一种无磷共聚物阻垢分散剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无磷共聚物阻垢分散剂，该阻垢分散剂是由5~15%的碳原子数在16~24之间的不饱和脂肪酸与85~95%的碳原子数在3~8之间的不饱和羧酸在有机溶剂中通过无机过氧化物引发一步聚合而成。本方法还公开了这种共聚物阻垢分散剂的制备方法。通过该方法制备的共聚物阻垢分散剂，分子结构中同时包含羧基以及长碳链，使其在具有较好的阻碳酸钙垢性能和分散性能的同时，又具有一定的表面活性以及剥离性能，尤其是在油含量较高的水体中，阻垢效果优于常用阻垢分散剂。该共聚物阻垢分散剂制备方法简单，成本低，用药量少，阻垢分散效果好，且不含磷，绿色环保，可广泛用于工业循环冷却水系统中，具有较高的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种无磷共聚物阻垢分散剂，该阻垢分散剂是由5~15%的碳原子数在16~24之间的不饱和脂肪酸与85~95%的碳原子数在3~8之间的不饱和羧酸在有机溶剂中通过无机过氧化物引发一步聚合而成。本方法还公开了这种共聚物阻垢分散剂的制备方法。通过该方法制备的共聚物阻垢分散剂，分子结构中同时包含羧基以及长碳链，使其在具有较好的阻碳酸钙垢性能和分散性能的同时，又具有一定的表面活性以及剥离性能，尤其是在油含量较高的水体中，阻垢效果优于常用阻垢分散剂。该共聚物阻垢分散剂制备方法简单，成本低，用药量少，阻垢分散效果好，且不含磷，绿色环保，可广泛用于工业循环冷却水系统中，具有较高的经济效益和社会效益。【专利说明】
本专利技术涉及循环冷却水处理领域，更具体涉及。
技术介绍
随着工业生产的规模化和人口的急剧增加，水资源严重匮乏。循环冷却水用量占工业用水的60-70%，合理节约循环冷却水是缩减工业用水量的最直接途径。节约循环冷却水的主要方法是提高循环冷却水的循环利用率，既加大浓缩倍数，但这又会给循环水系统带来严重的腐蚀和结垢问题，对水处理工艺提出了更高的要求。为了保证循环水系统在高硬度、高氯离子浓度、高有机物浓度等条件下正常运行，水处理药剂显得极为关键。阻垢分散剂是常见的循环水处理用水质稳定剂，尤其是聚羧酸盐类阻垢分散剂，其可使水中致垢盐类不在金属表面上沉积，同时又能阻止水中颗粒物聚集沉降，并维持其悬浮状态，起到阻垢、分散的双重功效。国内外有关聚羧酸盐类阻垢分散剂的专利很多，如CN01123146“低分子量(甲基)丙烯酸(盐)系聚合物及其制备方法和用途”，CN94194415.8 “不饱和羧酸共聚物及其制备方法和应用”等，但随着工业循环冷却水处理工艺的不断开发，循环水系统情况的复杂性和多变性逐渐加深，对水处理药剂的适应性提出了更高的要求。尤其是物料泄漏的频繁发生，使油类物质进入到循环水中，循环水的C0D、浊度、油含量、悬浮物等指标较高，常用的缓蚀阻垢剂难以发挥正常的效用，只能加大缓蚀阻垢剂的用量，或者频繁地排污置换，极大地增加了循环水处理的开销，也加重了循环水处理的繁复性。另外，已公开发表和应用的阻垢分散剂多数含磷，此类阻垢分散剂进入到循环水系统可为水中的细菌和藻类提供丰富的营养，容易被分解，且会加大循环水系统杀菌灭藻的难度，影响循环水系统稳定运行。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种共聚物阻垢分散剂，它是无磷共聚物阻垢分散剂，具有较好的阻碳酸钙垢性能，分散性能，表面活性以及剥离性能，尤其是在存在油类物质泄漏的循环水系统，当循环水的C0D、浊度、油含量、悬浮物等指标较高，常用的缓蚀阻垢剂难以发挥正常的效用时，本专利技术提供的共聚物阻垢分散剂可在其优良表面活性的保障下，更好地发挥阻垢和分散的作用，阻垢分散效果超过现有常用阻垢分散剂。一种无磷共聚物阻垢分散剂的制备方法，包括以下步骤:1)溶液配制:将碳原子数为31的不饱和羧酸和无机还原剂溶于有机溶剂中，形成试剂I ;将无机氧化剂溶于有机溶剂中，形成试剂II ;将碳原子数为16~24的不饱和脂肪酸，溶在有机溶剂中，形成试剂III;2)聚合反应:将试剂I升温至45~65°C，加入试剂II和试剂III ；完毕后，加热至溶剂沸腾，所述试剂1、试剂I1、试剂III在有机溶剂的沸点温度发生聚合反应，反应时间为l~5h ；其中,所述聚合反应中，反应物的加入量为:不饱和羧酸5~15wt%不饱和脂肪酸85~95wt% ；无机还原剂和无机氧化剂加入量分别为不饱和羧酸和不饱和脂肪酸总质量的8~14% ；3)将得到的产物冷却，得到共聚物阻垢分散剂。所述试剂II和试剂III加入的总时间控制为f3h。所述不饱和脂肪酸优选油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸中的至少一种；所述不饱和羧酸优选丙烯酸、马来酸、衣康酸中的至少一种。