复合阻垢缓蚀剂及其在中硬水中的应用制造技术

本发明专利技术涉及循环冷却水处理领域，公开了复合阻垢缓蚀剂，所述复合阻垢缓蚀剂包括葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2‑膦酸基丁烷‑1,2,4‑三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐，其中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2‑膦酸基丁烷‑1,2,4‑三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的重量比为1:(0.8‑1.5):(1.3‑5):(0.17‑0.8)，锌盐的重量以锌离子计；其中，所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠和/或葡萄糖酸钾。本发明专利技术提供的复合阻垢缓蚀剂，各组分之间存在协同作用，具有良好的缓蚀和阻垢效果，组分少、用量低，尤其适用于补水钙硬度与总碱度之和为C，C满足100mg/L<C<300mg/L的中硬度循环冷却水处理。

Compound scale and corrosion inhibitor and its application in medium hard water

【技术实现步骤摘要】
复合阻垢缓蚀剂及其在中硬水中的应用
本专利技术涉及循环冷却水处理用阻垢缓蚀剂领域，具体地，涉及一种适应于中硬水的低磷复合阻垢缓蚀剂及其应用。
技术介绍
工业用水量中，冷却水占比较大。几十年前，我国多采用直流冷却水系统，对水资源造成较大浪费。近年来，循环冷却水系统因其明显的节水效果在各行各业均得到广泛推广，但随之而来的是，循环冷却水系统中冷却设施的腐蚀结垢问题。在循环水系统中加入阻垢缓蚀剂是控制腐蚀、结垢的有效途径。自20世纪70年代初，磷系水处理剂因无毒、低价，具有较好的缓蚀、阻垢性能，占当今水处理剂的70-80％以上，但磷的排放容易引起水体富营养化，严重影响生态环境。对此，国际上对限磷和禁磷的呼声越来越高，欧盟、美国及日本等作出了总磷排放质量浓度≤1.0mg/L的规定。为了实现可持续的水资源管理，无机磷及有机磷系药剂的应用必将受到限制，高效环保低磷水处理剂的开发和应用无疑是21世纪水处理行业发展的必然趋势。专利CN107522301A公开了一种缓蚀剂和缓蚀剂组合物及其制备方法以及其在抑制水腐蚀中的应用和循环水的处理方法，该缓蚀剂与锌盐的组合物在特定水质中有一定的缓蚀效果，但是用量偏高。中硬度循环冷却水的硬度和碱度偏高，属于结垢型水质，但也存在一定的腐蚀性，现有的缓蚀剂不能针对性的对中硬度循环冷却水进行缓蚀处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的含磷阻垢缓蚀剂的用量大、磷含量高、并且不能针对性地对中硬水进行阻垢缓蚀的问题，提供一种特别适用于中硬水的复合阻垢缓蚀剂及其应用，该复合阻垢缓蚀剂适合于中硬度循环冷却水的阻垢缓蚀处理，用量少即可达到较好的阻垢缓蚀效果。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种复合阻垢缓蚀剂，所述复合阻垢缓蚀剂包括葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐，其中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的重量比为1:(0.8-1.5):(1.3-5):(0.17-0.8)，锌盐的重量以锌离子计；其中，所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠和/或葡萄糖酸钾。本专利技术第二方面提供一种上述复合阻垢缓蚀剂在处理循环冷却水中的应用。本专利技术制得的复合阻垢缓蚀剂在循环冷却水中总磷含量(以PO43-计)≤1mg/L，满足环保要求。葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸和锌盐协同作用，可用于中硬度循环冷却水的缓蚀处理；2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸和含磺酸基共聚物协同起阻垢和分散作用，阻止碳酸钙垢和悬浮物的沉积；含磺酸基共聚物还起到稳定循环冷却水中锌盐的作用，提高缓蚀效果。采用上述技术方案，能够实现在水处理剂组分少、用量(尤其是葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物的用量和磷的含量)低的情况下达到良好的缓蚀和阻垢效果，降低成本。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供一种复合阻垢缓蚀剂，所述复合阻垢缓蚀剂包括葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐，其中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的重量比为1:(0.8-1.5):(1.3-5):(0.17-0.8)，锌盐的重量以锌离子计；其中，所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠和/或葡萄糖酸钾。本专利技术中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物按照如下方法制得：葡萄糖酸盐与三乙醇胺在酸催化作用下通过缩合反应，将葡萄糖酸盐与三乙醇胺在水中直接接触进行反应生成。所述缩合反应是指葡萄糖酸盐中的羧基与三乙醇胺中的羟基进行脱水缩合反应。优选地，三乙醇胺与葡萄糖酸盐摩尔比为(0.15-6):1，优选为(0.3-3):1，所述酸催化剂优选硫酸和/或硝酸。所述催化剂以氢离子计与葡萄糖酸盐的摩尔比为(0.2-6):1，优选(0.8-4):1。优选地，所述缩合反应的条件包括：所述接触在足以将水蒸出的温度下进行，优选所述接触在100-180℃加热条件下进行，所述接触时间为2-10小时。优选地，所述葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物的分子量分布在300-700，更优选在327-683范围内。