申请日2015.06.30
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F5/08; C02F5/14; C02F5/10
摘要
本申请公开了一种锅炉水处理阻垢剂及其制备方法，由1-Boc-3-甲氨基吡咯烷、环己胺、PBTCA、亚硫酸钠、蒸馏水、ATMP、HEDP、DETPMP、甲醛、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物组成;阻垢剂使用量少，仅为1-5mg/L，效果持久，60-80℃放置一个月，阻垢率96-100%，与常用絮凝剂兼容，不易分解，储存期长，低磷环保。
权利要求书
1.一种锅炉水处理阻垢剂，其特征在于所述锅炉水处理阻垢剂的原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷15-35份;环己胺8-12份;PBTCA20-40份;亚硫酸钠2-8份;蒸馏水100份;ATMP25-45份;HEDP10-30份;DETPMP30-50份;甲醛15-35份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为5-25份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5-45份。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉水处理阻垢剂，其特征在于所述锅炉水处理阻垢剂原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷20份;环己胺9份;PBTCA25份;亚硫酸钠4份;蒸馏水100份;ATMP30份;HEDP15份;DETPMP35份;甲醛20份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为10份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物15份。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉水处理阻垢剂，其特征在于所述锅炉水处理阻垢剂的原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷30份;环己胺11份;PBTCA35份;亚硫酸钠6份;蒸馏水100份;ATMP40份;HEDP25份;DETPMP45份;甲醛30份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为20份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物35份。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉水处理阻垢剂，其特征在于所述锅炉水处理阻垢剂的原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷25份;环己胺10份;PBTCA30份;亚硫酸钠5份;蒸馏水100份;ATMP35份;HEDP20份;DETPMP40份;甲醛25份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为15份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物25份。
5.一种权利要求1所述锅炉水处理阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取1-Boc-3-甲氨基吡咯烷、环己胺、PBTCA、亚硫酸钠、蒸馏水、ATMP、HEDP、DETPMP、甲醛、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物;
第二步：在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入PBTCA和蒸馏水，加热至50-90℃，搅拌20-60min，滴加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和环己胺，升温至80-120℃，反应1-5h;
第三步：加入乙二胺、DETPMP、甲醛和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，升温至100-140℃，反应2-6h;
第四步：升温至120-160℃，加入剩余原料，搅拌80-120min，即得。
说明书
一种锅炉水处理阻垢剂及其制备方法
技术领域
本申请属于环保试剂工艺领域，尤其涉及一种环保、缓蚀性能好的锅炉水处理阻垢剂及其制备方法。
背景技术
阻垢剂(scaleinhibitor)：是具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并维持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。冷换设备防腐阻垢剂以环氧树脂和特定氨基树脂为基料，加入适量的各种防锈、防腐等各种助剂配制而成，为单组分。它具有优异的屏蔽、抗渗、防锈性能、良好的阻垢、导热性，优良的耐弱酸、强碱、有机溶剂等性能，它的附着力强，且膜层光亮、柔韧、致密、坚硬。
分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚，从而可阻止垢的生长。成垢粒子可以是钙、镁离子，还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。分散剂是具有一定相对分子质量(或聚合度)的聚合物，分散性能的高低与相对分子质量(或聚合度)的大小密切相关。聚合度过低，则被吸附分散的粒子数少，分散效率低;聚合度过高，则被吸附分散的粒子数过多，水体变浑浊，甚至形成絮体(此时的作用与絮凝剂相近)。与螯合作用相比，分散作用是高效的。在中高硬度水中，阻垢剂的分散功能起主要作用。
热水锅炉无论在工业生产还是人民生活中都发挥着重要的作用。然而，热水锅炉系统的运行腐蚀、停用腐蚀以及由此而引起的腐蚀产物结垢问题却是长期困扰人们的难题。由于热水锅炉的工作条件与蒸汽锅炉有很大不同，热水锅炉房也比蒸汽锅炉房简陋，许多对蒸汽锅炉行之有效的技术对热水锅炉难以适用。正在开发的针对热水锅炉的防腐阻垢技术，有些还不够成熟，有些虽已成熟但应用尚不普遍。这些情况致使当前热水锅炉腐蚀十分严重。在国外，这个问题尚未很好解决。一般热水锅炉使用二三年后就会出现明显的金属腐蚀现象，发生红水或泄露。我国热水锅炉的腐蚀情况更为严重。据辽宁省辽阳市锅炉检验研究所统计，在在用的800台采暖锅炉中，发生了腐蚀的锅炉就有755台，占95%，其中严重腐蚀约占10%-15%腐蚀泄露约占5%-8%，由于腐蚀而花的正常检修费用达近百万元。我国热水锅炉的设计寿命为12年，由于腐蚀等原因，只运行5～8年就报废了，仅为设计寿命的1/2～1/3。
