專利名稱：用于軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)的硅系緩蝕劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理系統(tǒng)用的硅系緩蝕劑，特別適用于軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
在工業(yè)生產(chǎn)中有大量工藝過程需要用水來冷卻。近來在高爐冷卻中軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)越來越多被采用。采用軟水冷卻，水中硬度很低，不會形成水垢，這就從根本上避免了水冷壁結(jié)垢，但由于沒有垢層保護(hù)，水與金屬直接接觸，加劇了對管道的腐蝕，因此在軟水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中必須采取有效的緩蝕措施以保證冷卻設(shè)備不因腐蝕而損壞。
現(xiàn)在軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)常用的緩蝕方法有用聯(lián)氨脫氧處理和加緩蝕劑兩類方法。其中聯(lián)氨有巨毒不便操作。緩蝕劑配方主要有亞硝酸鹽系緩蝕劑、鉻酸鹽系緩蝕劑、鉬酸鹽系緩蝕劑和硅酸鹽系緩蝕劑。亞硝酸鹽系緩蝕劑較常用，但由于亞硝酸鹽有致癌作用，從安全和環(huán)境考慮，其使用受到了一定影響。鉻酸鹽系緩蝕劑是較老的緩蝕劑，緩蝕效果優(yōu)良，但具有毒性，又是環(huán)境污染物質(zhì)，現(xiàn)已很少使用。鉬酸鹽系緩蝕劑毒性小，但成本高，使用較少。
硅系緩蝕劑具有無毒性、無污染特點，但對水質(zhì)要求高，易產(chǎn)生點蝕，控制不好還會產(chǎn)生硅酸鹽垢，因此使用較少?，F(xiàn)有的硅系緩蝕劑有的只適用于工業(yè)水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，有的加藥量較高。如美國Betz公司的硅系緩蝕劑，其配方為硅酸鈉10ppm，羥基乙叉二磷酸10ppm，羧甲基纖維素20ppm，苯并三氮唑3ppm，該緩蝕劑只適用于工業(yè)水循環(huán)冷卻系統(tǒng)。太原鋼鐵公司于1989年9月5日申請的89106699號《密閉循環(huán)冷卻水處理的硅系緩蝕劑》專利，其配方為硅酸鈉(SiO2)1500-300ppm，羥基乙叉二磷酸20-50ppm，葡萄糖酸鈉200-400ppm，苯并三氮唑1-3ppm，該緩蝕劑加藥濃度較高，使水處理成本偏高。
發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)存技術(shù)的不足，開發(fā)一種硅酸鹽與分散阻垢劑復(fù)合配伍，加藥量更低，并能有效防止產(chǎn)生硅酸鹽垢的硅系緩蝕劑。
本發(fā)明的基本技術(shù)方案如下該緩蝕劑由硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)羥基乙叉二磷酸(HEDP)、巰基苯并噻唑(MBT)或苯并三氮唑(BTA)復(fù)合構(gòu)成，當(dāng)硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)，巰基苯并噻唑(MBT)和苯并三氮唑(BTA)以該工業(yè)品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶MBT(或BTA)＝500-1000∶5-10∶5-10∶1-2緩蝕劑配方成分設(shè)計的原則是選月廉價的水玻璃(硅酸鈉)作為緩蝕劑；選用多元共聚聚丙烯酸鈉為分散阻垢劑，通過分散作用使緩蝕膜均勻減薄，達(dá)到降低硅酸鈉用量，防止點蝕的目的，通過增溶作用防止結(jié)硅酸鹽水垢；選用羥基乙叉二磷酸阻垢劑，通過晶格紐曲作用和絡(luò)合作用防止硅酸鹽水垢生成；選用巰基苯并噻唑或苯并三氮唑作為銅的特效緩蝕劑，防止銅部件的腐蝕。
根據(jù)上述配方設(shè)計原則，為優(yōu)化配方，以達(dá)到藥量最低、效果最優(yōu)，充分發(fā)揮藥劑的復(fù)配增效作用，進(jìn)行了正交復(fù)配試驗。試驗采用旋轉(zhuǎn)掛片法，試驗周期六天，水溫70℃，掛片材質(zhì)為20號碳鋼，試驗用水為生產(chǎn)所用軟化水。
正交試驗以SiO2、多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)等三種藥劑的投加濃度作為考查因素，留一空列來檢驗三個因素之間的交互作用。表1是采用石灰預(yù)處理-二級鈉離子交換軟水的正交復(fù)配試驗結(jié)果，從試驗結(jié)果可以看出，第四組試驗配方腐蝕速度最低，其平均值為0.0050mm/a。
表2的方差分析結(jié)果說明，A，C，D三個試驗因素對腐蝕速度的影響都是高度顯著的，尤以因素D的影響最大。交互作用列B的因子效應(yīng)也呈高度顯著，說明配方的三種復(fù)配藥劑之間有明顯的復(fù)配增效作用。
表3、表4是采用一級鈉離子軟化水進(jìn)行的正交復(fù)配試驗結(jié)果，第九組試驗腐蝕速度最低，達(dá)到0.0118mm/a。
上述試驗結(jié)果表明，所用緩蝕劑適用于二級鈉離子交換軟水和一級鈉離子交換軟水，能有效防止軟水系統(tǒng)腐蝕。
本緩蝕劑優(yōu)點在于采用了新型分散阻垢劑，通過復(fù)配增效作用，使緩蝕劑中硅酸鈉的使用濃度比現(xiàn)有技術(shù)大幅度降低，降低了水處理成本，能有效防止點蝕和生成硅酸鹽水垢，并且無毒，無污染。
