无磷水处理剂及复配方法.pdf

本发明涉及一种缓蚀阻垢性能优异，微生物及粘泥危害得到有效控制的无磷水处理剂，无磷缓蚀阻垢剂为15％～25％、三元为(AMPS)8％～12％、氯化锌为6％～10％、聚马6％～10％、室温水40～65％。优点：一是基本上不改变腐蚀环境，就可获得良好的效果；二是基本上不增加设备投资，就可达到防腐蚀的目的；三是缓蚀剂的效果不受设备的影响；四是对于腐蚀环境的变化，可以通过改变缓蚀种类或浓度来保持防腐蚀效果；五是对黄河水系、长江水系及高硬度水均具有良好的缓蚀效果；六是阻垢率几乎达到100％；七是完全不含磷，避免了产生磷酸钙的危害；八是本发明的无磷药剂与目前常用的缓蚀剂等均有良好的复配性能，其协同效应可以大幅度降低无磷主药剂使用量。

1、  一种无磷水处理剂，其特征是：无磷缓蚀阻垢剂为15％～25％、三元(AMPS)8％～15％、氯化锌为6％～10％、聚马6％～10％、室温水40～65％。

2、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：所述无磷缓蚀阻垢剂中木质素及丹宁混合物12～16％、水55～65％、NaOH 0.7～0.8％、H₂SO₄1.7～2.2％、三乙醇胺12～16％、顺酐4～6％、硼砂3～5％。

3、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：H₂SO₄浓度为90％。

4、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：木质素及丹宁混合物各占50％，或木质素占30、丹宁混合物各占70％，或木质素占70、丹宁混合物各占30％。

5、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：无磷缓蚀阻垢剂20％、三元(AMPS)10％、氯化锌8％、聚马8％、室温水54％。

6、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：无磷缓蚀阻垢剂15％、三元(AMPS)8％、氯化锌6％、聚马6％、水室温65％。

7、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：无磷缓蚀阻垢剂25％、三元(AMPS)12％、氯化锌10％、聚马10％、室温水43％。

8、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：无磷缓蚀阻垢剂22％、三元(AMPS)11％、氯化锌9％、聚马9％、室温水49％。

9、  根据权利要求1所述的无磷水处理剂，其特征是：无磷缓蚀阻垢剂18％、三元(AMPS)9％、氯化锌7％、聚马7％、室温水59％。

10、  一种如权利要求1～9所述的无磷水处理剂的复配方法，其特征是：
(1)将定量的室温水打入反应釜中；
(2)加入定量的三元(AMPS)，搅拌开启反应釜且不关闭；
(3)加入定量的氯化锌溶搅5～15分钟，控制反液温度不要超过32度；
(4)加入定量的聚马，搅拌；
(5)最后倒入定量的磷缓蚀阻垢剂溶搅10～20分钟，静置5～15分钟，从反应釜下阀口放少许物料检查固体溶解状况，如有少许没溶解固体，可继续搅拌直到完全溶完，装桶；
无磷缓蚀阻垢剂的制备工艺：
将木质素、丹宁干燥后计重；生产前用生产用水中的六分之一，溶解顺酐；将六分之五的水打入反应釜中，开动搅拌，缓慢导入H₂SO₄搅匀；倒入已计量的木质素、丹宁混合物，控制温升，待温度平温后，升温至85~95℃，并保温6～10小时；6～10小时后加入NaOH控制温升不超过90℃，并搅拌25～35分钟；倒入硼砂，同时降温至70℃；加入已溶有顺酐的溶液，搅拌0.5～1.5小时，并同时缓慢降温至50℃；在50℃时倒入三乙醇胺，溶搅，并同时降温至室温；最后将产品注入贮罐，熟化48小时，装桶，运输。

