專利名稱：一種循環(huán)冷卻水阻垢劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)阻垢劑。
背景技術(shù)：
近年來隨著我國工業(yè)的發(fā)展及人口的增加，水資源的缺乏越來越嚴(yán)重，已成為制約我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要因素，某些地區(qū)甚至由于水資源的短缺而造成了對人類生存的威脅和挑戰(zhàn)。造成缺水的原因之一是工業(yè)的發(fā)展使得工業(yè)用水量激增。在工業(yè)用水中約60% 用于工業(yè)冷卻水上，冷卻水通過水的循環(huán)使用，可有效提高水的重復(fù)循環(huán)利用率，大幅度節(jié)約用水，減少排污。當(dāng)循環(huán)冷卻水被重復(fù)使用時，由于水不斷地在循環(huán)過程中伴隨著蒸發(fā)濃縮，水中各種離子濃度不斷上升，加之開式冷卻塔用空氣冷卻水，空氣與水接觸，將細(xì)菌和灰塵帶入水中，造成水中雜質(zhì)增加，水質(zhì)惡化，對設(shè)備及運行造成危害。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，主要存在結(jié)垢、腐蝕和微生物危害三方面問題。防止系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕最方便有效的方法是在循環(huán)水中投加阻垢緩蝕劑。目前國內(nèi)常用于循環(huán)冷卻水處理的配方多為膦系配方，含有機(jī)膦酸及其鹽。但使用單一的阻垢緩蝕劑，存在濃縮倍數(shù)不高，PH值低于8. 5等問題。同時含膦化合物對水體的污染及導(dǎo)致的富營養(yǎng)化問題使人們逐漸認(rèn)識到控制其排放的重要性，許多國家的環(huán)保部門已經(jīng)出臺了相應(yīng)的法規(guī)來限制含磷化合物的排放。因此，選擇一種高效環(huán)保的阻垢緩蝕劑至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境污染小、成本低、易于配制、使用方便、處理效果好、 適用范圍廣的高效循環(huán)水阻垢劑。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明阻垢劑的組成包括以組合物重量為100%計，羥基乙叉二膦酸 (HEDP) 20 40 %，馬來酸-丙烯酸共聚物(MA-AA) 20 30 %，丙烯酸與2-丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸共聚物(AA-AMPS) 5 25%，聚丙烯酸(PAA) 5 25%和余量的水。所述丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的單體配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量不低于15重％。所述的聚丙烯酸為相對分子質(zhì)量低于2000和相對分子質(zhì)量大于4000的兩種聚丙烯酸的混合物。所述相對分子質(zhì)量低于2000的聚丙烯酸和相對分子質(zhì)量大于4000的聚丙烯酸的重要比例為0. 1 5。本發(fā)明所述阻垢劑的制備方法如下將羥基乙叉二膦酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、 丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明提供的阻垢劑具有環(huán)境污染小、成本低、易于配制、使用方便、處理效果好、適用范圍廣的等特點，適合采用加酸加阻垢劑處理工藝和單獨
3添加阻垢劑的循環(huán)水處理工藝，適合連續(xù)加藥方式。本發(fā)明阻垢劑可應(yīng)用于地表水、地下水或中水為補(bǔ)充水水源的循環(huán)水系統(tǒng)。其在加酸加阻垢劑處理工藝的電力行業(yè)循環(huán)水處理， 循環(huán)水中總磷含量小于1. Omg/L，用量小，一般情況下加藥量為2 6mg/L，降低了磷排放對環(huán)境的危害。本發(fā)明特別適合于黃河水系水質(zhì)變化較大的特點。在堿度、鈣硬高達(dá)IOmmol/ L的情況下仍具有很好的阻垢效果，保證循環(huán)水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。本發(fā)明利用水處理劑單體，按各自不同的作用機(jī)理，利用合理的復(fù)配技術(shù)，充分發(fā)揮各單體之間的協(xié)同作用，設(shè)計出復(fù)合配方阻垢劑。復(fù)配HEDP作為示蹤劑，且提供良好的阻碳酸鈣性能，HEDP對水中多價金屬離子有絡(luò)合能力，并且有臨界值效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)。即 HEDP可將遠(yuǎn)多于按螯合機(jī)制的化學(xué)計量相應(yīng)量的致垢金屬離子螯合于水中，使其在水中保持溶解狀態(tài)。