循環量為66000m3，凝汽器材質為tp317，冷油器材質為hsn70-1ab，管道為碳鋼管道。該發電廠可利用水資源嚴重缺乏，如果將循環水進行排放，則補充水嚴重不足。按補充水量投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑200mg/l，並輔助投加98％硫酸50mg/l、聚丙烯醯胺3mg/l，循環水不排放，僅補充自然蒸發和風吹損耗的水量，通過長達一年的運行，停機時檢查時，在換熱管內沒有發現結垢現象，所掛tp317試片、hsn70-1a試片、碳鋼試片的腐蝕率均滿足《工業循環冷卻水水處理設計規範》gb50050-2007中的相關要求。說明該系統投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑可以滿足循環冷卻水系統的穩定長期運行，實現循環水零排放的目的。

實施例4

稱取35gdtpmp，四元共聚物10g，三元共聚物25g，聚乙二醇15g，尿素5g，去離子水10g，在30℃混合均勻，配成100g阻垢緩蝕劑。其中，四元共聚物為丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-丙烯磺酸鈉-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物為丙烯酸-丙烯磺酸鈉-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物。

某化工廠循環冷卻水系統容積為6000m3，循環量為10000m3，換熱器材質為tp316，管道為碳鋼管道。該化工廠可利用水資源嚴重缺乏，如果將循環水進行排放，則補充水嚴重不足。按補充水量投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑150mg/l，並輔助投加98％硫酸60mg/l、聚丙烯醯胺5mg/l，循環水不排放，僅補充自然蒸發和風吹損耗的水量，通過長達六個月的運行，停機時檢查時，在換熱管內沒有發現結垢現象，所掛不鏽鋼tp316試片、碳鋼試片的腐蝕率均滿足《工業循環冷卻水水處理設計規範》gb50050-2007中的相關要求。說明該系統投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑可以滿足循環冷卻水系統的穩定長期運行，實現循環水零排放的目的。

實施例5

稱取10gdtpmp，四元共聚物20g，三元共聚物20g，聚乙二醇30g，尿素10g，去離子水10g，在40℃混合均勻，配成100g阻垢緩蝕劑。其中，四元共聚物為丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-丙烯磺酸鈉-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚為丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-苯乙烯磺酸共聚物。

某化工廠循環冷卻水系統容積為8000m3，循環量為13000m3，換熱器材質為tp304和h68黃銅，管道為碳鋼管道。該化工廠可利用水資源嚴重缺乏，如果將循環水進行排放，則補充水嚴重不足。按補充水量投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑120mg/l，並輔助投加98％硫酸80mg/l、聚丙烯醯胺4mg/l，循環水不排放，僅補充自然蒸發和風吹損耗的水量，通過長達三個月的運行，停機時檢查時，在換熱管內沒有發現結垢現象，所掛不鏽鋼tp304試片、h68黃銅片、碳鋼試片的腐蝕率均滿足《工業循環冷卻水水處理設計規範》gb50050-2007中的相關要求。說明該系統投加本發明的零排放阻垢緩蝕劑可以滿足循環冷卻水系統的穩定長期運行，實現循環水零排放的目的。

對比例1

稱取四元共聚物20g，三元共聚物25g，聚乙二醇10g，尿素10g，去離子水15g，在20℃混合均勻，配成阻垢緩蝕劑。

其中，四元共聚物為丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-丙烯磺酸鈉-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物為丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物。

將該阻垢緩蝕劑用於某工廠循環冷卻水中，投加量為100mg/l。經過三個月的運行，停機檢查，在換熱管內發現結垢現象，不能滿足《工業循環冷卻水水處理設計規範》gb50050-2007中的相關要求。

對比例2

稱取20gpbtc，四元共聚物20g，三元共聚物25g，尿素10g，去離子水15g，在20℃混合均勻，配成阻垢緩蝕劑；

其中，四元共聚物為丙烯酸-丙烯酸羥丙酯-丙烯磺酸鈉-苯乙烯磺酸共聚物，三元共聚物為丙烯酸-聚馬來酸酐-2-甲基-2-丙烯醯胺基丙烷磺酸聚合物。

將該阻垢緩蝕劑用於某工廠循環冷卻水中，投加量為200mg/l。經過兩個月的運行，停機檢查，在換熱管內發現結垢現象，不能滿足《工業循環冷卻水水處理設計規範》gb50050-2007中的相關要求。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。