CN109748402B

CN109748402B - 低磷复合缓蚀阻垢剂及其应用以及循环冷却水的处理方法

Info

Publication number: CN109748402B
Application number: CN201711070415.6A
Authority: CN
Inventors: 杨玉; 任志峰; 郦和生; 刘金香; 张化冰
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2037-11-03
Also published as: CN109748402A

Abstract

本发明涉及循环冷却水的缓蚀阻垢领域，具体地，涉及低磷复合缓蚀阻垢剂及其应用以及循环冷却水的处理方法。所述低磷复合缓蚀阻垢剂含有水解聚马来酸酐、2‑膦酸基丁烷‑1,2,4－三羧酸和/或多氨基多醚基甲叉膦酸、磺酸盐共聚物、锌盐和可选的铜缓蚀剂。循环冷却水的处理方法包括，将循冷却水与低磷复合缓蚀阻垢剂接触。所述复合缓蚀阻垢剂具有优良的缓蚀性能，还有很好的稳定水中Zn²⁺的能力和阻CaCO₃垢功能，且缓蚀阻垢剂本身的组分少和用量较低，特别适合低硬水质的循环冷却水处理，如钙硬度与总碱度之和为100mg·L^‑1以下的低硬、低碱水质循环冷却水。并且，所述复合缓蚀阻垢剂磷含量低，属于绿色环保型缓蚀阻垢剂。

Description

低磷复合缓蚀阻垢剂及其应用以及循环冷却水的处理方法

技术领域

本发明涉及循环冷却水的缓蚀阻垢领域，具体地，涉及低磷复合缓蚀阻垢剂及其应用以及循环冷却水的处理方法。

背景技术

循环冷却水处理主要解决循环水系统中结垢、腐蚀和微生物危害三方面问题。为达到此目的，必须筛选出一种适合水质条件的水处理配方。国内外循环冷却水处理常用的缓蚀阻垢剂几乎全是磷系水处理剂复合配方，虽然它们无毒、低价且具有好的缓蚀与阻垢性能，但是排入水体后，容易造成水体的富营养化，污染环境。随着全球环境保护和安全意识的提高，许多国家和地区都陆续采取了禁磷和限磷的措施，就我国目前针对工业企业出台的限制标准来说，石油化学工业污染物排放标准GB31570-2015中规定总磷排放(以P计)≤1.0mg/L，总锌≤2.0mg/L，化学耗氧量≤60mg/L；城镇污水处理厂水污染物排放标准DB11/890-2012中规定新建厂的总磷≤0.3mg/L，化学耗氧量≤30mg/L，总锌≤1.0mg/L，磷含量和COD的排放要求已经非常低，无磷、低磷的缓蚀阻垢剂的研发必将成为国内外水处理剂的重点研究内容。同时，随着人类进入以“保护环境，崇尚自然，促进可持续发展”为核心的绿色时代，绿色经济将成21世纪经济发展战略的重点。以环境、性能、经济为目标，根据绿色化学和防治污染的原理和思路而设计开发出低磷或是无磷、易生物降解、高效的药剂和相应的处理方案是势在必行的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的存在如上缺陷，提供一种低磷复合缓蚀阻垢剂，该低磷复合缓蚀阻垢剂具有组分少、低磷、工作浓度低以及绿环环保的特性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种低磷复合缓蚀阻垢剂，所述低磷复合缓蚀阻垢剂含有水解聚马来酸酐、化合物A、磺酸盐共聚物、锌盐和可选的铜缓蚀剂；其中，所述化合物A为2-膦酸基丁烷-1,2,4－三羧酸和/或多氨基多醚基甲叉膦酸。

