專利名稱：多元復(fù)合水處理劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多元復(fù)合水處理劑，尤其是一種以三元共聚物為主的工業(yè)循環(huán)水處理劑。
背景技術(shù)：
工業(yè)上一般在冷卻水中加入水處理劑來降低腐蝕及結(jié)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(jì)，下同)為補(bǔ)充水的冷卻水系統(tǒng)，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(xié)同性得到更大的體現(xiàn)；2)組分的選擇沒有有效地體現(xiàn)綜合阻垢緩蝕及穩(wěn)定性的要求；3)應(yīng)符合環(huán)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(yīng)體現(xiàn)低量及高效的原則。CN1258649公開了一種多元復(fù)配阻垢緩蝕劑，包括有機(jī)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(shù)為2.3±0.2的條件下使用。由于環(huán)境、人口及工業(yè)化等因素，水資源的承載能力面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。目前工業(yè)用水占城市用水量的70％左右，冷卻水約占工業(yè)用水的60～70％。濃縮倍數(shù)K是循環(huán)水的一個(gè)重要指標(biāo)，它的大小決定了節(jié)水的水平，決定水的重復(fù)利用率的高低，濃縮倍數(shù)與節(jié)水率的關(guān)系見表1。因此，在保證水處理劑抗腐蝕及阻垢效果的同時(shí)最大限度地提高濃縮倍數(shù)從而節(jié)約用水是極具意義的。
表1 濃縮倍數(shù)與節(jié)水率

注條件為循環(huán)水量10000m3/hr；循環(huán)水蒸發(fā)損失1.7％，飛濺損失0.1％；生產(chǎn)泄漏為零。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的多元復(fù)合水處理劑，在保持防腐及阻垢效果的同時(shí)最大限度地提高節(jié)水率。本發(fā)明多元復(fù)合水處理劑主要由含磺酸基的三元共聚物、有機(jī)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(zhì)，建議比例范圍為25～35∶1～10∶0.5～1∶0～2，鋅鹽重量以鋅計(jì)。適宜本發(fā)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(yōu)異的抑制作用。適宜本發(fā)明的有機(jī)膦酸包括羥基亞乙基二膦酸(HEDP)、氨基三亞甲基膦酸(ATMP)、2-膦?；⊥?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(wěn)定性及抗氧化性。適宜本發(fā)明的鋅鹽包括硫酸鋅、氯化鋅，能夠在金屬表面形成保護(hù)膜。適宜本發(fā)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(huán)水系統(tǒng)中有有色金屬換熱器時(shí)使用。本發(fā)明多元復(fù)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(fā)生作用，建議濃縮倍數(shù)在3.0～3.7之間，更適宜于3.5。當(dāng)水處理劑有效濃度為30％時(shí)，在硬度及堿度均不高，濃縮倍數(shù)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(zhì)，或濃縮倍數(shù)大于3.5時(shí)，投加濃度為40～50mg/L。
本發(fā)明多元復(fù)合水處理劑可用常規(guī)方法配制。例如按最終水處理劑有效濃度計(jì)，根據(jù)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(chǎn)品為半透明液體。
本發(fā)明由于調(diào)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(shí)大大提高了水處理劑的濃縮倍數(shù)。采用中石化的《冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法》中靜態(tài)阻垢評定實(shí)驗(yàn)方法，通過實(shí)驗(yàn)分析得出阻垢率80％以上，腐蝕速度0.04mm/a以內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
改變含磺酸基三元共聚物、有機(jī)磷酸、鋅鹽、金屬緩蝕劑的種類及用量進(jìn)行實(shí)施例1-7，原料配比及試驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2 原料配比及試驗(yàn)結(jié)果

上述試驗(yàn)所用水質(zhì)見表3，表3 實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)

腐蝕速度、阻垢率試驗(yàn)均采用中石化的《冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法》中的相關(guān)方法進(jìn)行。相關(guān)計(jì)算公式為

試件的腐蝕矢量(g)A試件的面積(cm2)T腐蝕試驗(yàn)時(shí)間(hr)ρ試件材料的密度(kg/m3)阻垢率按下式計(jì)

Ca02+-試液試驗(yàn)前實(shí)測的Ca22+濃度再乘以濃縮倍數(shù)而得的理論Ca2+濃度Ca12+-加阻垢劑的濃度，試驗(yàn)后的Ca2+濃度Ca22+-不加阻垢劑試液(空白)在相同試驗(yàn)條件下的Ca2+濃度根據(jù)實(shí)施例2配比制備有效濃度30％的水處理劑，應(yīng)用于一原油催裂化裝置，其保有水量800m3，循環(huán)量2000m3，換熱器均為碳鋼，系統(tǒng)有少量的油泄漏。補(bǔ)充水水質(zhì)情況見表4。
表4水質(zhì)分析結(jié)果

在自然濃縮狀態(tài)下，pH范圍在8.0～9.0內(nèi)，濃縮倍數(shù)為3.1～3.2，異養(yǎng)菌數(shù)小于1×105個(gè)/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(jù)實(shí)施例6配比制備有效濃度30％的水處理劑，應(yīng)用于一年產(chǎn)30萬噸合成氨的化肥廠循環(huán)水系，其保有水量10000m3，循環(huán)量為30000m3，材質(zhì)以碳鋼為主，有少量銅及白鋼，其補(bǔ)充水水質(zhì)同表4。
在自然濃縮狀態(tài)下，pH范圍在8.0～9.0內(nèi)，濃縮倍數(shù)為3.3～3.5，濁度小于10，異養(yǎng)菌數(shù)小于1×105個(gè)/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(zhì)的粘附速率與腐蝕速度

權(quán)利要求
1.一種多元復(fù)合水處理劑，主要由含磺酸基三元共聚物、有機(jī)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(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的多元復(fù)合水處理劑，其特征在于所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的多元復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的多元復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的多元復(fù)合水處理劑，其特征在于含磺酸基三元共聚物、有機(jī)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(fā)明涉及一種多元復(fù)合水處理劑，主要由含磺酸基的三元共聚物、有機(jī)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(shù)在3.0～3.7之間。阻垢率80％以上，腐蝕速度0.04mm/a以內(nèi)，在保持防腐及阻垢效果的同時(shí)最大限度地提高了節(jié)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(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者馬光偉, 魏存發(fā), 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