如按純粹的化學(xué)計量機(jī)制計算，Imol的HEDP只能將50g碳酸鈣螯合于水中， 但實際上，Img的HEDP就可將1. 6g的碳酸鈣螯合于水中而7天不析出。通常和聚羧酸水處理藥劑復(fù)合使用，使用濃度低于5mg/L。馬來酸-丙烯酸共聚物是一種多價螯合劑，可螯合水中的鈣、鎂、鐵等離子，從而起到阻垢作用，特別是抑制硫酸鈣十分有效，能有效抑制硫酸鈣沉積。適用于堿性水質(zhì)，與其他阻垢緩蝕劑一起使用時具有協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)相對分子質(zhì)量 (指平均相對分子質(zhì)量而非真實相對分子質(zhì)量)較低(如低于2000)時，聚丙烯酸的作用主要為阻垢，使水中的鹽類不沉淀出來。當(dāng)相對分子質(zhì)量較高時(如4000 10000)，聚丙烯酸的主要作用為分散，使已經(jīng)沉淀出來的致垢鹽類不黏附于容器壁或管道壁上。為了使聚丙烯酸同時發(fā)揮這兩種作用，將這兩種相對分子質(zhì)量的聚丙烯酸混合使用。AA-AMPS共聚物在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中是良好的阻垢分散劑。不僅能抑制碳酸鈣垢，對Ζη2+、Μη2+、 ^2+等離子及黏泥、氧化鐵均有良好的分散性能；對磷酸鈣垢和鋅鹽、錳鹽的沉積也有較好的抑制作用，且能有效地分散顆粒物、穩(wěn)定金屬離子和有機(jī)磷酸。由于共聚物中含有磺酸基團(tuán)，故可以有效地防止由于均聚物與水中離子反應(yīng)而產(chǎn)生難溶性鈣凝膠。與鋅鹽、磷酸鹽、有機(jī)膦酸鹽等緩蝕、阻垢劑復(fù)配作用時，產(chǎn)生明顯的協(xié)同增效作用。適用于循環(huán)冷卻水堿性運行和高濃縮倍數(shù)的水質(zhì)。對環(huán)境無污染。本發(fā)明阻垢劑可與水互溶，其密度大于1. 15g/cm3(20°C)，固體含量大于32^,1% 水溶液的PH為3. 0士 1. 5之間。本發(fā)明的阻垢劑的成品理化指標(biāo)均符合中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T806-2002《火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用緩蝕阻垢劑》中的規(guī)定。在加酸加阻垢劑處理工藝的電力行業(yè)循環(huán)水處理中，其在循環(huán)水中總磷含量小于1. Omg/L，用藥量小， 一般情況下加藥量僅為2 6mg/L，降低了磷排放對環(huán)境的危害。本發(fā)明可提高循環(huán)水的濃縮倍率，節(jié)約水資源，降低循環(huán)水排污水對環(huán)境的污染， 減少阻垢劑的加藥量，提高阻垢效果，便于現(xiàn)場檢測和控制，保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運行。同時若該配方藥劑應(yīng)用于中水回用于循環(huán)水系統(tǒng)工程中，其推廣應(yīng)用所帶來的節(jié)約用藥、中水回用等也將對保護(hù)環(huán)境、解決電廠用水緊張以及實現(xiàn)城市中水回用等起到很好的促進(jìn)作用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以2 X 600麗火電機(jī)組為例，單機(jī)循環(huán)水量約為65000t/h，冷卻塔蒸發(fā)量約為 910m3/h，按其濃縮倍率3. 0倍的設(shè)計值計算，若采用本發(fā)明的阻垢劑可使?jié)饪s倍率提高到 4. 0倍，因此每年就可以為社會節(jié)約新鮮水資源216萬噸/年(每年運行按300天計)，節(jié)約藥劑10噸，節(jié)約由此引發(fā)的費用約440萬元(水費按2元/噸計，藥劑按0. 9萬元/噸計)。同時減少了污水外排約200多萬噸/年，保護(hù)了環(huán)境，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同步提高。本發(fā)明的阻垢劑具有成本低、易于配制、使用方便、處理效果好、適用范圍廣等優(yōu)點，適用于從事電力、化工、石油、冶金、醫(yī)藥等領(lǐng)域循環(huán)水系統(tǒng)防止借垢的藥品使用。
