专利名称：杯[4]芳烃衍生物、无磷阻垢分散缓蚀剂及制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理领域，尤其涉及一种新的杯[4]芳烃衍生物，含其的无磷阻垢分散缓蚀剂，以及它们的制备方法和用途。
背景技术：
在工业生产过程中，冷却的方式很多，但是因为水的化学稳定性好，热容量大，不易分解，不会发生明显的膨胀和压缩，同时其流动性好，来源广泛，价格低廉等原因，使得大多数企业选择水作为传热冷却介质，以冷却成品、半成品、生产设备、高温介质等。目前在石油炼制、化工、煤制油、煤化工、钢铁冶金行业广泛使用，这些工业冷却水量平均约占工业总用水量的60%以上。同时，有相当数量的换热器处于离循环水场较远的地方，或处于较高的位置，该部分换热器因为水压力降低、水流速降低等原因，使得冷却水水温升高较多，容易造成设备的结垢，伴生腐蚀现象。
目前水资源在全球范围内都急剧恶化，尤其在中国，其水资源和环境资源可持续性所面临的挑战日益严峻，使得节能减排被提上日程。对循环冷却水的控制主要是通过向水中投加水处理化学品进而防止因水和热交换而引起的设备腐蚀和结垢。腐蚀将使得设备的使用寿命缩短，增加生产的危险系数，最终将不得不停工检修，甚至更换新设备，造成资源的浪费；结垢使得换热器换热效率急剧降低，造成能量的浪费，增加了用水量，同时也增加生产的危险系数，一段时间之后将不得不停工对垢进行清理，以便设备能正常运行。为了延长设备的使用寿命，保证设备安全长周期运行，均通过投加水处理化学品以提高水对钙、镁等易结垢离子的容忍度。
目前国内多使用的水处理药剂主要分为含磷型的和无磷型的。含磷型的有氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷、2-羟基膦基乙酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、环己醇六磷酸酯等；无磷型的主要为聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、2-甲基-2’-丙烯酰胺基-丙烷磺酸及其与丙烯酸的共聚物等。国内专利CN101863561B “一种超高温循环水阻垢剂及其应用”开发了一种由环己醇六磷酸酯和多氨基多醚基亚甲基膦酸复配而成的阻垢剂，该发明虽具有耐高温性能，但是所使用的两种主要物质均为含磷系列；国内专利ZL200910046244.2“一种无磷绿色复合缓蚀剂”开发了一种主要由聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸、马来酸均聚物、丙烯酸类共聚物、无机锌盐等复合而成的水处理剂，使`用效果优异，但适应水质为中碱中硬性水质。其耐高温且适用于高碱度高硬度的无磷阻垢分散缓蚀剂还未见报道。发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术中的无磷阻垢分散缓蚀剂不适用于高碱度、高硬度的循环水体系的缺陷，提供了一种新的水溶性杯[4]芳烃衍生物及其制备方法和用途。本发明的杯[4]芳烃衍生物是一种新型的高聚物型阻垢分散剂，将其与锌盐联合使用对于高温、高碱、高硬度的循环水具有良好的阻垢分散缓蚀效果。因此本发明还提供了一种无磷阻垢分散缓蚀剂及其用途。
本发明提供了一种如式I所示的杯[4]芳烃衍生物:
权利要求
1.如式I所示的杯[4]芳烃衍生物:
2.如权利要求1所述的杯[4]芳烃衍生物的制备方法，其包括下述步骤: (1)在惰性气体保护下，在搅拌条件下，在N，N-二甲基甲酰胺中，将I 10份杯[4]芳烃、2 20份2-氯乙酸和2 8份氢氧化钠进行反应，浓缩，浓缩液用乙醇的水溶液溶解，用浓度为5 15wt%的稀盐酸酸化得沉淀物，固液分离，对固体进行重结晶得产物A ; (2)在搅拌条件下，于室温将产物A与浓硫酸进行反应，产物A与浓硫酸的质量体积比为0.lg/ml 5g/ml，用乙醚沉淀反应产物，固液分离后用水溶解固体，中和，过滤，干燥，用热水溶解滤饼，调节PH至8-9，过滤，滤液用乙醇沉淀，过滤，干燥即可。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述反应的时间为24 48小时；所述反应的温度为N，N-二甲基甲酰胺的回流温度；步骤(2)中，所述反应的时间为12 24小时。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述的重结晶用氯仿和甲醇的混合溶液进行。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，产物A与浓硫酸的质量体积比为0.5g/ml lg/ml ;所述的浓硫酸是质量浓度为70%以上的硫酸水溶液。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所述乙醚的用量为浓硫酸体积的2 30倍，优选6 10倍；所述的中和用BaC03进行；pH值采用NaC03水溶液进行调节。
7.如权利要求1所述的杯[4]芳烃衍生物作为阻垢分散缓蚀剂的用途。
8.一种无磷阻垢分散缓蚀剂，其包括权利要求1所述的杯[4]芳烃衍生物以及锌盐；其中所述的杯[4]芳烃衍生物在循环水中的保有量为5 15mg/L，所述锌盐在循环水中的保有量为:按所述锌盐中锌离子的质量计为0.5 2.0mg/L ;所述的锌盐较佳地为硫酸锌、硫酸锌水合物、氯化锌、硝酸锌和`葡萄糖酸锌中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的无磷阻垢分散缓蚀剂，其特征在于:其还包括除锌盐以外的其他无磷缓蚀剂和/或无磷阻垢分散剂，较佳地包括葡萄糖酸钠、2-甲基-2’ -丙烯酰胺基-丙烷磺酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、聚环氧琥珀酸钠、聚天冬氨酸和聚天冬氨酸钠中的一种或多种。
10.如权利要求8或9所述的无磷阻垢分散缓蚀剂作为循环冷却水的水处理剂的用途，其中所述的 循环冷却水的钙硬度和总碱度较佳地为1600mg/L以下。
全文摘要
本发明公开如式I所示的杯[4]芳烃衍生物。本发明还公开了该杯[4]芳烃衍生物的制备方法和用途，以及一种无磷阻垢分散缓蚀剂及其作为循环冷却水的水处理剂的用途。本发明的无磷阻垢分散缓蚀剂尤其适用于钙硬度和总碱度≤1600mg/L的循环冷却水，将该指标的上限提高了500mg/L，具有更宽的应用范围，并且能够提高循环冷却水的浓缩倍数，起到节水减排的目的。本发明的无磷阻垢分散缓蚀剂具有良好的阻垢和缓蚀效果，可以有效避免换热器因流速慢、循环冷却水滞留时间长、温升大于设计值等原因造成的设备的结垢和/或腐蚀等，并且不含氮，绿色环保，避免了对水体的二次污染，减轻水的富营养化问题。式I。
文档编号C07C303/32GK103183621SQ20121058662
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2011年12月30日
发明者王炜 申请人:王炜, 上海洗霸科技股份有限公司