优选地，所述磺酸盐共聚物为二元磺酸盐共聚物或三元磺酸盐共聚物。

优选地，所述铜缓蚀剂为唑类化合物。

优选地，所述低磷复合缓蚀阻垢剂还含有水，基于100重量份的低磷复合缓蚀阻垢剂，水的含量为30-80重量份。

本发明二方面提供如上所述的低磷复合缓蚀阻垢剂在循环冷却水处理中的应用。

本发明三方面提供一种循环冷却水的处理方法，该方法包括，将循冷却水与如上所述的低磷复合缓蚀阻垢剂接触。

优选的，所述循环冷却水为钙硬度与总碱度之和在100mg/L以下的低硬度水。

本发明的复合缓蚀阻垢剂具有优良的缓蚀性能，还有很好的稳定水中Zn²⁺的能力和阻CaCO₃垢功能，且缓蚀阻垢剂本身的组分少和用量较低，特别适合于低硬水质的循环冷却水处理，如钙硬度与总碱度之和为100mg·L^-1以下的低硬、低碱水质的循环冷却水处理。并且，本发明的复合缓蚀阻垢剂磷含量低，属于绿色环保型缓蚀阻垢剂。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的第一方面提供一种低磷复合缓蚀阻垢剂，所述低磷复合缓蚀阻垢剂含有水解聚马来酸酐、化合物A、磺酸盐共聚物、锌盐和可选的铜缓蚀剂；其中，所述化合物A为2-膦酸基丁烷-1,2,4－三羧酸和/或多氨基多醚基甲叉膦酸。

优选的，所述低磷复合缓蚀阻垢剂由水解聚马来酸酐、化合物A、磺酸盐共聚物、锌盐和可选的铜缓蚀剂组成。

本发明的发明人在研究的过程中发现，采用无磷药剂水解聚马来酸酐(HPMA)、低磷药剂2-膦酸基丁烷-1,2,4－三羧酸(即2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷、PBTCA)和/或多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、与锌盐和磺酸盐共聚物复配具有良好的缓蚀和阻垢性能，可省去使用其它有机膦药剂，且PBTCA和/或PAPEMP用量低。其中，水解聚马来酸酐和锌盐可以起到缓蚀作用，磺酸盐共聚物可以起到稳定循环水中锌盐的作用，使锌盐能够能够很好的稳定在水中，发挥缓蚀作用；PBTCA和PAPEMP起阻垢和分散作用，阻止CaCO₃垢和悬浮物的沉积。将以上组分复配使用，各组分可以起到良好的协同效应。当应用于循环水处理时可降低常用有机膦药剂因磷含量高而对环境的危害。

本发明中，水解聚马来酸酐(HPMA)为桔黄色粘稠液体，相对密度为1.2(20℃)，一般相对分子量为400-800，平均相对分子量约600，酸性，能电离，溶于水，分解温度在330℃以上。

本发明中，只要配合使用上述各组分即可实现本发明的目的，对各组分的含量没有特别的要求。优选情况下，为了进一步提高缓蚀阻垢效果，相对于100重量份的水解聚马来酸酐，所述化合物A的含量为5-300重量份，所述磺酸盐共聚物的含量为10-300重量份，所述锌盐以Zn²⁺计的含量为5-125重量份，可选的铜缓蚀剂的含量为5-75重量份；进一步优选的，相对于100重量份的水解聚马来酸酐，所述化合物A的含量为5-100重量份，所述磺酸盐共聚物的含量为10-180重量份，所述锌盐以Zn²⁺计的含量为10-65重量份，可选的铜缓蚀剂的含量为10-50重量份。

本发明对所述磺酸盐共聚物的种类没有特别的限制，为了进一步提高缓蚀阻垢效果，优选的，所述磺酸盐共聚物为二元磺酸盐共聚物或三元磺酸盐共聚物，进一步优选的，所述磺酸盐共聚物选自丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸盐共聚物、羧酸盐/磺酸盐/非离子共聚物、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸/乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/马来酸/2－甲基－2'－丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和丙烯酸/丙烯酸酯-2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物中的至少一种。