无磷水处理剂及复配方法
技术领域
本发明涉及一种缓蚀阻垢性能优异，微生物及粘泥危害能够得到有效控制的无磷水处理剂，主要用于油田、油田注水、油田炼油厂、油田电厂、石化企业、发电厂、钢铁厂、化纤厂、炼油厂、化肥厂(合成氨厂)、大型化工厂、制药厂(农药厂)、核电厂、煤化工厂、其它应用工业循环水系统的企业，属无磷水处理剂制造领域。
背景技术
CN101337744A、名称“一种无磷水处理剂及其合成方法”，具有如下式(I)结构：其中R₁、R₂、R₃或R₄分别独自地为氢、羧酸基、羧酸盐基、羧酸酯基、多羧酸基、多羧酸盐基、多羧酸酯基、磺酸基、磺酸盐基、二硫代甲酸基或二硫代甲酸盐基；n为0、1或2。本发明的产品含有羧酸基、磺酸基和氨荒酸盐等多种官能团，这些官能团是目前一般水处理剂的活性官能团，该化合物将这些官能团集于一体，利用它们之间的协同作用，使得它具有更好的阻垢、分散性能。
CN101066811A、名称“一种无磷水处理剂及其应用”，它由下述原料混合而成：1)聚天冬氨酸或/和聚环氧琥珀酸、2)聚马来酸酐、3)丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物、3)锌盐、4)天然有机高分子、5)钼酸盐、6)其他成分，各原料所占质量百分比为：聚天冬氨酸或/和聚环氧琥珀酸10-20％，聚马来酸酐20-30％，丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸共聚物15-20％，锌盐3-5％，天然有机高分子5-12％，钼酸盐5-8％，其他成分5-20％；其中，聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸时，聚天冬氨酸与聚环氧琥珀酸原料之间为任意配比。
发明内容
本发明的设计目：设计一种一是具有“外腔亲水，内腔疏水”的天然环状结构特性，其外侧有对高价金属离子具有螯合作用的活性基团，从而使天然环状聚合物具有一定的缓蚀阻垢性能；二是充分利用电化学原理、量子化学理论和分子结构设计等多元学科的先进技术，减少分子量，引入新的活性基团，与多种自研生产的具有缓蚀效果的无磷、无毒缓蚀阻垢剂复配，提高了其缓蚀阻垢性能。
本发明的设计思想：1、具有缓蚀作用的物质虽然很多，但真正能用于工业生产的缓蚀剂品种是有限的，一是因为商品缓蚀剂需要具有较高的缓蚀效率，价格合理，原料来源广泛；二是具备工业使用价值的缓蚀剂应具有以下性能：投入腐蚀介质后能较快产生缓蚀效果；在腐蚀环境中具有良好的化学稳定性，可以维持必要的使用寿命；在预处理浓度下形成的保护膜可能被正常工艺条件下的低浓度缓蚀剂修复；不影响材料的物理机械性能；具有良好的防止全面腐蚀和局部腐蚀的效果，毒性低或无毒。2、所采用无磷水处理剂能够避免磷酸钙的沉积、集中解决常见的碳酸钙水垢，使阻垢处理简单且效果明显，缓蚀性能优异，同时又可以减少杀菌灭藻剂、粘泥剥离剂的用量，使处理费用及日常维护工作量显著降低，提高经济效益。
本发明的设计方案：1、采用AMPS作为无磷水处理剂的阻垢分散剂，是本发明的技术特征之一。这样做的目的在于：一是AMPS是由丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚而成，由于分子结构中含有阻垢分散性能的羧酸基和强极性的磺酸基，能提高钙容忍度，对水中的磷酸钙、碳酸钙、锌垢等有显著的阻垢作用，并且分散性能优良；二是AMPS与有机膦复配，增效作用明显；三是AMPS特别适合高pH、高碱度、高硬度的水质，是实现高浓缩倍数运行的最理想的阻垢分散剂之一；四是AMPS主要用作敞开式工业循环冷却水系统、油田污水回注系统、冶金系统循环水处理的阻垢分散，钢铁厂淋洗的冷却水防止Fe203粘泥沉积，可与有机膦酸盐、锌盐复合使用，适于pH值7.0～9.5。