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CN115305160A - 一种溶出系统清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种溶出系统清洗剂及其制备方法和应用 Download PDF

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CN115305160A CN202211061128.XA CN202211061128A CN115305160A CN 115305160 A CN115305160 A CN 115305160A CN 202211061128 A CN202211061128 A CN 202211061128A CN 115305160 A CN115305160 A CN 115305160A
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Abstract

本发明提供了一种溶出系统清洗剂及其制备方法和应用，涉及工业清洗剂技术领域。本发明提供的溶出系统清洗剂，以质量百分含量计，包括以下组分：氟化钠1～10％，酸5～30％，复合氨基缓蚀剂1～3％，余量的水。本发明利用氟化钠提供的氟离子与酸中的氢离子结合形成强酸性物质氢氟酸，对复杂垢中的硅垢有优异的清洗作用。在本发明中，复合氨基缓蚀剂是一种高低温稳定性优异的酸洗缓蚀剂，它和以铁为主要成分的金属材质设备形成致密吸附膜，在整个清洗过程中保护设备不受高浓度酸的腐蚀。本发明提供的清洗剂清洗效果好，不易对管道产生腐蚀，使用效果好。

Description

一种溶出系统清洗剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工业清洗剂技术领域，具体涉及一种溶出系统清洗剂及其制备方法和应用。
背景技术
氧化铝拜耳法生产工艺中，结疤是一种普遍客观存在现象。溶出系统的能源消耗占整个拜耳法生产工序的50％左右，是最主要的用能装置。对于溶出系统而言，结疤的存在严重影响了能源的使用效率，导致了换热性能的急剧降低。据数据统计，在机组运行后期，由于结疤的生成，能耗需要增加约5％。同时结疤生成后增加了管道阻力，增加了压力容器和隔膜泵等设备的工作负担，对机组的稳定运行产生隐患。
由于结疤的生成，溶出机组需要定期进行结疤清除工作，其中单套管在每次的停汽检修期间进行结疤清理，而压煮器采用部分隔离设备的方式退出生产线后再进行结疤清理。对于拜耳法溶出系统中产生的结疤，主要采用酸法进行清洗，一般是采用5～15％的硫酸或者10％的盐酸清洗，清洗时利用泵将酸液在需要清洗的设备中进行循环流动，根据结疤的性质和厚度，一般经过1.5～10h可以将结疤清洗干净，但该法针对特殊铝矿(含高铁、低钛)的清洗效果不明显，并且对管材腐蚀严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶出系统清洗剂及其制备方法和应用，本发明提供的溶出系统清洗剂适用于清洗含高铁低钛的铝矿拜尔法生产氧化铝的溶出系统，而且对溶出系统的腐蚀率较小。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种溶出系统清洗剂，以质量百分含量计，包括以下组分：氟化钠1～10％，酸5～30％，复合氨基缓蚀剂1～3％，余量的水。
优选地，所述酸包括羧酸。
优选地，所述酸包括乙二酸。
优选地，所述酸还包括氨基磺酸、柠檬酸和1-羟基亚乙基-1,1二膦酸中的一种或多种。
优选地，所述复合氨基缓蚀剂由苯乙酮、甲醛和环己胺制备得到。
优选地，所述苯乙酮、甲醛和环己胺的质量比为1:1:1。
本发明提供了上述技术方案所述溶出系统清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
将氟化钠和部分水混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和酸、复合氨基缓蚀剂以及剩余水混合，得到溶出系统清洗剂。
