一种无磷锅炉水节能剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及c02f5/14领域，尤其涉及一种无磷锅炉水节能剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.锅炉是一种现代工业十分常见的能量转换设备，通过内部介质水的蒸发产生出带有高热量的蒸汽，从而提供电能、热能等能量。锅炉汽包内具有高温、高压的特点，虽然其给水经过精细处理，但因为锅炉蒸发量较大，其水质浓缩倍率也较高，在这种情况下锅炉水依然存在结垢腐蚀的风险，传统锅炉水处理工艺，采用磷酸三钠进行处理，一方面提高炉水ph值；另一方面用磷酸根处理微量的硬度使其形成水渣排出锅炉。但其有明显的局限性，一是磷酸三钠本身就带入锅炉较高的盐分，使炉水不能更高倍数的浓缩；二是磷酸盐排污对环境会造成污染。
3.cn110217902a公开了一种多效无磷锅炉水调节剂，通过十二烷基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵等物质制备的锅炉水节能剂具有良好的阻垢效果，然而加入节能剂后没有降低介质水中的表面张力，从而使得蒸汽中的小液滴水仍有较多残余，会影响蒸汽质量。
4.cn110526425a公开了一种应用于锅炉炉水处理的节能剂，含有磷酸盐的成分，磷元素的引入会导致炉水的浓缩倍数难以较高程度提高。
5.发明一种即能提高锅炉浓缩倍数(降低排污率)又能不含磷并可以防止炉水腐蚀和结垢的锅炉水产品。


技术实现要素：

6.本发明的第一个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂，按重量份计，制备原料包括：单羟基胺1-5份、醇胺6-30份、环胺(脂环族胺)1-15份、碱液(无机碱液)8-15份、水50-100份(不包括碱液中所含的水)。
7.作为一种优选的实施方式，按重量份计，制备原料包括：单羟基胺3份、醇胺12份、环胺10份、碱液12份、水60份。
8.在一个更优选的方面，本发明提供一种无磷锅炉水节能剂，它包括
9.a)单羟基胺，1-5重量份，优选1.5-4.5份，优选1.8-4.2份，优选2-4份，优选2.3-3.7份，优选2.5-3.5份，优选2.7-3.2份，例如3重量份；
10.b)醇胺，6-30重量份，优选7-27份，优选7.5-25份，优选8-22份，优选8.5-20份，优选9-18份，优选9.5-16份，优选10-15份，优选10.5-14份，优选11-13份，例如12份；
11.c)环胺(脂环族胺)，1-15重量份，优选2-15份，优选3-14份，优选4-13份，优选5-12份，优选6-11份，优选7-12份，优选8-11份，优选9-10.5份，例如10份；
12.d)无机碱(按照干基计算)，1-5重量份，优选1.5-4.5份，优选1.7-4份，优选1.8-3.8份，优选2-3.5份，优选2.1-3.2份，优选2.2-3份，2.3-2.8份，例如2.4或2.5份；
13.e)水，50-100重量份，优选55-90份，优选57-85份，优选60-80份，优选65-75份，例如68或70份；和
14.f)有机胺类稳定剂，0-10重量份，优选1-10重量份，优选2-10重量份，优选2.5-9.5份，优选3-9份，优选3.5-8.5份，优选4-8份，优选4.5-7.5份，优选5-7份，优选5.5-6.5份，优选5.8-6.2份，例如6份。
15.一般，无机碱是以水溶液的形式(即，碱液)使用。碱的水溶液中的水含量应当计算在上述水的总含量中。
16.作为一种优选的实施方式，所述单羟基胺包括二乙基羟胺、二丁基羟胺、n-庚烷-4-亚基羟胺、n-叔丁氧羰基羟胺中的至少一种，例如2或3种。
17.优选，所述单羟基胺为二乙基羟胺。
18.申请人发现，单羟基胺尤其是二乙基羟胺的加入，能够改变液面的表面张力，在锅炉水的处理过程中，减少蒸汽中水滴的形成，从而减少水分的逃逸，提高锅炉水的浓缩倍数。
19.作为一种优选的实施方式，所述醇胺包括单乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、n-丁基二乙醇胺、n,n-二丁基乙醇胺、二乙醇胺中的至少一种。
20.优选的，所述醇胺为单乙醇胺、n-甲基二乙醇胺。
21.优选的，所述单乙醇胺、n-甲基二乙醇胺的重量比为(1-3):(4-6)，优选(1.2-2.8):(4.5-5.5)，更优选(1.5-2.5):(4.5-5.5)，更优选(1.7-2.3):(4.7-5.2)。