2、采用水解聚马来酸酐(HPMA)作为阻垢剂，是本发明的技术特征之二。这样做的目的在于：是由于聚马系有机脂肪酸聚合物，一般相对分子量为400～800，易溶于水，化学稳定性及热稳定性高，属低分子量的聚电解质，无毒，适用于碱性水质或同其它药物复配使用，在高温350℃和PH8.3条件下也有明显的溶限效应，在300℃以下有优良的阻垢效果，对碳酸盐和磷酸盐有良好的阻垢效果，阻垢时间可达100小时，可与原油脱水破乳剂混合使用；二是聚马可用于工业循环冷却水，原油脱水、锅炉及输油、输水管防垢和除垢。3、采用氯化锌作为无磷水处理剂的活化剂，是本发明的技术特征之三。这样做的目的在于：它起到了阴极保护快速成膜的作用，与无磷水处理剂配方中的其它组份相互协调，在缓蚀上起到增强作用。
技术方案1：无磷水处理剂，无磷缓蚀阻垢剂为15％～25％、三元为(AMPS)8％～12％、氯化锌为6％～10％、聚马6％～10％、室温水40～65％。
技术方案2：无磷水处理剂复配的方法，(1)将定量的室温水打入反应釜中；(2)加入定量的三元(AMPS)，搅拌开启反应釜且不关闭；(3)加入定量的氯化锌溶搅5～15分钟，控制反液温度不要超过32度；(4)加入定量的聚马，搅拌；(5)最后倒入定量的原液溶搅10～20分钟，静置5～15分钟，从反应釜下阀口放少许物料检查固体溶解状况，如有少许没溶解固体，可继续搅拌直到完全溶完，装桶；其磷缓蚀阻垢剂的制备工艺：将木质素、丹宁干燥后计重；生产前用生产用水中的六分之一，溶解顺酐；将六分之五的水打入反应釜中，开动搅拌，缓慢导入H₂SO₄搅匀；倒入已计量的木质素、丹宁混合物，控制温升，待温度平温后，升温至85~95℃，并保温6～10小时；6～10小时后加入NaOH控制温升不超过90℃，并搅拌25～35分钟；倒入硼砂，同时降温至70℃；加入已溶有顺酐的溶液，搅拌0.5～1.5小时，并同时缓慢降温至50℃；在50℃时倒入三乙醇胺，溶搅，并同时降温至室温；最后将产品注入贮罐，熟化48小时，装桶，运输。磷缓蚀阻垢剂的制备工艺：将木质素、丹宁干燥后计重；生产前用生产用水中的六分之一，溶解顺酐；将六分之五的水打入反应釜中，开动搅拌，缓慢导入H₂SO₄搅匀；倒入已计量的木质素、丹宁混合物，控制温升，待温度平温后，升温至85~95℃，并保温6～10小时；6～10小时后加入NaOH控制温升不超过90℃，并搅拌25～35分钟；倒入硼砂，同时降温至70℃；加入已溶有顺酐的溶液，搅拌0.5～1.5小时，并同时缓慢降温至50℃；在50℃时倒入三乙醇胺，溶搅，并同时降温至室温；最后将产品注入贮罐，熟化48小时，装桶，运输。
本发明与背景技术相比，一是基本上不改变腐蚀环境，就可获得良好的效果；二是基本上不增加设备投资，就可达到防腐蚀的目的；三是缓蚀剂的效果不受设备的影响；四是对于腐蚀环境的变化，可以通过改变缓蚀种类或浓度来保持防腐蚀效果；五是同一配方有时可以防止多种金属在不同环境中的腐蚀；六是无磷复配药剂使用浓度50mg/l时，对黄河水系、长江水系及高硬度水具有良好的缓蚀效果；七是无磷复配药剂在低使用浓度下(＜20mg/l)阻CaCO₃效果一般；在使用浓度＞20mg/l时，阻垢效果可以满足要求，在60mg/l时，阻垢率几乎达到100％，并且该药剂因为完全不含磷，避免了产生磷酸钙的危害，故无需考虑其阻磷酸钙垢的性能；八是本发明的无磷药剂与目前常用的有机磷酸盐、丙烯酸聚合物、锌盐及铜缓蚀剂等均有良好的复配性能，并且利用其协同效应可以大幅度降低无磷主药剂使用量。
