用于集中供热系统的腐蚀抑制剂的制作方法

1.本发明涉及腐蚀抑制剂，特别是用于集中供热系统或冷却系统的腐蚀抑制剂。


背景技术：

2.众所周知，在集中供热系统的供热流体中掺入腐蚀抑制剂，以减少系统部件例如散热器和管道的腐蚀。通过减少腐蚀，减少了固体颗粒对供热流体的污染，避免了固体颗粒堵塞散热器或热交换器以及损坏泵所造成的损坏。
3.已知的抑制剂产品包括化学品的混合物，其包括液体和粉末成分以及有机和无机化合物。添加有机溶剂是为了将有机粉末成分溶解于产品中。结果是获得均匀的水基液体，其容易并完全混合于水中，形成集中供热或冷却系统中的供热流体。
4.几乎所有的化学抑制剂产品都是以液体形式提供的，通常装在约285ml到4000ml的瓶子里。典型的家用供热系统可能含有约100-125升系统用水，并且可以用约300ml的浓缩抑制剂进行有效处理。目前市场上可获得的最大浓度的腐蚀抑制剂配方以商标adey mc1+rapide出售，投料为0.24％v/v，因此一瓶300ml的腐蚀抑制剂将可以处理许多典型的国内中小型系统。这相当于adey mc1+rapide中约60％的活性成分、40％的水和其他溶剂。
5.目前可用的液体抑制剂产品通过倒入进料和膨胀箱(在开放式通风系统中)或通过倒入或使用加压罐添加到散热器或过滤器中而被引入供热系统。
6.抑制剂通常包括多种成分，用于防止各种类型的腐蚀，例如，阳极和阴极电解腐蚀以及由于供热流体中溶解的氧气引起的氧化。抑制剂中通常包含的有机化合物包括苯并三唑、胺和乙二醇。典型的水溶性成分包括钼酸钠和葡萄糖酸钠。
7.进一步浓缩抑制剂产品将是有利的，因为这将节省包装和运输成本，并且对环境有益。然而，超过0.24％v/v的浓度水平，溶液会由于饱和而变得不稳定，并且粉末组分将会沉淀或结晶出来。
8.处理液体产品时，存在化学抑制剂接触皮肤或眼睛的风险，造成安全隐患。液体也可能溢出，尤其是如果包装在运输过程中被意外损坏。
9.已知以固体、可溶解片剂的形式提供化学抑制剂。例如，固体片剂产品以商标flamco redprotect rp1出售。然而，固体片剂产品可能不完全溶解，并且未溶解材料的结块可能会导致供热系统堵塞。尽管这种类型的产品在一定程度上解决了与液体产品相关的安全和环境问题，但片剂必须用塑料包装来保护并且仍然可能会与皮肤接触，且这些塑料包装并不总是容易回收的。
10.本发明的目的是减少上述问题。


技术实现要素：

11.根据本发明的第一方面，提供了制造用于集中供热系统的腐蚀抑制剂产品的方法，该腐蚀抑制剂包括多种成分，该多种成分包括有机化合物和无机化合物，并且该方法包括以下步骤：
12.(a)将所述成分分组，包括至少第一组成分和第二组成分，第一组成分的所有成分都是水溶性的，第二组成分的所有成分都可溶于有机溶剂中，所述有机溶剂易混溶于水中或易与水混溶；
13.(b)将第一组成分溶于水中，制备第一溶液；
14.(c)将第二组成分分别溶于有机溶剂中，制备第二溶液；
15.(d)将第一溶液和所述第二溶液混合在一起。
16.该方法的结果是获得均质的液体、凝胶或乳膏(或者，更普遍地，乳液)，其完全可混溶于集中供热系统的水中。据发现，通过将成分分成两组并分别混合它们，然后合并混合物，与已知的腐蚀抑制剂产品相比，所需的水和有机溶剂的含量减少。换句话说，抑制剂的浓度大大增加。这允许合适的投料比(dosing ratio)，例如小于0.15％v/v。结果，小于200ml的产品总体积将适合于许多家用和小型商用集中供热系统的投料。