具體實施例方式下面的實施例將對本發(fā)明予以進(jìn)一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。實施例1一種循環(huán)冷卻水阻垢劑，組成包括以組合物重量為100%計，羥基乙叉二膦酸 30%，馬來酸-丙烯酸共聚物M%，丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10%，聚丙烯酸10%和余量的水。其中丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的單體配料中 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量為20重％，相對分子質(zhì)量分別小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比為0. 25。將羥基乙叉二膦酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合制得本實施例的阻垢劑。該阻垢劑在內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司(凝汽器管材為雙向不銹鋼 316L)應(yīng)用時，循環(huán)水總磷含量控制不大于0. 9mg/L、pH值控制不大于9. 0，達(dá)成最高濃縮倍數(shù)7. 90，最高堿度達(dá)13. 4mmol/l，最高硬度達(dá)18. 5mmol/L·在最高濃縮倍數(shù)7. 90、最高堿度達(dá)11. 2mmol/l和最高硬度達(dá)18. 4mmol/l的條件下，阻垢率100%，掛片無垢點，打開凝汽器后，不銹鋼表面無結(jié)垢、腐蝕發(fā)生。實施例2一種循環(huán)冷卻水阻垢劑，組成包括以組合物重量為100%計，羥基乙叉二膦酸觀％，馬來酸-丙烯酸共聚物沈%，丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物10%，聚丙烯酸12%和余量的水。其中丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的單體配料中 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量為35重％，相對分子質(zhì)量分別小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比為4.0。將羥基乙叉二膦酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合制得本實施例的阻垢劑。該阻垢劑在內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司(凝汽器管材為雙向不銹鋼2205)應(yīng)用時，循環(huán)水總磷含量控制不大于0. 85mg/L、pH值控制不大于9. 0，達(dá)成最高濃縮倍數(shù)5. 50，最高堿度達(dá)13. Ommol/1，最高硬度達(dá)16. 5mmol/L·在最高濃縮倍數(shù)5. 50、 最高堿度達(dá)13. Ommol/1和最高硬度達(dá)16. 5mmol/l的條件下，阻垢率100%，端差0. 97°C, 掛片無垢點，打開凝汽器后，不銹鋼表面無結(jié)垢、腐蝕發(fā)生。實施例3種循環(huán)冷卻水阻垢劑，組成包括以組合物重量為100%計，羥基乙叉二膦酸 40 %，馬來酸-丙烯酸共聚物30 %，丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5 %，聚丙烯酸5%和余量的水。其中丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的單體配料中 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量為15重％，相對分子質(zhì)量分別小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比為0.1。將羥基乙叉二膦酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺
5酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合制得本實施例的阻垢劑。該阻垢劑用于某電廠(凝汽器管材為鈦材)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的動態(tài)模擬試驗中，循環(huán)水總磷含量控制不大于0. 95mg/L、pH值控制不大于9. 5，達(dá)成最高濃縮倍數(shù)6. 0， 最高堿度達(dá)48. 8mmol/L·在最高濃縮倍數(shù)6. 0、最高堿度達(dá)48. 8mmol/l，鈣硬度0. 8mmol/l 的條件下，阻垢率100%，掛片無垢點，鈦管腐蝕速率為0. 0008mm/a，粘附速率為0. 70mcm。實施例4一種循環(huán)冷卻水阻垢劑，組成包括以組合物重量為100%計，羥基乙叉二膦酸 20%，馬來酸-丙烯酸共聚物20%，丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物25%，聚丙烯酸18%和余量的水。其中丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的單體配料中 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量為25重％，相對分子質(zhì)量分別小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比為5.0。