本发明中。所述锌盐可以为本领域常见的具有缓蚀性能的水溶性锌盐(20℃时溶解度≥1g/100g水)，对其种类和含量没有特别的限制。优选地，所述锌盐选自硫酸锌和/或氯化锌。

在本发明的一种实施方式中，所述低磷复合缓蚀阻垢剂含有铜缓蚀剂。所述铜缓蚀剂可以为本领域常见的各种具有铜缓蚀性能的杂环化合物。对其种类和含量没有特别的限制。优选地，所述铜缓蚀剂为唑类缓蚀剂，优选选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和巯基苯并三氮唑中的至少一种。

本发明的低磷复合缓蚀阻垢剂的各个组分可以单独保存，也可以混合保存。

在优选实施方式中，本发明低磷复合缓蚀阻垢剂由上述组分组成。各个组分可以通过商购获得，且可以以溶液形式提供，但是本发明中涉及的含量或重量均以有效浓度(溶质的含量或重量)计。

根据本发明一种具体的实施方式，所述低磷复合缓蚀阻垢剂中还含有水，并且可以将如上的低磷缓蚀阻垢剂各组分按照比例溶于水中配制成缓蚀阻垢剂溶液的形式备用，也可以待使用时再与水配合。优选的，基于100重量份的低磷复合缓蚀阻垢剂，水的含量为30-80重量份，进一步优选为40-75重量份。

本发明的第二方面提供了上述低磷复合缓蚀阻垢剂在循环冷却水处理中的应用。

本发明的第三方面提供了一种循环冷却水的处理方法，该方法包括，将循冷却水与如上所述的低磷复合缓蚀阻垢剂接触。

在本发明的循环冷却水的处理方法中，所述低磷复合缓蚀阻垢剂的用量没有特别的限定，只要能对冷却设备起到缓蚀阻垢效果即可。优选的，所述复合缓蚀阻垢剂的用量使得在所述循环冷却水中，水解聚马来酸酐的浓度为2-10mg/L(例如，可以为2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L)、化合物A的浓度为0.5-6mg/L(例如，可以为0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L、6mg/L)、磺酸盐共聚物的浓度为1-6mg/L(例如，可以为1mg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L、6mg/L)、以Zn²⁺计的锌盐的浓度为0.5-2.5mg/L(例如，可以为0.5mg/L、0.8mg/L、1.0mg/L、1.2mg/L、1.5mg/L、1.8mg/L、2.0mg/L、2.3mg/L、2.5mg/L)，可选的铜缓蚀剂的浓度为0.5-1.5mg/L(例如，可以为0.5mg/L、0.8mg/L、1.0mg/L、1.2mg/L、1.5mg/L)。

本发明的发明人发现，本发明提供的低磷缓蚀阻垢剂特别适用于钙硬度与总碱度之和在100mg/L以下的低硬度高腐蚀性近循环冷却水水。在本发明提供的循环冷却水处理方法中，本发明提供的低磷缓蚀阻垢剂各组分能够协同配合作用，在用量低组分少的情况下，能够有效缓解低硬度水的腐蚀性，很好的稳定水中Zn²⁺的能力，且阻CaCO₃垢效果显著。由此可见，本发明的低磷复合缓蚀阻垢剂可以在低磷含量的情况下可获得优异的阻垢缓蚀效果。

在实际应用时，可以在使用前配制好所述低磷复合缓蚀阻垢剂，如按照前述配方将各组分混合后再加入循环冷却水中；也可以将各组分按照前述配方不经过混合步骤而直接加入循环冷却水中。直接加入时，对各个组分的加入顺序没有特别的限制。此外，还可以将各个组分与水混合，使其充分溶解后再加入循环冷却水中。

为了控制循环冷却水中微生物的生长，在处理循环冷却水时，可以将杀菌剂添加至循环冷却水中，所述杀菌剂可以与上述低磷复合缓蚀阻垢剂的组分同时或不同时添加，且使用的杀菌剂的种类和用量均为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中，

