专利名称：闭路循环冷却水处理的硅系缓蚀剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于闭路循环冷却水处理的缓蚀剂，特别是硅系缓蚀剂。
在工业用水中，冷却水的用水量占很大比例。一般在使用敞开式冷却水的过程中其冷却水的溶解杂质与悬浮杂质会在设备的传热表面形成水垢或腐蚀，致使设备、管道损坏并使生产率下降，直接影响经济效益，因此对冷却水必须进行处理以减缓其结垢和腐蚀作用。近来发展起来的闭路循环冷却水系统是以软化水(或除盐水)为冷却介质，这样虽然缓和了结垢问题，但却带来了严重的系统腐蚀问题。为此在采用闭路循环冷却水系统时，必须对软水进行缓蚀处理。
现已使用的缓蚀剂有多种，常用的磷系配方，由于主剂是聚磷酸盐，所以在缺Ca2+的水中(如低于10ppm)，就难于控制腐蚀，当水温较高和传热壁温度较高时聚磷酸盐水解成正磷的速率加快，因而失效，冷却水pH过高也不宜使用聚磷酸盐，为此在闭路循环冷却水处理中不宜采用磷系配方。铬系配方的缓蚀效果虽好费用也低，但其毒性大，若管理不善就会污染环境，现在国内外都已少用。有机膦酸盐比聚磷酸盐稳定，有机膦酸盐与锌盐配合使用是一个有效的缓蚀剂配方，但Zn2+在pH高于7.5时，易沉积，这样不但失去缓蚀能力，而且影响冷却部件的传热效率，因为要求闭路循环冷却水系统的软水或除盐水的pH为9～10，所以在此系统排除了此类缓蚀剂配方。作为闭路循环冷却水系统使用的有效缓蚀剂的亚硝酸盐，其应用也有很长历史，但近些年来发现其亚硝胺问题，故亚硝酸盐的致癌作用影响了此类药剂的应用。现仿制同联邦德国引进的E100号，即PTX-CS缓蚀剂也是一种用于闭路冷却水处理的有效缓蚀剂，但一般投量大，价格昂贵。钼系配方是一种有效的阳极缓蚀剂，且毒性产小，但因钼酸盐价格较高不便推广使用。
现有的硅系缓蚀剂只能用于敞开式循环冷却水处理的和半闭路循环水系统。如美国Betz公司已获专利的硅系缓蚀剂其配方为硅酸钠10ppm、羟基乙叉二膦酸10ppm、羧甲基纤维素20ppm、苯并三氮唑3ppm，使用时pH为8.5，非软化水，用六偏磷酸钠和硫酸锌800ppm预膜，此硅系缓蚀剂只适用于敞开式循环冷却水系统。另有半闭路循环水系统(指系统有通气管通向大气，当运行水温上升时水中溶解氧大量下降)所使用的硅系缓蚀剂，其条件是冷却水来自地表水未经软化处理，投加硅酸钠2000～5000ppm，虽能控制碳钢腐蚀，但有水垢生成。
本发明的目的是研制一种高效、无毒、稳定、廉价、易于操作的、适用于不脱氧的闭路循环冷却水处理的硅系缓蚀剂。
为了达到上述目的，本发明采取下列措施该硅系缓蚀剂以硅酸钠为主剂，配以羟基乙叉二膦酸(HEDP)、葡萄糖酸钠(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)。当硅酸钠以二氧化硅(SiO2)计，羟基乙叉二膦酸(HEDP)以磷酸根(PO3-4)计，其余以该工业品重量计时，各配伍药剂的投加比为SiO2∶PO3-4∶C6H11O7Na∶BTA＝1500～3000∶20～50∶200～400∶1～3。调制缓蚀剂时，可将硅酸钠溶于软化水，依次将羟基乙叉二膦酸(HEDP)，葡萄糖酸钠(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)加入水中。每加入一种药剂都应搅拌均匀。最终配成10%溶液。这些都在常温常压下进行，唯苯并三氮唑(BTA)要先溶于少量酒精，然后加水。
