杯[4]芳烴衍生物、無磷阻垢分散緩蝕劑及製備方法和用途的製作方法

2023-05-27 23:13:16 1

專利名稱：杯[4]芳烴衍生物、無磷阻垢分散緩蝕劑及製備方法和用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理領域，尤其涉及一種新的杯[4]芳烴衍生物，含其的無磷阻垢分散緩蝕劑，以及它們的製備方法和用途。
背景技術：
在工業生產過程中，冷卻的方式很多，但是因為水的化學穩定性好，熱容量大，不易分解，不會發生明顯的膨脹和壓縮，同時其流動性好，來源廣泛，價格低廉等原因，使得大多數企業選擇水作為傳熱冷卻介質，以冷卻成品、半成品、生產設備、高溫介質等。目前在石油煉製、化工、煤制油、煤化工、鋼鐵冶金行業廣泛使用，這些工業冷卻水量平均約佔工業總用水量的60%以上。同時，有相當數量的換熱器處於離循環水場較遠的地方，或處於較高的位置，該部分換熱器因為水壓力降低、水流速降低等原因，使得冷卻水水溫升高較多，容易造成設備的結垢，伴生腐蝕現象。
目前水資源在全球範圍內都急劇惡化，尤其在中國，其水資源和環境資源可持續性所面臨的挑戰日益嚴峻，使得節能減排被提上日程。對循環冷卻水的控制主要是通過向水中投加水處理化學品進而防止因水和熱交換而引起的設備腐蝕和結垢。腐蝕將使得設備的使用壽命縮短，增加生產的危險係數，最終將不得不停工檢修，甚至更換新設備，造成資源的浪費；結垢使得換熱器換熱效率急劇降低，造成能量的浪費，增加了用水量，同時也增加生產的危險係數，一段時間之後將不得不停工對垢進行清理，以便設備能正常運行。為了延長設備的使用壽命，保證設備安全長周期運行，均通過投加水處理化學品以提高水對鈣、鎂等易結垢離子的容忍度。
目前國內多使用的水處理藥劑主要分為含磷型的和無磷型的。含磷型的有氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸、2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷、2-羥基膦基乙酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、環己醇六磷酸酯等；無磷型的主要為聚天冬氨酸、聚環氧琥珀酸、2-甲基-2』-丙烯醯胺基-丙烷磺酸及其與丙烯酸的共聚物等。國內專利CN101863561B 「一種超高溫循環水阻垢劑及其應用」開發了一種由環己醇六磷酸酯和多氨基多醚基亞甲基膦酸復配而成的阻垢劑，該發明雖具有耐高溫性能，但是所使用的兩種主要物質均為含磷系列；國內專利ZL200910046244.2「一種無磷綠色複合緩蝕劑」開發了一種主要由聚天冬氨酸或聚環氧琥珀酸、馬來酸均聚物、丙烯酸類共聚物、無機鋅鹽等複合而成的水處理劑，使`用效果優異，但適應水質為中鹼中硬性水質。其耐高溫且適用於高鹼度高硬度的無磷阻垢分散緩蝕劑還未見報導。發明內容
本發明所要解決的技術問題在於克服了現有技術中的無磷阻垢分散緩蝕劑不適用於高鹼度、高硬度的循環水體系的缺陷，提供了一種新的水溶性杯[4]芳烴衍生物及其製備方法和用途。本發明的杯[4]芳烴衍生物是一種新型的高聚物型阻垢分散劑，將其與鋅鹽聯合使用對於高溫、高鹼、高硬度的循環水具有良好的阻垢分散緩蝕效果。因此本發明還提供了一種無磷阻垢分散緩蝕劑及其用途。
本發明提供了一種如式I所示的杯[4]芳烴衍生物:
權利要求
1.如式I所示的杯[4]芳烴衍生物:
2.如權利要求1所述的杯[4]芳烴衍生物的製備方法，其包括下述步驟: (1)在惰性氣體保護下，在攪拌條件下，在N，N-二甲基甲醯胺中，將I 10份杯[4]芳烴、2 20份2-氯乙酸和2 8份氫氧化鈉進行反應，濃縮，濃縮液用乙醇的水溶液溶解，用濃度為5 15wt%的稀鹽酸酸化得沉澱物，固液分離，對固體進行重結晶得產物A ; (2)在攪拌條件下，於室溫將產物A與濃硫酸進行反應，產物A與濃硫酸的質量體積比為0.lg/ml 5g/ml，用乙醚沉澱反應產物，固液分離後用水溶解固體，中和，過濾，乾燥，用熱水溶解濾餅，調節PH至8-9，過濾，濾液用乙醇沉澱，過濾，乾燥即可。
3.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於:步驟(I)中所述反應的時間為24 48小時；所述反應的溫度為N，N-二甲基甲醯胺的回流溫度；步驟(2)中，所述反應的時間為12 24小時。
4.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於:步驟(I)中，所述的重結晶用氯仿和甲醇的混合溶液進行。
5.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中，產物A與濃硫酸的質量體積比為0.5g/ml lg/ml ;所述的濃硫酸是質量濃度為70%以上的硫酸水溶液。
6.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中，所述乙醚的用量為濃硫酸體積的2 30倍，優選6 10倍；所述的中和用BaC03進行；pH值採用NaC03水溶液進行調節。
7.如權利要求1所述的杯[4]芳烴衍生物作為阻垢分散緩蝕劑的用途。
8.一種無磷阻垢分散緩蝕劑，其包括權利要求1所述的杯[4]芳烴衍生物以及鋅鹽；其中所述的杯[4]芳烴衍生物在循環水中的保有量為5 15mg/L，所述鋅鹽在循環水中的保有量為:按所述鋅鹽中鋅離子的質量計為0.5 2.0mg/L ;所述的鋅鹽較佳地為硫酸鋅、硫酸鋅水合物、氯化鋅、硝酸鋅和`葡萄糖酸鋅中的一種或多種。
9.如權利要求8所述的無磷阻垢分散緩蝕劑，其特徵在於:其還包括除鋅鹽以外的其他無磷緩蝕劑和/或無磷阻垢分散劑，較佳地包括葡萄糖酸鈉、2-甲基-2』 -丙烯醯胺基-丙烷磺酸、丙烯酸-2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚環氧琥珀酸、聚環氧琥珀酸鈉、聚天冬氨酸和聚天冬氨酸鈉中的一種或多種。
10.如權利要求8或9所述的無磷阻垢分散緩蝕劑作為循環冷卻水的水處理劑的用途，其中所述的 循環冷卻水的鈣硬度和總鹼度較佳地為1600mg/L以下。
全文摘要
本發明公開如式I所示的杯[4]芳烴衍生物。本發明還公開了該杯[4]芳烴衍生物的製備方法和用途，以及一種無磷阻垢分散緩蝕劑及其作為循環冷卻水的水處理劑的用途。本發明的無磷阻垢分散緩蝕劑尤其適用於鈣硬度和總鹼度≤1600mg/L的循環冷卻水，將該指標的上限提高了500mg/L，具有更寬的應用範圍，並且能夠提高循環冷卻水的濃縮倍數，起到節水減排的目的。本發明的無磷阻垢分散緩蝕劑具有良好的阻垢和緩蝕效果，可以有效避免換熱器因流速慢、循環冷卻水滯留時間長、溫升大於設計值等原因造成的設備的結垢和/或腐蝕等，並且不含氮，綠色環保，避免了對水體的二次汙染，減輕水的富營養化問題。式I。
文檔編號C07C303/32GK103183621SQ20121058662
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優先權日2011年12月30日
發明者王煒 申請人:王煒, 上海洗霸科技股份有限公司