將羥基乙叉二膦酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合制得本實施例的阻垢劑。該阻垢劑用于某電廠(凝汽器管材為雙向不銹鋼316L)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，循環(huán)水總磷含量控制不大于0. 45mg/L、pH值控制不大于9. 0，達(dá)成最高濃縮倍數(shù)6. 5，最高堿度達(dá)10. 8mmol/l，最高硬度達(dá)16. 8mmol/L·在最高濃縮倍數(shù)6. 5、最高堿度達(dá)10. 8mmol/l, 最高硬度達(dá)16. 8mmol/l的條件下，阻垢率100 %，掛片無垢點，打開凝汽器后，不銹鋼表面無結(jié)垢、腐蝕發(fā)生。實施例5一種循環(huán)冷卻水阻垢劑，組成包括以組合物重量為100%計，羥基乙叉二膦酸 25 %，馬來酸-丙烯酸共聚物20 %，丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15 %，聚丙烯酸25%和余量的水。其中丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的單體配料中 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量為35重％，相對分子質(zhì)量分別小于2000、大于4000的聚丙烯酸的重要比為2.0。將羥基乙叉二膦酸、馬來酸-丙烯酸共聚物、丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸、和水按照上述比例混合制得本實施例的阻垢劑。該阻垢劑用于內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司(凝汽器管材為鈦合金) 的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，循環(huán)水總磷含量控制0. 48mg/L、pH值控制不大于9. 0，達(dá)成最高濃縮倍數(shù)5. 5，最高堿度達(dá)11. 8mmol/l，最高硬度達(dá)14. 8mmol/L·在最高濃縮倍數(shù)5. 5、最高堿度達(dá)11.8mmol/l，最高硬度達(dá)14. 8mmol/l的條件下，阻垢率100%，掛片無垢點，打開凝汽器后，凝汽器管表面無結(jié)垢、腐蝕發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)冷卻水阻垢劑，以組合物重量為100%計，包括羥基乙叉二膦酸20 40%， 馬來酸-丙烯酸共聚物20 30 %，丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5 25 %， 聚丙烯酸5 25%和余量的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的阻垢劑，其特征在于所述丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的單體配料中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸含量不低于15重％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的阻垢劑，其特征在于所述的聚丙烯酸為相對分子質(zhì)量低于2000和相對分子質(zhì)量大于4000的兩種聚丙烯酸的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的阻垢劑，其特征在于所述相對分子質(zhì)量低于2000的聚丙烯酸和相對分子質(zhì)量大于4000的聚丙烯酸的重要比例為0. 1 5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種循環(huán)冷卻水阻垢劑，以組合物重量為100％計，包括羥基乙叉二膦酸20～40％，馬來酸-丙烯酸共聚物20～30％，丙烯酸與2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物5～25％，聚丙烯酸5～25％和余量的水。該阻垢劑具有成本低、易于配制、使用方便、處理效果好、適用范圍廣等優(yōu)點，可用在加酸加阻垢劑處理工藝的電力行業(yè)循環(huán)水處理，其在循環(huán)水中總磷含量小于等于1.0mg/L，用藥量小，加藥量一般僅為2～6mg/L，降低了磷排放對環(huán)境的危害。
文檔編號C02F5/10GK102329011SQ20111026057
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者何云飛, 孫振宏, 張桂珍, 徐華, 李思, 王傳軍, 陳瑋 申請人:天津沃川水處理工程技術(shù)有限公司