17.第一组中的成分可以包括例如钼酸钠和葡萄糖酸钠。第二组中的成分可以包括例如苯并三唑、一种或多种胺和乙二醇。该一种或多种胺在室温下可以是液体。该一种或多种胺可以在集中供热系统的水中提供腐蚀抑制和/或ph缓冲。
18.人们相信，能与水形成氢键的有机溶剂可用于形成均质的产品。
19.在一些实施方案中，优选使用胺(或多种胺)作为有机溶剂。胺有带有孤对电子的氮，这允许与水形成氢键或在酸碱行为中质子化。
20.可以使用各种类型的胺，特别是作为腐蚀抑制剂。例如，可以使用一种或多种二胺或三胺。在一些实施方案中，可以使用一种或多种伯胺。在一些实施方案中，可以替代使用或可以一块使用一种或多种仲胺或叔胺，例如环胺。
21.就胺(多种胺)中的氮上的取代基而言，至少一种取代基可以包括氨基、甲氧基或羟基。氨基、甲氧基或羟基可以是端基。取代基(多种取代基)可以包括碳链或碳环。
22.例如，一种或多种以下类型的胺可适用于第二组成分：一种或多种氨基醇，例如乙醇胺(例如单乙醇胺或二甲基乙醇胺)和二甲基异丙醇胺；一种或多种烷基胺，例如三甲胺和甲氧基丙胺；一种或多种二胺，例如乙二胺；和一种或多种环胺，例如吗啉、吡啶和烷基吡啶(也称为甲基吡啶)。其他类型的胺或特定的胺也被认为适用于实施本发明。
23.在实施方案中，可以包括各种其他成分，例如直接防止某种类型的腐蚀的成分，或者作为稳定剂、示踪剂等的其他成分。因此需要混合到最终产品中，尽管它们不能直接防止腐蚀。
24.腐蚀抑制剂产品中的活性成分可以形成例如约85-90体积％的产品，剩余的10-15体积％是水。
25.例如，在一个实施方案中，腐蚀抑制剂产品含有约2.5％苯并三唑、40％胺、10％钼酸钠、10％葡萄糖酸钠、15％水、少量聚合物和少量防腐剂以及约20％专有活性成分。胺提供了非水溶剂和抑制剂的双重功能。含水量仅为约15％或更少的总配方提供了高度浓缩的均质乳膏。
26.由于相对较低的含水量，乳膏或乳液可以是粘性的或相当稠的。然而，理想地，它仍然应该具有流动特性，这使得它适用于化学计量装置或系统，例如在申请人的共同未决专利申请gb2010814.8中公开的自动计量装置。
27.将第一溶液和第二溶液混合在一起应该快速进行，以形成浓缩的均质的乳膏或凝
胶产品。
28.在步骤(d)中混合溶液可以形成含有约20％或更少水，优选约15％或更少水的均质产品。
29.当混合溶液时，溶液可以以至少约2:1(第二溶液:第一溶液)的比例提供。换言之，与第一溶液中的水的体积相比，第二溶液中的有机溶剂的体积可以是两倍(或更多)。可以使用更高的比例来制备具有所需含量的成分但具有相对较低含水量的均质产品或乳膏。
30.由该过程得到的浓缩的均质乳膏可以被封装在可溶性膜中，例如水溶性聚合物膜(例如聚乙烯醇)。由于腐蚀抑制剂的高浓度和低含水量，可以将其封装在这种膜中，而没有膜被其内容物溶解的风险。现有技术的液体腐蚀抑制剂的含水量太高，不允许这样。
31.可以在诸如管的容器中提供乳膏。该管可以是挤压管或可收缩管。也就是说，该管可以是可压缩的，用于通常用手从管中挤出乳膏。该管可以在其出口处具有盖子或其他合适的密封件。该密封件可以是可重复使用的或可重复密封的。
32.可以在诸如罐或压力容器(例如气溶胶罐)的容器中提供乳膏。如果乳膏在压力下储存，也可以在容器中提供合适的载气或流体用于喷洒乳膏。