22.进一步优选的，所述单乙醇胺、n-甲基二乙醇胺的重量比为2：5。
23.作为一种优选的实施方式，所述单羟基胺和醇胺的重量比为1:(2-5.5)，优选1:(2.5-5)，更优选1:(3-4.5)，更优选1:(3.5-4.3)，更优选1:(3.7-4.2)。
24.优选的，所述单羟基胺和醇胺的重量比为1：4。
25.申请人发现，当单羟基胺和醇胺以重量比为1：(2-5.5)复配后，能够提高节能剂对钙离子、镁离子等离子的络合能力，维持体系的ph值稳定，处理后的水中形成微小的水渣并在定期排污中排走，显著抑制了现有技术中处理不当水垢附着于锅炉内壁导致结垢的问题。
26.作为一种优选的实施方式，所述环胺(脂环族胺)包括环己胺、环戊胺、n-丁基环己基胺、4-甲基环己烷胺、二环己基胺、1-环戊基-n-甲基丙烷-2-胺中的至少一种。
27.为了进一步提高节能剂金属离子的络合能力，优选的，所述环胺(脂环族胺)为环己胺。
28.作为一种优选的实施方式，按重量份计，制备原料还包括：有机胺类稳定剂2-10重量份，优选2.5-9.5份，优选3-9份，优选3.5-8.5份，优选4-8份，优选4.5-7.5份，优选5-7份，优选5.5-6.5份，优选5.8-6.2份，例如6份。
29.作为一种优选的实施方式，所述稳定剂包括二异丙胺、三乙胺、三乙基氧化胺、十八胺中的至少一种。
30.优选的，所述稳定剂为二异丙胺、三乙胺。
31.进一步优选的，所述二异丙胺、三乙胺的重量比为(1-5)：(1-5)，优选(1.5-4.5)：(1.5-4.5)，优选(2-4)：(2-4)，优选(2.5-3.5)：(2.5-3.5)，优选(2.7-3.3)：(2.7-3.3)。
32.更优选，所述稳定剂为二异丙胺、三乙胺、三乙基氧化胺，并且二异丙胺、三乙胺和
三乙基氧化胺的重量比为(1.5-4.5):(0.5-3.5):(2.5-5.5)，优选(1.7-4.3):(0.8-3.2):(2.7-5.3)，优选(2-4):(1-3):(3-5)，优选(2.2-3.8):(1.2-2.8):(3.2-4.8)，优选(2.5-3.5):(1.5-2.5):(3.5-4.5)，优选(2.7-3.3):(1.7-2.3):(3.7-4.3)，优选(2.8-3.2):(1.8-2.2):(3.8-4.2)，优选3：2：4。
33.申请人发现，当二异丙胺、三乙胺以重量比为(1-5)：(1-5)复配后，节能剂在锅炉内壁的附着力明显增强，不易被水流冲刷，能够以很少的添加量达到长效的阻垢效果，推测原因可能在于稳定剂的添加能够在锅炉内壁表面形成一层保护膜，且膜层致密、粘附力强、外表面光滑，能够减少离子的侵入与挂壁。
34.作为一种优选的实施方式，所述的无机碱是氢氧化钠，氢氧化钾，和/或氢氧化钡；或者，用于形成所述碱液(水溶液)的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钡中的至少一种，例如一种或两种或三种。
35.优选的，所述碱液为氢氧化钠的水溶液(浓度为10-40wt％，优选15-30wt％，优选18-25wt％)。
36.本发明的第二个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂的制备方法，包括：在水中依次加入单羟基胺、醇胺、环胺、无机碱(以固体碱或以碱液的形式)、稳定剂，混合均匀，即得。
37.本发明的第三个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂在锅炉水处理工艺中的应用。
38.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
39.1.本发明所制备的节能剂通过改变液面的表面张力，减少了排放的蒸汽中的小水滴的形成，提高蒸汽质量。
40.2.本发明所制备的节能剂没有可溶解固体磷的带入，使炉水电导更低、浓缩倍数更高，排污率更低，节能效果显著；
41.3.本发明所制备的节能剂不含有磷系阻垢剂，通过本发明的胺系节能剂各种组分络合钙镁形成水渣，降低体系内游离离子如氯离子的浓度，维持体系的ph值稳定，防止汽包、水冷壁管、汽轮机的结垢；
42.4.本发明所制备的节能剂减少污水炉水排污率，节能减排；
43.5.本发明所制备的节能剂替代了现有技术中的磷酸三钠，调节体系的ph值，有效防止管道腐蚀。
44.6.本发明的锅炉水节能剂的配方中不含有任何磷元素，对环境无污染，极为绿色环保。
45.7.本发明的锅炉水节能剂的配方可以显著提高锅炉水的浓缩倍数，更为经济节能。
附图说明
46.图1是使用实施例1后的锅炉节能效果，由图可见，排污量下降，产气量上升。