本发明提供了上述技术方案所述溶出系统清洗剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的溶出系统清洗剂在清洗含高铁低钛的铝矿拜尔法生产氧化铝的溶出系统中的应用。
优选地，所述含高铁低钛的铝矿中铁的含量以三氧化二铁计为30wt％以上；所述含高铁低钛的铝矿中钛的含量以二氧化钛计为0～5wt％。
优选地，所述清洗的温度为70～100℃。
本发明提供了一种溶出系统清洗剂，以质量百分含量计，包括以下组分：氟化钠1～10％，酸5～30％，复合氨基缓蚀剂1～3％，余量的水。本发明利用氟化钠提供的氟离子与酸中的氢离子结合形成强酸性物质氢氟酸，对复杂垢中的硅垢有优异的清洗作用。在本发明中，复合氨基缓蚀剂是一种高低温稳定性优异的酸洗缓蚀剂，它和以铁为主要成分的金属材质设备形成致密吸附膜，在整个清洗过程中保护设备不受高浓度酸的腐蚀。本发明提供的清洗剂清洗效果好，不易对管道产生腐蚀，使用效果好。
作为本发明的优选，羧酸中的羧基能够与重金属离子螯合成易溶于水的物质，从而起到对复杂垢中重金属化合物成分的溶解去除作用。
具体实施方式
本发明提供了一种溶出系统清洗剂，以质量百分含量计，包括以下组分：氟化钠1～10％，酸5～30％，复合氨基缓蚀剂1～3％，余量的水。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
以质量百分含量计，本发明提供的溶出系统清洗剂包括氟化钠1～10％，优选为2～5％。本发明利用氟化钠提供的氟离子与酸中的氢离子结合形成强酸性物质氢氟酸，对复杂垢中的硅垢有优异的清洗作用。
以质量百分含量计，本发明提供的溶出系统清洗剂包括酸5～30％，优选为10～20％。在本发明中，所述酸优选包括羧酸，更优选包括乙二酸。在本发明中，羧酸尤其是乙二酸不仅能够对复杂铝垢起到溶解作用，而且能够与多种金属离子发生螯合从而促进清洗效果。
在本发明中，所述酸优选还包括氨基磺酸、柠檬酸和1-羟基亚乙基-1,1二膦酸中的一种或多种。在本发明中，当所述酸为乙二酸和其他酸的混合物时，所述乙二酸的质量优选占酸总质量的50％以上，更优选为50～80％。
在本发明的具体实施例中，当所述酸为乙二酸和柠檬酸的混合物时，乙二酸和柠檬酸的质量比为4:1；当所述酸为乙二酸和氨基磺酸的混合物时，乙二酸和氨基磺酸的质量比为4～7:3；当所述酸为乙二酸、氨基磺酸和1-羟基亚乙基-1,1二膦酸的混合物时，乙二酸、氨基磺酸和1-羟基亚乙基-1,1二膦酸的质量比为15～20:3～8:2～6；当所述酸为氨基磺酸和1-羟基亚乙基-1,1二膦酸的混合物时，氨基磺酸和1-羟基亚乙基-1,1二膦酸的质量比为4:3。
以质量百分含量计，本发明提供的溶出系统清洗剂包括复合氨基缓蚀剂1～3％，更优选为2～2.5％。在本发明中，所述复合氨基缓蚀剂优选由苯乙酮、甲醛和环己胺制备得到。在本发明中，所述苯乙酮、甲醛和环己胺的质量比优选为1:1:1。在本发明的具体实施例中，所述复合氨基缓蚀剂优选由苯乙酮、甲醛和环己胺在90℃下加热回流1.5h反应而成。在本发明中，所述复合氨基缓蚀剂为一种水溶性β-氨基化合物缓蚀剂，在高温高浓度强酸条件下不分解，与金属表面形成致密有机吸附膜，起到优异的缓蚀作用。
本发明提供的溶出系统清洗剂包括余量的水。在本发明中，所述水优选为去离子水。
本发明还提供了上述技术方案所述溶出系统清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
将氟化钠和部分水混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和酸、复合氨基缓蚀剂以及剩余水混合，得到溶出系统清洗剂。
在本发明中，氟化钠是固体，先在水中溶解，再加入其余液体组分，能够提高生产效率。
本发明将氟化钠和部分水混合，得到混合溶液。在本发明中，所述混合优选在室温条件下进行。在本发明中，所述混合溶液中氟化钠的质量浓度优选为6～10％，更优选为8％。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液和酸、复合氨基缓蚀剂以及剩余水混合，得到溶出系统清洗剂。在本发明中，所述混合优选在室温条件下进行。