水解聚马来酸酐(HPMA)、2-膦酸基丁烷-1,2,4－三羧酸(PBTCA)、多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)、丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸盐共聚物(TH-2000)、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯共聚物(AA/AMPS/HPA)、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物、羧酸盐-磺酸盐-非离子共聚物(TH-3100)、丙烯酸/丙烯酸酯-2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物，均购自山东省泰和水处理有限公司。

试验用水的水质如表1所示。其中Ca²⁺和总碱度均以CaCO₃计，其中，Ca²⁺代表钙硬度。水质的测定方法参照中国石油化工总公司生产部和发展部编写的《冷却水分析和试验方法》(1993年，安庆石油化工总厂信息中心出版)。

表1

水质	Ca<sup>2+</sup>(mg/l)	总碱度(mg/l)	Cl<sup>-</sup>(mg/l)	PH	电导率(μs/cm)
						试验用水1	40	45	16	7.2	180
试验用水2	14	19	8	7.0	78

缓蚀性能的测定

旋转挂片腐蚀试验是根据GB/T 18175-2000《水处理剂缓蚀性能的测定-旋转挂片法》的方法来测定本发明的水处理药剂组合物的缓蚀性能。具体过程如下：

将20#优质碳钢试片固定在挂片仪上，放入加有缓蚀阻垢剂的试验用水中，恒定温度45±1℃，保持转速75rpm旋转72小时，记录试验前后试片的重量，计算平均腐蚀速度。

平均腐蚀速度计算公式为：F＝C×△W/A×T×ρ

C:计算常数，以mm/a(毫米/年)为单位时，C＝8.76×10⁷

△W：试件的腐蚀失重(克)

A：试件的面积(厘米²)

T：腐蚀试验时间(小时)

ρ：试件材料的密度(千克/米³)

动态模拟试验

动态模拟试验是根据HG/T 2160-2008《冷却水动态模拟试验方法》的方法来测定本发明的水处理药剂组合物用于模拟循环水现场的水处理的效果。具体过程如下：

为了模拟循环水现场情况，进行了动态模拟试验。用年腐蚀速率B(mm/a)和粘附速率mcm(mg/cm³)来进行评价，具体的计算公式如下：

年腐蚀速率计算公式为：

K：3.65ⅹ10⁶

G：试管腐蚀后减少的质量(g)

T：试验运行的时间(d)

A：试管腐蚀面积(cm²)

D：金属密度(g/cm³)

粘附速率计算公式：mcm＝7.2×10⁵(W₁-W₂)/A·t

W₁：试验后试管的重量，g；

W₂：清洗后试管的重量，g；

A：试管试前的内表面面积，cm²；

t：试验时间，h。

稳定锌盐性能

取蒸馏水配制Ca²⁺浓度为250mg·L^-1，碱度为250mg·L^-1，Zn²⁺为5mg·L^-1以及1g/L四硼酸钠的试验用水，加入低磷缓蚀阻垢剂，于80±1℃恒温水浴内静置10小时，取样分析水中剩余Zn²⁺的浓度，同时做空白样，并计算阻锌率。

阻锌率计算公式为：阻锌率＝(C-C0)/(C1-C0)×100％

C:实测Zn²⁺的浓度

C0:空白样的Zn²⁺的浓度

C1:原水中的Zn²⁺的浓度

阻锌率越高，锌盐在水中的稳定性越好，说明稳定锌盐的性能越好。

总磷测定

参见HG/T 3540-2011《工业循环冷却水中总磷酸盐含量的测定》

化学耗氧量测定

参见DL/T 502.23-2006《火力发电厂水汽分析方法第23部分：化学耗氧量的测定(重铬酸钾法)》，其中COD≤30mg/L的溶液可用0.025mol/L的重铬酸钾溶液进行试验。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的低磷缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能

称取5.0g有效含量为50％的HPMA、5.0g有效含量为50％的PBTCA，15.0g活性组分为30％的丙烯酸/丙烯酸酯/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物，7.1g的ZnSO₄·7H₂O，加入67.9g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂1。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂1按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂1的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例2