具体实施方式
实施例1：无磷水处理剂，无磷缓蚀阻垢剂为15％～25％、三元为(AMPS)8％～12％、氯化锌为6％～10％、聚马6％～10％、室温水40～65％。所述室温水是指水温控制在20～30度左右且在其范围内即可。所述无磷缓蚀阻垢剂中木质素及丹宁混合物12～16％、水55～65％、NaOH 0.7～0.8％、H₂SO₄1.7～2.2％、三乙醇胺12～16％、顺酐4～6％、硼砂3～5％。H₂SO₄浓度为90％。木质素及丹宁混合物各占50％，或木质素占30、丹宁混合物各占70％，或木质素占70、丹宁混合物各占30％。
实施例1-1：在实施例1的基础上，所述无磷缓蚀阻垢剂中木质素及丹宁混合物12％、水65％、NaOH 0.7％、H₂SO₄～1.3％、三乙醇胺12％、顺酐4％、硼砂5％。
实施例1-2：在实施例1的基础上，所述无磷缓蚀阻垢剂中木质素及丹宁混合物16％、水55％、NaOH 0.8％、H₂SO₄ 2.2％、三乙醇胺16％、顺酐6％、硼砂4％。
实施例1-3：在实施例1的基础上，所述无磷缓蚀阻垢剂中木质素及丹宁混合物14.78％、水59.11％、NaOH 0.74％、H₂SO₄ 1.97％、三乙醇胺14.78％、顺酐4.93％、硼砂3.69％。
实施例1-4：在实施例1的基础上，所述无磷缓蚀阻垢剂中木质素及丹宁混合物14％、水60％、NaOH 0.75％、H₂SO₄ 2％、三乙醇胺14.25％、顺酐4％、硼砂5％。
实施例2：在实施例1的基础上，无磷水处理剂的实施方案之一，无磷缓蚀阻垢剂20％、三元(AMPS)10％、氯化锌8％、聚马8％、室温水54％。
实施例3：在实施例1的基础上，无磷水处理剂的实施方案之二，无磷缓蚀阻垢剂15％、三元(AMPS)8％、氯化锌6％、聚马6％、水室温65％。
实施例4：在实施例1的基础上，无磷水处理剂的实施方案之三，无磷缓蚀阻垢剂25％、三元(AMPS)12％、氯化锌10％、聚马10％、室温水43％。
实施例5：在实施例1的基础上，无磷水处理剂的实施方案之四，无磷缓蚀阻垢剂22％、三元(AMPS)11％、氯化锌9％、聚马9％、室温水49％。
实施例6：在实施例1的基础上，无磷水处理剂的实施方案之五，产品原液18％、三元(AMPS)9％、氯化锌7％、聚马7％、室温水59％。
实施例7：在实施例1的基础上，无磷水处理剂的实施方案之六，无磷缓蚀阻垢剂23％、三元(AMPS)9％、氯化锌7.5％、聚马7.5％、室温水53％。
实施例8：在实施例1～7的基础上，木质素及丹宁混合物各占50％；或木质素占30、丹宁混合物各占70％；或木质素占70、丹宁混合物各占30％；或木质素及丹宁混合物可以在100％范围任意组合。
实施例9：在实施例1～8的基础上，无磷水处理剂复配的方法，(1)将定量的室温水打入反应釜中；(2)加入定量的三元(AMPS)，搅拌开启反应釜且不关闭；(3)加入定量的氯化锌溶搅5～15分钟，控制反液温度不要超过32度；(4)加入定量的聚马，搅拌；(5)最后倒入定量的原液溶搅10～20分钟，静置5～15分钟，从反应釜下阀口放少许物料检查固体溶解状况，如有少许没溶解固体，可继续搅拌直到完全溶完，装桶。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的描述，但是这些描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。