在本发明中，当所述酸包括乙二酸时，本发明优选先将氟化钠、乙二酸和部分水混合，得到混合溶液；再将所述混合溶液和其他酸、复合氨基缓蚀剂以及剩余水混合，得到溶出系统清洗剂。在本发明中，所述部分水和剩余水的质量比优选为19～27:3，更优选为22～22.5:3。本发明先加入固体物质氟化钠，使其充分溶解，氟化钠溶液为弱碱性，使乙二酸更易溶解，提高制备效率。
在本发明中，所述溶出系统清洗剂为透明溶液。
本发明还提供了上述技术方案所述溶出系统清洗剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的溶出系统清洗剂在清洗含高铁低钛的铝矿拜尔法生产氧化铝的溶出系统中的应用。在本发明中，所述含高铁低钛的铝矿中铁的含量以三氧化二铁计优选为30wt％以上，更优选为40～100wt％；所述含高铁低钛的铝矿中钛的含量以二氧化钛计优选为0～5wt％，更优选为2～3wt％。在本发明中，所述溶出系统的材质优选为碳钢或合金钢。
在本发明中，含高铁低钛的铝矿拜尔法生产氧化铝时一般采用高温和低温生产线，低温生产线的温度不低于140℃，高温生产线的温度达到270℃，在该温度下烧结成的复杂金属垢难以处理，采用本发明提供的清洗剂能够较好的去除含高铁低钛的铝矿拜尔法生产氧化铝的溶出系统中的复杂结垢，除垢率在80％以上，更优选在85％以上，且该清洗剂对溶出系统清洗过程腐蚀率小于1.0g/(m2·h)。
在本发明中，所述清洗的温度优选为70～100℃，更优选为80～90℃。本发明在该温度下进行清洗，能够提高去垢效果。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的实施例中，复合氨基缓蚀剂由苯乙酮、甲醛和环己胺在90℃下加热回流1.5h反应而成。
实施例1
宁川某氧化铝厂，其铝矿为复杂多金属矿物质，含高铁，其余有一部分硅、锰、铜、钛等金属，以三氧化二铁计，铁含量为40wt％以上，以二氧化钛计，钛含量为3wt％，其余金属总量低于20wt％，在150℃溶出系统中形成复杂物料垢，其溶出系统材质为合金钢。
溶出系统清洗剂的配制方法如下：
将15kg氟化钠、40kg乙二酸和220kg去离子水加入搅拌釜中，搅拌完全溶解后，再加入30kg氨基磺酸、5kg复合氨基缓蚀剂和30kg去离子水搅拌溶解成澄清透明溶液，得到溶出系统清洗剂。
在70℃的清洗条件下，采用本实施例制备的清洗剂清洗溶出系统15h，除垢率为89％，腐蚀率为0.627g/(m2·h)。
实施例2
贵州某拜耳法生产氧化铝厂，其铝矿为进口矿，含铁、钛，其余有一部分硅、锰、铜等金属，以三氧化二铁计，铁含量为45wt％以上，以二氧化钛计，钛含量为3wt％，其余金属总量低于52wt％，在140℃溶出系统中形成复杂物料垢，其溶出系统材质为碳钢。
溶出系统清洗剂的配制方法如下：
将11kg氟化钠、20kg乙二酸和180kg去离子水加入搅拌釜中，搅拌完全溶解后，再加入5kg柠檬酸、3kg复合氨基缓蚀剂和20kg去离子水混合，搅拌溶解成澄清透明溶液，得到溶出系统清洗剂。
在70℃的清洗条件下，采用本实施例制备的清洗剂清洗溶出系统10h，除垢率为89％，腐蚀率为0.802g/(m2·h)。
实施例3
陕西某生产氧化铝厂，其铝矿为复杂多金属矿物质，以三氧化二铁计，铁含量为60wt％以上，以二氧化钛计，钛含量为2wt％，其余金属总量低于38wt％，在160℃形成复杂物料垢，其溶出系统材质为含锰、铬的合金钢。
溶出系统清洗剂的配制方法如下：
将10kg氟化钠、15kg乙二酸和150kg去离子水加入搅拌釜中，搅拌完全溶解后，再加入3kg氨基磺酸、2kg 1-羟基亚乙基-1,1二膦酸、3kg复合氨基缓蚀剂和20kg去离子水混合，搅拌溶解成澄清透明溶液，得到溶出系统清洗剂。
在70℃的清洗条件下，采用本实施例制备的清洗剂清洗溶出系统24h，除垢率为90％，腐蚀率为0.511g/(m2·h)。
实施例4