称取7.0g有效含量为50％的HPMA、2.4g有效含量为50％的PBTCA，8.3g活性组分为30％的丙烯酸/乙烯磺酸共聚物，8.3g丙烯酸/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物，5.3g的ZnSO₄·7H₂O，加入68.7g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂2。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂2按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂2的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例3

称取9.0g有效含量为50％的HPMA、3.8g有效含量为40％的PAPEMP，9.3g活性组分为30％的AA/AMPS，3.6g的ZnCl₂，加入74.3g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂3。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂3按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂3的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例4

称取9.0g有效含量为50％的HPMA、3.6g有效含量为50％的PBTCA，11.1g活性组分为45％的AA/AMPS/HPA，10.2g的ZnSO₄·7H₂O，加入66.1g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂4。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂4按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂4的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例5

称取15.0g有效含量为50％的HPMA、5.0g有效含量为40％的PAPEMP，12.2g活性组分为45％的TH-2000,7.9g的ZnSO₄·7H₂O，加入59.9g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂5。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂5按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂5的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例6

称取16.0g有效含量为50％的HPMA，4.4g有效含量为40％的PBTCA，11.6g活性组分为45％的TH-3100，9.3g的ZnSO₄·7H₂O，加入58.7g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂6。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂6按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂6的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例7

称取18.0g有效含量为50％的HPMA，6.3g有效含量为40％的PAPEMP，11.7g活性组分为30％的丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物，7.1g的ZnSO₄·7H₂O，加入56.9g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂7。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂7按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂7的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例8

称取19.0g有效含量为50％的HPMA、1.0g有效含量为50％的PBTCA，1.9g有效含量为40％的PAPEMP，8.3g活性组分为30％的丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物，6.2g的ZnSO₄·7H₂O，加入63.6g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂8。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂8按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂8的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例9

称取15.0g有效含量为50％的HPMA、1.0g有效含量为50％的PBTCA，1.9g有效含量为40％的PAPEMP，8.3g活性组分为30％的丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物，5.1g的ZnSO₄·7H₂O，加入68.7g水，摇匀，即得到所需配制的100.0g低磷缓蚀阻垢剂9。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂9按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂9的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例10

按照实施例5进行无磷缓蚀阻垢剂10的配制，不同的是，ZnSO₄·7H₂O的用量为3.1g，用水将无磷缓蚀阻垢剂的总量补足至100.0g。用配制好的无磷缓蚀阻垢剂10按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定无磷缓蚀阻垢剂10的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

实施例11

按照实施例5进行无磷缓蚀阻垢剂11的配制，不同的是，TH-2000的用量为1.1g，用水将无磷缓蚀阻垢剂的总量补足至100.0g。用配制好的无磷缓蚀阻垢剂11按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定无磷缓蚀阻垢剂11的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

对比例1

本对比例用于说明参比的低磷缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能

按照实施例1进行低磷缓蚀阻垢剂D1的配制，不同的是，不添加锌盐，用水将低磷缓蚀阻垢剂的总量补足至100.0g。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂D1按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂D1的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

对比例2

本对比例用于说明参比的低磷缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能

按照实施例1进行低磷缓蚀阻垢剂D2的配制，不同的是，不添加HPMA，用水将低磷缓蚀阻垢剂的总量补足至100.0g。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂D2按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂D2的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

对比例3

本对比例用于说明参比的低磷缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能

按照实施例1进行低磷缓蚀阻垢剂D3的配制，不同的是，将HPMA替换为等量的聚天冬氨酸。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂D3按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂D3的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

对比例4

本对比例用于说明参比的低磷缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能

按照实施例1进行低磷缓蚀阻垢剂D4的配制，不同的是，将HPMA替换为等量的马来酸与丙烯酰胺的共聚物。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂D4按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂D4的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