所述有机溶剂优选沸点在7(T90°C之间的醇类或酮类有机溶剂，更优选乙醇、异丙醇或丁酮。所述无机还原剂为焦亚硫酸盐或亚硫酸盐，优选为焦亚硫酸钠或焦亚硫酸钾、亚硫酸钠或亚硫酸钾。所述无机氧化剂为过硫酸盐，优选为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。所述试剂1、试剂II和试剂III中的有机溶剂为同一种。`一种无磷共聚物阻垢分散剂，该共聚物阻垢分散剂的分子量范围为4000-12000，分子结构中含有羧基、长碳链；该阻垢分散剂的单体和配比为:碳原子数为16~24的不饱和脂肪酸，质量百分数为5~15% ；碳原子数为3~8的不饱和羧酸，质量百分数为85、5%。一种无磷共聚物阻垢分散剂在油含量较高的水体中的应用，该阻垢分散剂的使用剂量按有效浓度计算为6~30mg/L，阻CaCO3垢和稳铁性能高于现用市售常用阻垢分散剂。丙烯酸是最简单的不饱和羧酸，由一个乙烯基和一个羧基组成。马来酸为顺丁烯二酸，分子中有一个双键和两个羧基。衣康酸学名为甲叉琥珀酸，亚甲基丁二酸，因分子内部含有两个活泼的羧基和一个双键，双键和羧基呈共轭关系，使得其性质非常活泼。以上这些不饱和羧酸易与具有双键及羧基官能团的单体发生联合反应、加成反应、官能团反应以及酯交换反应，用于制备多环和杂环化合物，也可和不同数目的其他单体聚合，进行各种加成反应，酯化反应和聚合反应，是化学合成工业的重要原料。不饱和脂肪酸是指碳链未完全被氢原子所饱和，即含有一个或多个不饱和键的脂肪酸。不饱和脂肪酸根据双键个数的不同，分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，其中单不饱和脂肪酸有油酸，油酸为一个双键，一个羧基，多不饱和脂肪酸有亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸，其中，亚油酸为两个双键，一个羧基；亚麻酸为三个双键，一个羧基、花生四烯酸为四个双键，一个羧基等。本专利技术的有益效果:现有技术中有关聚羧酸盐类阻垢分散剂制备的方法和产品很多，但大都是在水溶液中进行聚合反应，参与聚合的单体也多为碳原子数在:Tio之间的小分子不饱和羧酸。本专利技术运用有机物沸点回流聚合技术，将难溶于水的大分子不饱和脂肪酸与水溶性较好的小分子不饱和羧酸聚合在一起，该方法可使产物同时兼具羧酸基团和长碳链，在具有较好的阻碳酸钙垢性能和分散性能的同时，又兼具一定的表面活性以及剥离性能，尤其是在油含量较高的水体中，阻垢率比常用阻垢分散剂高15~30%，优势明显。该共聚物阻垢分散剂制备方法简单，成本低，用药量少，阻垢分散效果好，且不含磷，绿色环保，可广泛用于工业循环冷却水系统中，具有较高的经济效益和社会效益。【具体实施方式】下面的实施例将有助于说明本专利技术，但不局限其范围。共聚物的性能评定方法如下:阻碳酸钙垢性能:取试验原水，加入柴油至原水中柴油浓度为30mg/L，用超声波使其共溶，并将原水中的Ca2+、HC03_补到800mg/L (以CaCO3计)形成试验用水，加入共聚物阻垢分散剂，使其有效浓度计达到20mg/L，于80土 1°C恒温水浴内保温10h，冷却后取样分析水中剩余Ca2+的浓度，同时做空白样，并计算阻垢率。阻垢率计算公式为:阻垢率=(C-C0) / (C「CQ) X 100%C:实测Ca2+的浓度C0:空白样的Ca2+的浓度C1:原水中的Ca2+的浓度阻铁垢性能:取试验原水，加入柴油至原水中柴油浓度为30mg/L，用超声波使其共溶，并将原水中的Ca2+ 、HC03_补到600mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无磷共聚物阻垢分散剂的制备方法，包括以下步骤：1）溶液配制：将碳原子数为3~8的不饱和羧酸和无机还原剂溶于有机溶剂中，形成试剂Ⅰ；将无机氧化剂溶于有机溶剂中，形成试剂Ⅱ；将碳原子数为16~24的不饱和脂肪酸溶在有机溶剂中，形成试剂Ⅲ；2）聚合反应：将试剂Ⅰ升温至45~65℃，加入试剂Ⅱ和试剂Ⅲ，完毕后，加热至溶剂沸腾，所述试剂Ⅰ、试剂Ⅱ、试剂Ⅲ在所述有机溶剂的沸点温度发生聚合反应，反应时间为1~5h；其中，所述聚合反应中，反应物的加入量为：不饱和羧酸5~15wt%不饱和脂肪酸85~95wt%；无机还原剂加入量为不饱和羧酸和不饱和脂肪酸总质量的8~14%，无机氧化剂加入量为不饱和羧酸和不饱和脂肪酸总质量的8~14%；3）将得到的产物冷却，得到共聚物阻垢分散剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郦和生，王亭，李长玥，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：