33.可以在约50-60℃的温度下生产第一溶液和第二溶液。将溶剂保持在该温度下确保各个成分完全溶解。
34.第一溶液可以是饱和(或接近饱和)的溶液。第一组中的成分可以溶解在相对于所使用的成分的质量基本上最少量的水中，以制备第一溶液。优选地，第一溶液是过饱和溶液。可以加热第一溶液以将第一组成分完全溶解在一定量的水中，该水量在环境温度或室温下不会将第一组成分完全溶解。
35.一旦混合好浓缩乳膏，就可以将其冷却，然后封装在可溶性膜中。例如，可以允许均质产品冷却到室温左右。
36.结果是获得可以方便操作和运输的乳膏/凝胶胶囊。例如，可以将一定量的乳膏/凝胶胶囊包装在纸板盒中。将产品运送给商家并最终运送给消费者所用的燃料减少了，商店、仓库和车辆所占的空间也减少了。当使用完所有的胶囊时，可以容易地回收纸板盒。
37.可以制备对意外损坏具有高度抵抗力的合适的可溶性膜，因此基于乳膏/凝胶胶囊的产品比现有技术的基于液体的抑制剂更安全且更便于操作。液体溅到皮肤或眼睛的风险大大降低。
38.当将胶囊添加到集中供热系统的水中时，例如经由进料和膨胀箱或过滤器，可溶性膜将在几分钟内溶解。乳膏/凝胶被释放到集中供热系统的水中，并在系统内均匀快速地分散。这比已知的基于固体片剂的产品发生得更快，为供热系统提供了即时保护，而没有形成可能堵塞系统的材料结块的风险。
39.请注意，术语“乳膏”和“凝胶”大体上作为同义词使用。该产品是液体或乳液，含水量低，因此其不会溶解可溶性膜。确切的特性将取决于所用的成分，这些成分在不同的实施方案中可能不同。
40.根据本发明的第二方面，提供了用于集中供热系统的腐蚀抑制剂产品，该腐蚀抑制剂产品包含：
41.均质乳膏，其包含
42.·
至少30％或35％的胺；
43.·
至少5％的钼酸钠；
44.·
至少5％的葡萄糖酸钠；
45.·
少于20％的水，
46.该均质乳膏被封装在水溶性膜中或提供在容器中。
47.可溶性膜可以是聚合物膜，例如聚乙烯醇。
48.优选地，乳膏包括至少40％的胺。胺成分既作为抑制剂又作为其他有机成分的溶剂。
49.优选地，乳膏包括至少10％的钼酸钠。
50.优选地，乳膏包含至少10％的葡萄糖酸钠。
51.优选地，乳膏包含至多15％的水。
52.根据本发明的第三方面，提供了保护集中供热系统免受腐蚀的方法，该方法包括将根据本发明第二方面的腐蚀抑制剂产品引入集中供热系统。
53.腐蚀抑制剂产品(即封装在水溶性膜中的均质乳膏)最好通过配料罐引入集中供热系统。可以专门为此目的提供配料罐，或者也可以提供过滤功能。例如，许多磁性过滤器，包括以商标“adey magnaclean”(rtm)出售的过滤器，可以以这种方式用于向集中供热系统中投料腐蚀抑制剂“胶囊”。
54.关于本发明的一个方面呈现的任何特征或多个特征可以在本发明的另一个方面独立提供。
附图说明
55.为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出如何实施本发明，现在将参照附图描述具体的实施方案，其中：
56.图1是说明本发明第一方面的方法的流程图；和
57.图2示出了根据本发明第二方面的腐蚀抑制剂产品，其用于根据本发明第三方面的方法保护集中供热系统。
具体实施方式
58.图1中的流程图简要说明了适用于保护集中供热系统的腐蚀抑制剂产品的制备过程。
