專利名稱：多元復合水處理劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多元復合水處理劑，尤其是一種以三元共聚物為主的工業循環水處理劑。
背景技術：
工業上一般在冷卻水中加入水處理劑來降低腐蝕及結垢。對于以較高硬度及堿度水(硬度或堿度＞200mg/L，硬度或堿度以CaCO3計，下同)為補充水的冷卻水系統，目前雖有較多的水處理配方，但主要問題是1)選用的組分及組分配比沒有將藥劑的協同性得到更大的體現；2)組分的選擇沒有有效地體現綜合阻垢緩蝕及穩定性的要求；3)應符合環保的趨勢，使排水盡量做到無磷或低磷，藥劑低毒或無毒；4)應體現低量及高效的原則。CN1258649公開了一種多元復配阻垢緩蝕劑，包括有機膦酸(4～15mg/l)、含磺酸基共聚物(4～15mg/l)、鋅鹽(1.5～5mg/l)以及視具體情況而存在的銅材緩蝕劑(0.5～1.5mg/l)。適宜在濃縮倍數為2.3±0.2的條件下使用。由于環境、人口及工業化等因素，水資源的承載能力面臨嚴峻的考驗。目前工業用水占城市用水量的70％左右，冷卻水約占工業用水的60～70％。濃縮倍數K是循環水的一個重要指標，它的大小決定了節水的水平，決定水的重復利用率的高低，濃縮倍數與節水率的關系見表1。因此，在保證水處理劑抗腐蝕及阻垢效果的同時最大限度地提高濃縮倍數從而節約用水是極具意義的。
表1 濃縮倍數與節水率
注條件為循環水量10000m3/hr；循環水蒸發損失1.7％，飛濺損失0.1％；生產泄漏為零。
發明內容
本發明的目的在于提供一種改進的多元復合水處理劑，在保持防腐及阻垢效果的同時最大限度地提高節水率。本發明多元復合水處理劑主要由含磺酸基的三元共聚物、有機膦酸、鋅鹽及金屬緩蝕劑組成，其重量(有效濃度)比為20～40∶1～10∶0.5～4∶0～3，對于較高硬度及堿度的水質，建議比例范圍為25～35∶1～10∶0.5～1∶0～2，鋅鹽重量以鋅計。適宜本發明的含磺酸基的三元共聚物包括丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基膦酸(AA/AMPS/AMPP)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/丙烯酰胺(AA/AMPS/AM)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/丙烯酸羥丙酯(AA/AMPS/HPA)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/苯乙烯磺酸(AA/AMPS/SS)等，其不僅對碳酸鈣，而且對磷酸鈣、硫酸鈣等垢有較優異的抑制作用。適宜本發明的有機膦酸包括羥基亞乙基二膦酸(HEDP)、氨基三亞甲基膦酸(ATMP)、2-膦酰基丁烷-1，2，4三羧酸(PBTCA)、亞乙基二胺四亞甲基膦酸(EDTMP)等，它有較好的穩定性及抗氧化性。適宜本發明的鋅鹽包括硫酸鋅、氯化鋅，能夠在金屬表面形成保護膜。適宜本發明的金屬緩蝕劑包括巰基苯并噻唑(MBT)、苯并三氮唑(BTA)、甲基苯并三氮唑(MBTA)，對有色金屬有較好的緩蝕作用，因此在循環水系統中有有色金屬換熱器時使用。本發明多元復合水處理劑適宜在pH大于7.2，最好在8.0～9.0之間的水系，這樣能夠保證各組份均能發生作用，建議濃縮倍數在3.0～3.7之間，更適宜于3.5。當水處理劑有效濃度為30％時，在硬度及堿度均不高，濃縮倍數小于3.5的條件下，水處理劑投加濃度控制在30～40mg/L，高硬度及堿度的水質，或濃縮倍數大于3.5時，投加濃度為40～50mg/L。
本發明多元復合水處理劑可用常規方法配制。例如按最終水處理劑有效濃度計，根據配比算出各組份用量，倒入水及各組分，攪拌，將溫度升至70～75℃，保持10～15分鐘后冷卻至常溫即可，得到產品為半透明液體。
本發明由于調整了組份含量，尤其是將含磺酸基三元共聚物的有效濃度提高到20～40mg/l，再配合其它組份從而在保證防腐及阻垢效果的同時大大提高了水處理劑的濃縮倍數。采用中石化的《冷卻水分析和實驗方法》中靜態阻垢評定實驗方法，通過實驗分析得出阻垢率80％以上，腐蝕速度0.04mm/a以內。