选用葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的混合物作为阻垢缓蚀剂，含磷量极低，具有广谱性，可用于处理循环冷却水系统中冷却设施的腐蚀结垢问题，并且适用于除了铜材以外的各种材质。其中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸和锌盐三者协同有较好的缓蚀作用；2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸和含磺酸基共聚物协同起阻垢和分散作用，阻止碳酸钙垢和悬浮物的沉积；含磺酸基共聚物还起到稳定循环冷却水中锌盐的作用，提高缓蚀效果。葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐按照上述重量比例混合时，可用于处理中硬度的循环冷却水(即中硬水)。本专利技术中，中硬水是指循环冷却水中的钙离子和总碱度之和为C，C满足100mg/L<C<300mg/L，优选为110-270mg/L；其中，钙离子和总碱度均以CaCO3计。水质的测定方法参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)。优选地，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的重量比为1:(0.8-1.5):(1.6-5):(0.2-0.75)。葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐按照上述比例混合时，其对于中硬度循环冷却水的阻垢缓蚀效果更佳。优选地，含磺酸基共聚物选自丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物，丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸羟丙酯的三元共聚物，丙烯酸和磺酸盐的二元共聚物，羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物，丙烯酸和苯乙烯磺酸的共聚物，丙烯酸酯和苯乙烯磺酸的共聚物，丙烯酸和烯丙基磺酸的共聚物，丙烯酸和乙烯磺酸的共聚物，丙烯酸和2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物，丙烯酸、丙烯酰胺和2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的三元共聚物，丙烯酸、丙烯酸酯和2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的三元共聚物中的至少一种。优选地，所述丙烯酸酯为丙烯酸C1-8酯，更优选地，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯中的至少一种。所述含磺酸基共聚物30℃时的极限粘度通常为0.07-0.08dL/g，或者，所述含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述复合阻垢缓蚀剂包括葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐，其中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的重量比为1:(0.8-1.5):(1.3-5):(0.17-0.8)，锌盐的重量以锌离子计；其中，所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠和/或葡萄糖酸钾。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述复合阻垢缓蚀剂包括葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐，其中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的重量比为1:(0.8-1.5):(1.3-5):(0.17-0.8)，锌盐的重量以锌离子计；其中，所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠和/或葡萄糖酸钾。


2.根据权利要求1所述的复合阻垢缓蚀剂，其中，所述葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、含磺酸基共聚物和锌盐的重量比为1:(0.8-1.5):(1.6-5):(0.2-0.75)。


3.根据权利要求1或2所述的复合阻垢缓蚀剂，其中，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物中葡萄糖酸盐与三乙醇胺的摩尔比为1:0.15-6，葡萄糖酸盐与三乙醇胺的缩合反应产物的分子量分布在300-700范围内。


4.根据权利要求1所述的复合阻垢缓蚀剂，其中，含磺酸基共聚物选自丙烯酸与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物，丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酸羟丙酯的三元共聚物，丙烯酸和磺酸盐的二元共聚物，羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物，丙烯酸和苯乙烯磺酸的共聚物，丙烯酸酯和苯乙烯磺酸的共聚物，丙烯酸和烯丙基磺酸的共聚物，丙烯酸和乙烯磺酸的共聚物，丙烯酸和2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸的共聚物，丙烯酸、丙烯酰胺和2-甲基-2'-丙烯酰胺基...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏新，任志峰，张化冰，刘金香，杨玉，常磊，冯婕，
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：北京;11