59.在步骤10中，通过将水溶性成分溶于水中来制备第一溶液。水溶性成分可以包括钼酸钠和葡萄糖酸钠。第一溶液可含有约40体积％-50体积％的水，其余主要是大致等量的钼酸钠和葡萄糖酸钠。在一些实施方案中，还可以包括其他水溶性组分。将水加热到至少约50℃，以确保水溶性成分完全溶解。
60.在步骤12中，通过将非水溶性成分溶解在有机溶剂中来制备第二溶液。该溶剂可以是胺，其用作为溶剂，还用作为抑制剂。苯并三唑、各种胺和乙二醇是可以混合在一起形成第二溶液的成分的实例。同样，优选将溶剂加热至约50℃或更高，以确保完全溶解。
61.在步骤14中，将第一溶液和第二溶液合并。这是快速完成的，以确保完全混合形成均质的产品。据发现，当将第一种和第二种溶液合并时，很快形成粘稠的水性乳膏。该产品稳定，可以允许冷却(步骤16)并在室温下储存。
62.在步骤18中，将一剂乳膏封装在水溶性膜中。该膜可以例如由聚乙烯醇制备。例如，已知将乳膏封装在可溶性膜中，用于制造含有衣物洗涤剂的“小袋”。通过步骤10、12和14产生的乳膏具有足够低的含水量，使得它可以被封装在这样的膜中，这对于集中供热腐蚀抑制剂来说是迄今未知的。在其他实施方案中，可以在管或其他容器中提供一个或多个剂量的乳膏。
63.可以充分浓缩乳膏，使典型的家用供热系统可需要约200ml的剂量。可以设想，可以制备含有约50ml的“小袋”，从而供热系统的投料可以使用例如四片药片。或者，可以制备更小的小袋，以相当精确地对应于投料一个散热器或加热一个房间的散热器所需的抑制剂的含量。这允许非常容易地估计投料至集中供热系统的正确用量。例如，所需剂量的一个很好的近似值可能是约30ml乘以系统中的散热器的数量。如果抑制剂装在30ml的小袋中，那么供热工程师只需计算散热器的数量，然后向系统中投料入相应数量的药片。与现有的液体相比，这可以提供更准确的方法来估计正确的剂量，现有的液体通常提供在约300ml的瓶子中，这被认为适合于“典型的家用系统”。“典型的家用系统”实际上在规模上变化很大，在较小的系统中浪费化学品，在较大的系统中可能剂量不足。通过在小剂量小袋中提供化学品，可以避免这个问题。
64.可以理解的是，可以生产较大的，也许更大的袋子来适应较大的集中供热系统。
65.约30ml的小袋也可以很容易地引入配料罐或磁性过滤器中。图2示出了取下盖子后的adey magnaclean(rtm)professional 2过滤器。该过滤器通常用100表示。通过关闭阀120，过滤器与集中供热回路的流体和回流隔离，然后移除盖子(未示出)。磁体也被移除，这将在罐中留下一些空间，即罐不会完全充满水。此时，可以引入根据图1的工艺制备的小袋130。水溶性膜会溶解，将抑制剂化学品释放到集中供热系统的水中。
66.在其它实施方案中使用管或其它容器的情况下，可以从容器中挤出或喷射或以其它方式分配乳膏，并将其引入集中供热系统的水中。然后，其将分布或分散在集中供热系统的水中。
67.本发明的腐蚀抑制剂产品允许将所需量的抑制剂化学品一起配制在产品中，与现有技术的配方相比，该产品具有显著更低量的溶剂(特别是水)，并因此具有显著更高的抑制剂化学品相对浓度。抑制剂化学品或成分的含量可以根据需要变化，只要在所使用的相应溶剂的量中是可适当溶解的。
68.本发明的腐蚀抑制剂小袋提供了腐蚀抑制剂，其产生更少的塑料废物，操作起来更安全，并且更小更轻，使得储存和运输更有效。可以更准确地估计剂量，以充分利用化学品来保护不同尺寸的供热系统。