对比例5

本对比例用于说明参比的低磷缓蚀阻垢剂的缓蚀阻垢性能

按照实施例1进行低磷缓蚀阻垢剂D1的配制，不同的是，不添加PBTCA，用水将低磷缓蚀阻垢剂的总量补足至100.0g。用配制好的低磷缓蚀阻垢剂D1按100mg/L的浓度向试验用水1中投加，并按照如上的方法测定低磷缓蚀阻垢剂D1的腐蚀速率和阻锌率，结果见表2。

表2

实施例/对比例	腐蚀速度/mm.a<sup>-1</sup>(试验用水1)	阻锌率(％)
			实施例1	0.042	70.1
对比例1	0.259	47.3
			对比例2	0.119	49.0
对比例3	0.108	56.8
			对比例4	0.099	60.2
对比例5	0.221	63.5
			实施例2	0.053	62.4
实施例3	0.043	76.1
			实施例4	0.017	78.6
实施例5	0.014	82.4
			实施例6	0.012	80.6
实施例7	0.021	75.1
			实施例8	0.027	69.0
实施例9	0.023	64.3
			实施例10	0.183	79.3
实施例11	0.114	56.3

由表2数据可以看出，本发明的低磷复合缓蚀阻垢剂综合性能好，具有良好的缓蚀性能和稳定水中Zn²⁺的能力。

模拟实验1

为了模拟现场，进行了动态模拟试验。动态模拟试验方法按中华人民共和国化工行业标准HG/T2160－2008进行，控制参数如下：

水质：表1中实验用水2

浓缩倍数控制以钙硬度+总碱度值控制：

浓缩A塔：大于70小于100mg/L

B塔：大于70小于100mg/L

流速：1.0m/s

药剂：A塔：实施例1的低磷复合缓蚀阻垢剂1

B塔：对比例1的低磷复合缓蚀阻垢剂D1

入口温度：32±1℃ 温差：10℃

腐蚀速度以及试管粘附速率见表3。

动态模拟试验后测定的水质指标结果如表4。

表3

表4

国家标准GB50050－2007《工业循环冷却水处理设计规范》3.1.6中规定，敞开式系统的碳钢管壁的腐蚀速度小于或等于0.075mm/a；中国石油化工总公司生产部和发展部编制的《冷却水分析和试验方法》中《试验室小型模拟试验法》规定碳钢的腐蚀速度在0-0.028mm/a之间为“很好”级，在0.028-0.056mm/a之间为“好”级，在0.056-0.070mm/a为“可以允许”级；粘附速度在0-6mcm为“很好”级，在6-15mcm为“好”级，在15-20mcm为“可以允许”级。

由此可见，应用本发明的低磷复合阻垢缓蚀剂在钙硬度与总碱度之和小于100mg/L的情况下，试管的腐蚀速率为0.024mm/a，达到中石化“很好”级标准，粘附速率1.5mcm，达到“很好”级标准，均好于对比例配方的缓蚀和阻垢效果。且运行15天后测定循环水的总磷和COD结果显示，总磷几乎没有，COD值也较低，均满足石油化学工业污染物排放标准GB31570-2015中的规定，即总磷排放(以P计)≤1.0mg/L，化学耗氧量≤60mg/L。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种低磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述低磷复合缓蚀阻垢剂由水解聚马来酸酐、化合物A、磺酸盐共聚物和锌盐组成；

其中，所述化合物A为2-膦酸基丁烷-1,2,4－三羧酸和/或多氨基多醚基甲叉膦酸；

其中，相对于100重量份的水解聚马来酸酐，所述化合物A的含量为5-300重量份，所述磺酸盐共聚物的含量为10-300重量份，所述锌盐以Zn²⁺计的含量为5-125重量份。

2.根据权利要求1所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，相对于100重量份的水解聚马来酸酐，所述化合物A的含量为5-100重量份，所述磺酸盐共聚物的含量为10-180重量份，所述锌盐以Zn²⁺计的含量为10-65重量份。

