專利名稱：一種循環冷卻水阻垢劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種工業循環冷卻水系統阻垢劑。
背景技術：
近年來隨著我國工業的發展及人口的增加，水資源的缺乏越來越嚴重，已成為制約我國工農業生產發展的主要因素，某些地區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。造成缺水的原因之一是工業的發展使得工業用水量激增。在工業用水中約60% 用于工業冷卻水上，冷卻水通過水的循環使用，可有效提高水的重復循環利用率，大幅度節約用水，減少排污。當循環冷卻水被重復使用時，由于水不斷地在循環過程中伴隨著蒸發濃縮，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，將細菌和灰塵帶入水中，造成水中雜質增加，水質惡化，對設備及運行造成危害。在循環冷卻水系統中，主要存在結垢、腐蝕和微生物危害三方面問題。防止系統結垢和腐蝕最方便有效的方法是在循環水中投加阻垢緩蝕劑。目前國內常用于循環冷卻水處理的配方多為膦系配方，含有機膦酸及其鹽。但使用單一的阻垢緩蝕劑，存在濃縮倍數不高，PH值低于8. 5等問題。同時含膦化合物對水體的污染及導致的富營養化問題使人們逐漸認識到控制其排放的重要性，許多國家的環保部門已經出臺了相應的法規來限制含磷化合物的排放。因此，選擇一種高效環保的阻垢緩蝕劑至關重要。
發明內容
本發明的目的是提供一種環境污染小、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水阻垢劑。本發明的技術方案如下本發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量低于2000和相對分子質量大于4000的兩種聚丙烯酸的混合物。所述相對分子質量低于2000的聚丙烯酸和相對分子質量大于4000的聚丙烯酸的重要比例為0. 1 5。本發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。本發明的有益技術效果是本發明提供的阻垢劑具有環境污染小、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添加阻垢劑的循環水處理工藝，適合連續加藥方式。本發明阻垢劑可應用于地表水、地下水或中水為補充水水源的循環水系統。其在加酸加阻垢劑處理工藝的電力行業循環水處理， 循環水中總磷含量小于1. Omg/L，用量小，一般情況下加藥量為2 6mg/L，降低了磷排放對環境的危害。本發明特別適合于黃河水系水質變化較大的特點。在堿度、鈣硬高達IOmmol/ L的情況下仍具有很好的阻垢效果，保證循環水系統安全穩定運行。本發明利用水處理劑單體，按各自不同的作用機理，利用合理的復配技術，充分發揮各單體之間的協同作用，設計出復合配方阻垢劑。復配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合能力，并且有臨界值效應和協同效應。即 HEDP可將遠多于按螯合機制的化學計量相應量的致垢金屬離子螯合于水中，使其在水中保持溶解狀態。如按純粹的化學計量機制計算，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，與其他阻垢緩蝕劑一起使用時具有協同效應。當相對分子質量 (指平均相對分子質量而非真實相對分子質量)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。當相對分子質量較高時(如4000 10000)，聚丙烯酸的主要作用為分散，使已經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揮這兩種作用，將這兩種相對分子質量的聚丙烯酸混合使用。AA-AMPS共聚物在工業循環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、穩定金屬離子和有機磷酸。由于共聚物中含有磺酸基團，故可以有效地防止由于均聚物與水中離子反應而產生難溶性鈣凝膠。與鋅鹽、磷酸鹽、有機膦酸鹽等緩蝕、阻垢劑復配作用時，產生明顯的協同增效作用。適用于循環冷卻水堿性運行和高濃縮倍數的水質。對環境無污染。本發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。本發明的阻垢劑的成品理化指標均符合中華人民共和國電力行業標準DL/T806-2002《火力發電廠循環冷卻水用緩蝕阻垢劑》中的規定。在加酸加阻垢劑處理工藝的電力行業循環水處理中，其在循環水中總磷含量小于1. Omg/L，用藥量小， 一般情況下加藥量僅為2 6mg/L，降低了磷排放對環境的危害。本發明可提高循環水的濃縮倍率，節約水資源，降低循環水排污水對環境的污染， 減少阻垢劑的加藥量，提高阻垢效果，便于現場檢測和控制，保證機組安全、經濟、穩定地運行。同時若該配方藥劑應用于中水回用于循環水系統工程中，其推廣應用所帶來的節約用藥、中水回用等也將對保護環境、解決電廠用水緊張以及實現城市中水回用等起到很好的促進作用，具有良好的經濟效益和社會效益。