腐蚀会造成巨大的经济损失。对热水锅炉来说，腐蚀除导致降低寿命、大幅度增加维修和大修费用之外，还由于腐蚀泄漏往往发生在最严寒的冬季采暖时期，供热中断会直接影响到居民的正常生活。为了改变这种现状，研究开发热水锅炉防腐阻垢技术势在必行。热水锅炉腐蚀及其严重的现状既与运行腐蚀有关，也与停用腐蚀有关。
为了防止热水锅炉的运行腐蚀，多年来，人们力图将热力除氧、真空除氧等对蒸汽锅炉行之有效的技术引用到热水锅炉上，由于热水锅炉房缺乏实施条件而没有成功。专门为热水锅炉开发的解吸除氧，氧化还原树脂除氧，亚硫酸钠法、镀锌法等亦存在着许多尚待解决的问题。高剂量亚硝酸钠法在日本得到成功应用，但由于众所周知的毒性问题以及加量不足有可能引起锅炉金属孔蚀而没在其他国家推广使用。
锅炉停用期间的腐蚀比运行腐蚀更为严重，大规模的腐蚀损坏和局部腐蚀穿孔往往是由停用腐蚀所引起的。热水锅炉系统运行期短，停用期长。由停用腐蚀引起的红水和泄漏事故频频发生。为防止和减轻停用腐蚀，已经开发了一些保护方法，主要的方法是传统的干法和湿法和研究成功的TH-901法。在严格实施的条件下，传统干法和湿法也可以得到好的效果，但是，由于传统方法操作繁琐，中小型锅炉房往往不完全具备实施条件等原因，效果很不理想。TH-901法高效方便，保护期长，已在全国普遍应用，对热水锅炉本体的保护无疑是成功的，然而，对热水锅炉系统的复杂管网，热交换器及遍布千家万户的散热器，由于无法放置TH-901缓蚀剂而难以保护。由于锅炉运行期间和停用期间的环境条件差异很大，运行腐蚀和停用腐蚀都有尚待解决的技术问题等原因，国内外对于热水锅炉防腐阻垢的研究、开发和应用，或者是针对运行锅炉的，或者是针对停用锅炉的，把锅炉的运行和停用两者分开处理――运行时采用一套技术防腐阻垢，停用时采用另一套技术防腐保养已经成为传统模式。因此，研究效果好而又简便易行的热水锅炉全系统停用保护方法是十分必要的。
随着我国城镇化及工业化进程的加快，与生产生活密切相关的工业锅炉及热水锅炉采暖系统规模也快速增长。由于锅炉水处理技术水平的限制等原因，工业锅炉普遍存在腐蚀结垢问题，导致锅炉寿命缩短，维护及运行成本上升。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种无毒、无臭、环保且缓蚀性能好的锅炉水处理阻垢剂及其制备方法是非常必要的。
发明内容
解决的技术问题：
本申请针对上述技术问题，提供一种锅炉水处理阻垢剂及其制备方法，解决现有水处理阻垢剂成本高、对水体有污染、热稳定性差和缓释性能差等技术问题。
技术方案：
一种锅炉水处理阻垢剂，所述锅炉水处理阻垢剂的原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷230-250份;环己胺55-75份;PBTCA0.5-2.5份;亚硫酸钠1-5份;蒸馏水100份;ATMP0.5-2.5份;HEDP0.1-2份;DETPMP0.5-2.5份;甲醛2-8份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为4-8份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物2-6份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述锅炉水处理阻垢剂的原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷235份;环己胺60份;PBTCA1份;亚硫酸钠2份;蒸馏水100份;ATMP1份;HEDP0.5份;DETPMP1份;甲醛4份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为5份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物3份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述锅炉水处理阻垢剂的原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷245份;环己胺70份;PBTCA2份;亚硫酸钠4份;蒸馏水100份;ATMP2份;HEDP1.5份;DETPMP2份;甲醛6份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为7份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述锅炉水处理阻垢剂的原料按重量份数配比如下：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷240份;环己胺65份;PBTCA1.5份;亚硫酸钠3份;蒸馏水100份;ATMP1.5份;HEDP1份;DETPMP1.5份;甲醛5份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为6份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物4份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述锅炉水处理阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取1-Boc-3-甲氨基吡咯烷、环己胺、PBTCA、亚硫酸钠、蒸馏水、ATMP、HEDP、DETPMP、甲醛、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物;
第二步：在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入PBTCA和蒸馏水，加热至70-90℃，搅拌40-60min，滴加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和环己胺，升温至70-110℃，反应2-6h;
第三步：加入乙二胺、DETPMP、甲醛和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，升温至95-135℃，反应1-5h;
第四步：升温至115-155℃，加入剩余原料，搅拌75-115min，即得。
有益效果：
本发明所述一种锅炉水处理阻垢剂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品可溶解氧，防止水中发生含氧化学反应;2、各组分协同增效作用，避免铁及溶解氧同时反应，无污染，使用简单;3、阻垢剂使用量少，仅为1-5mg/L，节省使用成本，把成垢离子螯合成螯合物，溶解去除垢质;4、效果持久，60-80℃放置一个月，阻垢率96-100%，与常用絮凝剂兼容，不易分解，储存期长，低磷环保，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按照重量份数配比称取1-Boc-3-甲氨基吡咯烷15份;环己胺8份;PBTCA20份;亚硫酸钠2份;蒸馏水100份;ATMP25份;HEDP10份;DETPMP30份;甲醛15份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为5份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5份。