3.根据权利要求1或2所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述磺酸盐共聚物为二元磺酸盐共聚物或三元磺酸盐共聚物。

4.根据权利要求3所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述磺酸盐共聚物选自丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸盐共聚物、羧酸盐/磺酸盐/非离子共聚物、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸/乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/马来酸/2－甲基－2'－丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和丙烯酸/丙烯酸酯-2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述锌盐选自硫酸锌和/或氯化锌。

6.一种低磷复合缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述低磷复合缓蚀阻垢剂由水解聚马来酸酐、化合物A、磺酸盐共聚物、锌盐和铜缓蚀剂组成；

其中，相对于100重量份的水解聚马来酸酐，所述化合物A的含量为5-300重量份，所述磺酸盐共聚物的含量为10-300重量份，所述锌盐以Zn²⁺计的含量为5-125重量份，铜缓蚀剂的含量为5-75重量份。

7.根据权利要求6所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，相对于100重量份的水解聚马来酸酐，所述化合物A的含量为5-100重量份，所述磺酸盐共聚物的含量为10-180重量份，所述锌盐以Zn²⁺计的含量为10-65重量份，铜缓蚀剂的含量为10-50重量份。

8.根据权利要求6或7所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述磺酸盐共聚物为二元磺酸盐共聚物或三元磺酸盐共聚物。

9.根据权利要求8所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述磺酸盐共聚物选自丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸/丙烯酸酯/磺酸盐共聚物、羧酸盐/磺酸盐/非离子共聚物、丙烯酸/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/烯丙基磺酸共聚物、丙烯酸/乙烯磺酸共聚物、丙烯酸/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺/2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物、丙烯酸/马来酸/2－甲基－2'－丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物和丙烯酸/丙烯酸酯-2-甲基-2'-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物中的至少一种。

10.根据权利要求6或7所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述锌盐选自硫酸锌和/或氯化锌。

11.根据权利要求6或7所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述铜缓蚀剂为唑类化合物。

12.根据权利要求11所述的低磷复合缓蚀阻垢剂，其中，所述铜缓蚀剂选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和巯基苯并三氮唑中的至少一种。

13.一种低磷复合缓蚀阻垢剂溶液，其特征在于，所述低磷复合缓蚀阻垢剂由权利要求1-12中任意一项所述的低磷复合缓蚀阻垢剂和水组成，其中，基于100重量份的低磷复合缓蚀阻垢剂，水的含量为30-80重量份。

14.权利要求1-12中任意一项所述的低磷复合缓蚀阻垢剂或权利要求13所述的低磷复合缓蚀阻垢剂溶液在循环冷却水处理中的应用。

15.一种循环冷却水的处理方法，其特征在于，该方法包括，将循环冷却水与权利要求1-12中任意一项所述的低磷复合缓蚀阻垢剂或权利要求13所述的低磷复合缓蚀阻垢剂溶液接触。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述循环冷却水为钙硬度与总碱度之和在100mg/L以下的低硬度水。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，相对于每升循环冷却水，所述低磷复合缓蚀阻垢剂或低磷复合缓蚀阻垢剂溶液的用量使得所述循环冷却水中，水解聚马来酸酐的浓度为2-10mg/L、化合物A的浓度为0.5-6 mg/L，磺酸盐共聚物的浓度为1-6 mg/L、以Zn²⁺计的锌盐的浓度为0.5-2.5 mg/L。

18.根据权利要求15或16所述的方法，其中，相对于每升循环冷却水，所述低磷复合缓蚀阻垢剂或低磷复合缓蚀阻垢剂溶液的用量使得所述循环冷却水中，水解聚马来酸酐的浓度为2-10mg/L、化合物A的浓度为0.5-6 mg/L，磺酸盐共聚物的浓度为1-6 mg/L、以Zn²⁺计的锌盐的浓度为0.5-2.5 mg/L，铜缓蚀剂的浓度为0.5-1.5 mg/L。