實施例1A高爐軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)使用的是石灰預(yù)處理-二級鈉離子交換軟水。供水水溫為55℃，回水水溫67℃。冷卻設(shè)備使用豎式空氣冷卻器。水處理使用的是本發(fā)明提供的緩蝕劑，其配方為硅酸鈉(SiO2)1000ppm，多元共聚聚丙烯酸(AA-HPA)10ppm、羥基乙叉二磷酸(HEDP)10ppm、巰基苯并噻唑(MBT)1ppm。投入運行已三年多時間，系統(tǒng)運行較穩(wěn)定。正常情況下系統(tǒng)漏水量很少，一般每天20噸左右，一個多星期加一次藥即可維持正常藥量。系統(tǒng)水濁度在20mg/l以下，鐵離子2-3mg/l，并一直保持穩(wěn)定，無惡化傾向。除正常補水外，系統(tǒng)不用換水。
生產(chǎn)中進(jìn)行了現(xiàn)場掛片監(jiān)測。在系統(tǒng)中安裝了掛片監(jiān)測裝置，裝六個監(jiān)測掛片，定期取出監(jiān)測。表5是A高爐掛片監(jiān)測結(jié)果。從所取出的掛片觀察，其表面光潔，有金屬光澤，無點蝕，無水垢。掛片腐蝕速度在0.00021～0.00129mm/a之間。
實施例2B高爐1993年采用了軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，所用軟水為一級鈉離子交換水，水處理使用的是本發(fā)明提供的緩蝕劑，其配方為硅酸鈉(SiO2)600ppm.多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)10ppm，羥基乙叉二磷酸(HEDP)10ppm、苯并三氮唑(BTA)Ippm。B高爐投產(chǎn)后，熱風(fēng)爐軟水冷卻系統(tǒng)一直正常加藥，水中二氧化硅含量一直保持在600ppm上下，水中鐵離子含量一直穩(wěn)定在2-3mg/l，水質(zhì)無惡化傾向。爐體軟水冷卻系統(tǒng)由于閥門大量漏水，無法正常加藥。閥門修好后開始正常加藥，加藥后系統(tǒng)水中鐵離子含量從14mg/l逐漸降低到3mg/l，達(dá)到小于10mg/l運行標(biāo)準(zhǔn)的要求。
表6是B高爐掛片監(jiān)測的結(jié)果。從取出的監(jiān)測掛片表面觀察，無明顯腐蝕現(xiàn)象，掛片表面呈金屬光澤，無結(jié)垢。掛片腐蝕速度在0.00014-0.00119mm/a之間。
實施例3緩蝕劑由硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)、苯并三氮唑(BTA)復(fù)合構(gòu)成，投加量為硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)和苯并三氮唑(BTA)以該工業(yè)品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶BTA＝800∶5∶10∶1，試驗室試驗腐蝕速度為0.0118mm/a。
實施例4
緩蝕劑由硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)、苯并三氮唑(BTA)復(fù)合構(gòu)成，投加量為硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚兩烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)和苯并三氮唑(BTA)以該工業(yè)品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為；SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶BTA＝500∶10∶5∶1，試驗室試驗腐蝕速度為0.010mm/a。
實際應(yīng)用證明，本發(fā)明之硅系緩蝕劑適于軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)水處理，冷卻水不用調(diào)pH值，適用水溫0℃-80℃，可保證水系統(tǒng)腐蝕速度小于0.01mm/a。該緩蝕劑具有高效，無毒，無污染，無點蝕，能有效地防止產(chǎn)生硅酸鹽垢，可以在生產(chǎn)上推廣使用。
正交試驗結(jié)果表1
方差分析表表2
正交試驗結(jié)果表3
方差分析表 表4
A高爐現(xiàn)場掛片監(jiān)測結(jié)果表5
B高爐現(xiàn)場掛片監(jiān)測結(jié)果 表權(quán)利要求
1.一種軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)用的硅系緩蝕劑。化學(xué)組成是以硅酸鈉和多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)、羥基乙叉二磷酸(HEDP)、巰基苯并噻唑(MBT)或苯并三氮唑(BTA)復(fù)合構(gòu)成，該緩蝕劑投加量為硅酸鈉以二氧化硅(SiO2)計，多元共聚聚丙烯酸鈉(AA-HPA)，羥基乙叉二磷酸(HEDP)，巰基苯并噻唑(MBT)或苯并三氮唑(BTA)以該工業(yè)品有效成分重量計，其配比按濃度(ppm)為SiO2∶AA-HPA∶HEDP∶MBT(或BTA)＝500-1000∶5-10∶5-10∶1-全文摘要
一種用于軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)水處理的硅系緩蝕劑，該緩蝕劑由硅酸鈉，多元共聚聚丙烯酸鈉，羥基乙叉二磷酸、巰基苯并噻唑或苯并三氮唑復(fù)合配伍而成。由于復(fù)配增效作用，其緩蝕性能顯著提高，用量低，價廉，無毒，無污染。適用于軟化水或除鹽水，水溫0℃-80℃的水冷系統(tǒng)，可防止點蝕和產(chǎn)生硅酸鹽水垢。
文檔編號C23F11/08GK1150181SQ9511745
公開日1997年5月21日 申請日期1995年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月15日
發(fā)明者李增樸 申請人:首鋼總公司