在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入PBTCA和蒸馏水，加热至50℃，搅拌20min，滴加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和环己胺，升温至80℃，反应1h。
加入乙二胺、DETPMP、甲醛和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，升温至100℃，反应2h，升温至120℃，加入剩余原料，搅拌80min，即得。
产品可溶解氧，防止水中发生含氧化学反应;各组分协同增效作用，避免铁及溶解氧同时反应，无污染，使用简单;阻垢剂使用量少，仅为5mg/L，节省使用成本，把成垢离子螯合成螯合物，溶解去除垢质;效果持久，60℃放置一个月，阻垢率96%，与常用絮凝剂兼容，不易分解，储存期长，低磷环保。
实施例2:
按照重量份数配比称取：1-Boc-3-甲氨基吡咯烷35份;环己胺12份;PBTCA40份;亚硫酸钠8份;蒸馏水100份;ATMP45份;HEDP30份;DETPMP50份;甲醛35份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为25份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物45份。
在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入PBTCA和蒸馏水，加热至90℃，搅拌60min，滴加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和环己胺，升温至120℃，反应1-5h。
加入乙二胺、DETPMP、甲醛和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，升温至140℃，反应6h，升温至160℃，加入剩余原料，搅拌120min，即得。
产品可溶解氧，防止水中发生含氧化学反应;各组分协同增效作用，避免铁及溶解氧同时反应，无污染，使用简单;阻垢剂使用量少，仅为4mg/L，节省使用成本，把成垢离子螯合成螯合物，溶解去除垢质;效果持久，65℃放置一个月，阻垢率97%，与常用絮凝剂兼容，不易分解，储存期长，低磷环保。
实施例3:
按照重量份数配比称取1-Boc-3-甲氨基吡咯烷20份;环己胺9份;PBTCA25份;亚硫酸钠4份;蒸馏水100份;ATMP30份;HEDP15份;DETPMP35份;甲醛20份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为10份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物15份。
在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入PBTCA和蒸馏水，加热至50℃，搅拌20min，滴加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和环己胺，升温至80℃，反应1h。
加入乙二胺、DETPMP、甲醛和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，升温至100℃，反应2-6h，升温至120℃，加入剩余原料，搅拌80min，即得。
产品可溶解氧，防止水中发生含氧化学反应;各组分协同增效作用，避免铁及溶解氧同时反应，无污染，使用简单;阻垢剂使用量少，仅为3mg/L，节省使用成本，把成垢离子螯合成螯合物，溶解去除垢质;效果持久，70℃放置一个月，阻垢率98%，与常用絮凝剂兼容，不易分解，储存期长，低磷环保。
实施例4:
按照重量份数配比称取1-Boc-3-甲氨基吡咯烷30份;环己胺11份;PBTCA35份;亚硫酸钠6份;蒸馏水100份;ATMP40份;HEDP25份;DETPMP45份;甲醛30份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为20份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物35份。
在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入PBTCA和蒸馏水，加热至90℃，搅拌60min，滴加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和环己胺，升温至120℃，反应1-5h。
加入乙二胺、DETPMP、甲醛和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，升温至140℃，反应2-6h，升温至160℃，加入剩余原料，搅拌120min，即得。
产品可溶解氧，防止水中发生含氧化学反应;各组分协同增效作用，避免铁及溶解氧同时反应，无污染，使用简单;阻垢剂使用量少，仅为2mg/L，节省使用成本，把成垢离子螯合成螯合物，溶解去除垢质;效果持久，75℃放置一个月，阻垢率98%，与常用絮凝剂兼容，不易分解，储存期长，低磷环保。
实施例5:
按照重量份数配比称取1-Boc-3-甲氨基吡咯烷25份;环己胺10份;PBTCA30份;亚硫酸钠5份;蒸馏水100份;ATMP35份;HEDP20份;DETPMP40份;甲醛25份;丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物为15份;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物25份。
在装有电动搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入PBTCA和蒸馏水，加热至70℃，搅拌40min，滴加乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和环己胺，升温至100℃，反应1-5h。
加入乙二胺、DETPMP、甲醛和丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，升温至100℃，反应2-6h，升温至140℃，加入剩余原料，搅拌100min，即得。
产品可溶解氧，防止水中发生含氧化学反应;各组分协同增效作用，避免铁及溶解氧同时反应，无污染，使用简单;阻垢剂使用量少，仅为1mg/L，节省使用成本，把成垢离子螯合成螯合物，溶解去除垢质;效果持久，80℃放置一个月，阻垢率100%，与常用絮凝剂兼容，不易分解，储存期长，低磷环保。