具体实施方式
47.实施例1
48.本实施例第一个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂，按重量份计，制备原料包括：单羟基胺3份、醇胺12份、环胺10份、稳定剂8份、碱液12份、水60份。
49.所述单羟基胺为二乙基羟胺。
50.所述醇胺为单乙醇胺、n-甲基二乙醇胺以重量比为2：5复配。
51.所述环胺为环己胺。
52.所述稳定剂为二异丙胺、三乙胺、三乙基氧化胺以重量比为3：2：4复配。
53.所述碱液为氢氧化钠水溶液，质量浓度为20％。
54.本实施例第二个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂的制备方法，包括：在水中依次加入单羟基胺、醇胺、环胺、碱液、稳定剂，混合均匀，即得。
55.本实施例第三个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂在锅炉水处理工艺中的应用。
56.对比例1
57.本对比例第一个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂，具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述醇胺为单乙醇胺、n-甲基二乙醇胺以重量比为5：2复配。
58.本对比例第二个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂的制备方法，包括：在水中依次加入单羟基胺、醇胺、环胺、碱液、稳定剂，混合均匀，即得。
59.本对比例第三个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂在锅炉水处理工艺中的应用。
60.对比例2
61.本对比例第一个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂，具体实施方式同实施例1，不同之处在于，单羟基胺0份。
62.本对比例第二个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂的制备方法，包括：在水中依次加入单羟基胺、醇胺、环胺、碱液、稳定剂，混合均匀，即得。
63.本对比例第三个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂在锅炉水处理工艺中的应用。
64.对比例3
65.本对比例第一个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂，具体实施方式同实施例1，不同之处在于，环胺0份。
66.本对比例第二个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂的制备方法，包括：在水中依次加入单羟基胺、醇胺、环胺、碱液、稳定剂，混合均匀，即得。
67.本对比例第三个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂在锅炉水处理工艺中的应用。
68.对比例4
69.本对比例第一个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂，具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述稳定剂为二异丙胺、三乙基氧化胺以重量比为3：4复配。
70.本对比例第二个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂的制备方法，包括：在水中依次加入单羟基胺、醇胺、环胺、碱液、稳定剂，混合均匀，即得。
71.本对比例第三个方面提供了一种无磷锅炉水节能剂在锅炉水处理工艺中的应用。
72.性能测试
73.选择5份某化工厂中的不含任何节能剂的锅炉水，每份1l，每份滴加实施例和对比例的节能剂7mg，搅拌均匀后静置24h，将锅炉水加热，测试锅炉水饱和蒸汽的电导率、钠离子含量、二氧化硅含量。
74.对照组为不添加任何节能剂的锅炉水。
75.电导率测试方法：采用电导仪进行测试，型号为sigma2008。
76.钠离子含量测试方法参考：astm d3561-2011，原子吸收分光光度法。
[0077] 电导率(μs/cm)钠离子含量(μg/l)二氧化硅含量(μg/l)实施例13.21.91.5对比例15.24.53.6对比例25.64.73.9对比例35.44.63.7对比例45.14.23.3对照组7.55.24.8