具體實施例方式
改變含磺酸基三元共聚物、有機磷酸、鋅鹽、金屬緩蝕劑的種類及用量進行實施例1-7，原料配比及試驗結果見表2。
表2 原料配比及試驗結果
上述試驗所用水質見表3，表3 實驗用水水質
腐蝕速度、阻垢率試驗均采用中石化的《冷卻水分析和實驗方法》中的相關方法進行。相關計算公式為
試件的腐蝕矢量(g)A試件的面積(cm2)T腐蝕試驗時間(hr)ρ試件材料的密度(kg/m3)阻垢率按下式計
Ca02+-試液試驗前實測的Ca22+濃度再乘以濃縮倍數而得的理論Ca2+濃度Ca12+-加阻垢劑的濃度，試驗后的Ca2+濃度Ca22+-不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗條件下的Ca2+濃度根據實施例2配比制備有效濃度30％的水處理劑，應用于一原油催裂化裝置，其保有水量800m3，循環量2000m3，換熱器均為碳鋼，系統有少量的油泄漏。補充水水質情況見表4。
表4水質分析結果
在自然濃縮狀態下，pH范圍在8.0～9.0內，濃縮倍數為3.1～3.2，異養菌數小于1×105個/ml，使用濃度為50mg/L，腐蝕速度見表5。
表5腐蝕速度 單位mm/a
根據實施例6配比制備有效濃度30％的水處理劑，應用于一年產30萬噸合成氨的化肥廠循環水系，其保有水量10000m3，循環量為30000m3，材質以碳鋼為主，有少量銅及白鋼，其補充水水質同表4。
在自然濃縮狀態下，pH范圍在8.0～9.0內，濃縮倍數為3.3～3.5，濁度小于10，異養菌數小于1×105個/ml，使用濃度為50mg/L，腐蝕速度及粘附速率見表6表6各材質的粘附速率與腐蝕速度
權利要求
1.一種多元復合水處理劑，主要由含磺酸基三元共聚物、有機膦酸、鋅鹽及金屬緩蝕劑組成，其特征在于它們的重量比為20～40∶1～10∶0.5～4∶0～3，其中鋅鹽的重量以鋅計。
2.根據權利要求1所述的多元復合水處理劑，其特征在于所述的含磺酸基三元共聚物包括丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基膦酸、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/丙烯酰胺、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/丙烯酸羥丙酯、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸/苯乙烯磺酸。
3.根據權利要求1所述的多元復合水處理劑，其特征在于所述的有機膦酸包括羥基亞乙基二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4三羧酸、亞乙基二胺四亞甲基膦酸。
4.根據權利要求1所述的多元復合水處理劑，其特征在于所述的鋅鹽包括硫酸鋅、氯化鋅。
5.根據權利要求1所述的多元復合水處理劑，其特征在于所述的金屬緩蝕劑包括巰基苯并噻唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑。
6.根據權利要求1所述的多元復合水處理劑，其特征在于含磺酸基三元共聚物、有機膦酸、鋅鹽及金屬緩蝕劑的重量比為25～35∶1～10∶0.5～1∶0～2。
全文摘要
本發明涉及一種多元復合水處理劑，主要由含磺酸基的三元共聚物、有機磷酸、鋅鹽及金屬緩蝕劑組成，其有效濃度重量比為20～40∶1～10∶0.5～4∶0～3，適宜在pH大于7.2的水系，建議濃縮倍數在3.0～3.7之間。阻垢率80％以上，腐蝕速度0.04mm/a以內，在保持防腐及阻垢效果的同時最大限度地提高了節水率。
文檔編號C02F5/14GK1565994SQ0313760
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月18日 優先權日2003年6月18日
發明者馬光偉, 魏存發, 呂紅, 史小云, 王素珍, 梁寶峰, 王樹勖, 陳萍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司