以2 X 600麗火電機組為例，單機循環水量約為65000t/h，冷卻塔蒸發量約為 910m3/h，按其濃縮倍率3. 0倍的設計值計算，若采用本發明的阻垢劑可使濃縮倍率提高到 4. 0倍，因此每年就可以為社會節約新鮮水資源216萬噸/年(每年運行按300天計)，節約藥劑10噸，節約由此引發的費用約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，保護了環境，實現了經濟效益和社會效益的同步提高。本發明的阻垢劑具有成本低、易于配制、使用方便、處理效果好、適用范圍廣等優點，適用于從事電力、化工、石油、冶金、醫藥等領域循環水系統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明予以進一步說明，但并不因此而限制本發明。實施例1一種循環冷卻水阻垢劑，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。該阻垢劑在內蒙古國華準格爾發電有限責任公司(凝汽器管材為雙向不銹鋼 316L)應用時，循環水總磷含量控制不大于0. 9mg/L、pH值控制不大于9. 0，達成最高濃縮倍數7. 90，最高堿度達13. 4mmol/l，最高硬度達18. 5mmol/L·在最高濃縮倍數7. 90、最高堿度達11. 2mmol/l和最高硬度達18. 4mmol/l的條件下，阻垢率100%，掛片無垢點，打開凝汽器后，不銹鋼表面無結垢、腐蝕發生。實施例2一種循環冷卻水阻垢劑，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。該阻垢劑在內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司(凝汽器管材為雙向不銹鋼2205)應用時，循環水總磷含量控制不大于0. 85mg/L、pH值控制不大于9. 0，達成最高濃縮倍數5. 50，最高堿度達13. Ommol/1，最高硬度達16. 5mmol/L·在最高濃縮倍數5. 50、 最高堿度達13. Ommol/1和最高硬度達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，不銹鋼表面無結垢、腐蝕發生。實施例3種循環冷卻水阻垢劑，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)的循環冷卻水系統的動態模擬試驗中，循環水總磷含量控制不大于0. 95mg/L、pH值控制不大于9. 5，達成最高濃縮倍數6. 0， 最高堿度達48. 8mmol/L·在最高濃縮倍數6. 0、最高堿度達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)的循環冷卻水系統中，循環水總磷含量控制不大于0. 45mg/L、pH值控制不大于9. 0，達成最高濃縮倍數6. 5，最高堿度達10. 8mmol/l，最高硬度達16. 8mmol/L·在最高濃縮倍數6. 5、最高堿度達10. 8mmol/l, 最高硬度達16. 8mmol/l的條件下，阻垢率100 %，掛片無垢點，打開凝汽器后，不銹鋼表面無結垢、腐蝕發生。實施例5一種循環冷卻水阻垢劑，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。該阻垢劑用于內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司(凝汽器管材為鈦合金) 的循環冷卻水系統中，循環水總磷含量控制0. 48mg/L、pH值控制不大于9. 0，達成最高濃縮倍數5. 5，最高堿度達11. 8mmol/l，最高硬度達14. 8mmol/L·在最高濃縮倍數5. 5、最高堿度達11.8mmol/l，最高硬度達14. 8mmol/l的條件下，阻垢率100%，掛片無垢點，打開凝汽器后，凝汽器管表面無結垢、腐蝕發生。
權利要求
1.一種循環冷卻水阻垢劑，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.根據權利要求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.根據權利要求1的阻垢劑，其特征在于所述的聚丙烯酸為相對分子質量低于2000和相對分子質量大于4000的兩種聚丙烯酸的混合物。
4.根據權利要求3的阻垢劑，其特征在于所述相對分子質量低于2000的聚丙烯酸和相對分子質量大于4000的聚丙烯酸的重要比例為0. 1 5。
全文摘要
本發明涉及一種循環冷卻水阻垢劑，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、適用范圍廣等優點，可用在加酸加阻垢劑處理工藝的電力行業循環水處理，其在循環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 優先權日2011年9月5日
發明者何云飛, 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有限公司