云南某氧化铝厂，其铝矿为明矾石矿，以三氧化二铁计，铁含量为55wt％以上，以二氧化钛计，钛含量为2wt％，其余金属总量低于43wt％，在200℃形成复杂的物料垢，其溶出系统材质为不锈合金钢。
溶出系统清洗剂的配制方法如下：
将13kg氟化钠、20kg乙二酸和130kg去离子水加入搅拌釜中，搅拌完全溶解后，再加入8kg氨基磺酸、6kg 1-羟基亚乙基-1,1二膦酸、3kg复合氨基缓蚀剂和20kg去离子水混合，搅拌溶解成澄清透明溶液，得到溶出系统清洗剂。
在70℃的清洗条件下，采用本实施例制备的清洗剂清洗溶出系统48h，除垢率为85％，腐蚀率为0.687g/(m2·h)。
本发明能够根据不同铝矿的特性和生产工艺，制定不同配比的清洗剂，具体根据情况进行变更。
实施例5
山东某氧化铝厂，其铝矿为复杂多金属矿物质，以三氧化二铁计，铁含量为50wt％以上，以二氧化钛计，钛含量为2wt％，其余金属总量低于48wt％，在200℃形成复杂的物料垢，其溶出系统材质为不锈合金钢。
溶出系统清洗剂的配制方法如下：
将13kg氟化钠和130kg去离子水加入搅拌釜中，搅拌完全溶解后，再加入8kg氨基磺酸、6kg 1-羟基亚乙基-1,1二膦酸、3kg复合氨基缓蚀剂和20kg去离子水混合，搅拌溶解成澄清透明溶液，得到溶出系统清洗剂。
在70℃的清洗条件下，采用本实施例制备的清洗剂清洗溶出系统48h，除垢率为80％，腐蚀率为0.561g/(m2·h)。
对比例1
广西山东某氧化铝厂，其铝矿为复杂多金属矿物质，以三氧化二铁计，铁含量为60wt％以上，以二氧化钛计，钛含量为5wt％，其余金属总量低于35wt％，在210℃形成复杂的物料垢，其溶出系统材质为不锈合金钢。
溶出系统清洗剂的配制方法如下：
将12kg氟化钠、20kg乙二酸和130kg去离子水加入搅拌釜中，搅拌完全溶解后，再加入8kg氨基磺酸、6kg 1-羟基亚乙基-1,1二膦酸和20kg去离子水混合，搅拌溶解成澄清透明溶液，得到溶出系统清洗剂。
在70℃的清洗条件下，采用本实施例制备的清洗剂清洗溶出系统48h，除垢率为88％，腐蚀率为1.388g/(m2·h)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种溶出系统清洗剂，以质量百分含量计，包括以下组分：氟化钠1～10％，酸5～30％，复合氨基缓蚀剂1～3％，余量的水。
2.根据权利要求1所述的溶出系统清洗剂，其特征在于，所述酸包括羧酸。
3.根据权利要求1或2所述的溶出系统清洗剂，其特征在于，所述酸包括乙二酸。
4.根据权利要求3所述的溶出系统清洗剂，其特征在于，所述酸还包括氨基磺酸、柠檬酸和1-羟基亚乙基-1,1二膦酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的溶出系统清洗剂，其特征在于，所述复合氨基缓蚀剂由苯乙酮、甲醛和环己胺制备得到。
6.根据权利要求5所述的溶出系统清洗剂，其特征在于，所述苯乙酮、甲醛和环己胺的质量比为1:1:1。
7.权利要求1～6任一项所述溶出系统清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
将氟化钠和部分水混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液和酸、复合氨基缓蚀剂以及剩余水混合，得到溶出系统清洗剂。
8.权利要求1～6任一项所述溶出系统清洗剂或权利要求7所述制备方法制备得到的溶出系统清洗剂在清洗含高铁低钛的铝矿拜尔法生产氧化铝的溶出系统中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述含高铁低钛的铝矿中铁的含量以三氧化二铁计为30wt％以上；所述含高铁低钛的铝矿中钛的含量以二氧化钛计为0～5wt％。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述清洗的温度为70～100℃。
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