利用该缓蚀剂处理闭路循环软水，对冷却水pH不需调整，也不用脱氧，其腐蚀率在日本栗田公司为中国宝山钢铁总厂同类闭路循环冷却水处理系统规定的目标值0.047mm/y之下，即0.0003～0.023mm/y，而平均附着速度为0.0027～0.227mcm，试验期内未发现试验管传热效率下降。用该缓蚀剂处理含有氯离子的蒸馏水时，如Cl-≤2000ppm，对碳钢腐蚀率无明显影响，即能耐氯离子腐蚀。该缓蚀剂除了适用于软水之外还适用于除盐水的缓蚀处理，且水温高的系统，在使用时不需对系统作预膜处理。
以下举例进一步详细说明此实例系太原钢铁公司三号高炉的闭路循环冷却水系统与水处理工业试验。
闭路循环水自高炉冷却壁排出后，经架空的Dg300管道流至空气冷却器，冷却水经空气冷却器降温后，由循环水泵加压再送至高炉冷却壁使用。在空气冷却器与循环水泵之间的支管上，接有膨胀缶。在循环水泵与高炉之间的支管上设有高位安全水箱。循环冷却水所需的水处理药剂在水泵吸水管上注入。
系统的主要设计参数如下循环水量 450m3/h给水温度 50～55℃
回水温度 60～65℃工作压力 0.7MPa系统容积 ～70m3水处理效果的监测，通过以下方式进行水温记录通过循环水给水与回水水温了解循环水的传递热量，即冷却构件的传热效果。表1是自87年10月1日至88年2月29日按旬的平均给水与回水水温。
挂片分析;通过称量挂片的增重、失重，可计算出附着速度m.c.m.值与腐蚀率。
表2(表2a，2b)是历次挂片的附着速度m.c.m.与腐蚀率。
太钢三高炉闭路水试验运行水温数据统计 表1
生产现场挂片监测结果 表2b
注表2b系表2a之续表。
本处理效果从表2可以看出，历次挂片监测的结果表明，利用本发明硅系缓蚀剂进行缓蚀处理年腐蚀率为0.0003～0.023mm/y，与目标值0.047mm/y相比全部达标，而不作处理的循环软水腐蚀率为2.16mm/y。
附着速度大部分为负值，正值为0.0027～0.227mcm，说明试片上基本没有附着物。
从这些数据为看，水处理效果是令人满意的。
关于水温问题在运行期间的水温和温差，并未曾达到系统设计的数值。自1987年10月～1988年2月间按旬平均最高进水水温为53.55℃，最高出水温度为56.31℃，最大温差为4.54℃。表1所记水温情况，并无规律可言，看不出温差递减趋势。这一现象不应单纯从水系统来看，更多的影响因素应为高炉的炉况变化。当炉况不能保持不变时，水温是看不出规律性的。
根据冷却部件热负荷，软水水质，运行条件等利用本发明硅系缓蚀剂配方进行的才路循环冷却水处理所得效果来看，此配方将适用于热负荷高的冶炼设备，软水或除盐不的闭路循环冷却不处理。配方具有高效，无污染，耐高氯根，价廉，易于操作等优点。结合闭路系统尚可延长设备寿命，节水节能。完全可以推广使用。
权利要求
一种闭路循环冷却水处理系统用的缓蚀剂，特别是硅系缓蚀剂，其特征在于化学组成是以硅酸钠为主剂，还配有羟基乙叉二膦酸(HEDP)，葡萄糖酸钠(C6H11O7Na)及苯并三氮唑(BTA)，该缓蚀剂投加量比；硅酸钠以二氧化硅(SiO2)计，羟基乙叉二膦酸以磷酸根(PO3-4)计，葡萄糖酸钠(C6H11O7Na)与苯并三氮唑(BTA)以该工业品重量计，其配比按重量(ppm)为SiO2∶PO3-4∶C6H11O7Na∶BTA=1500～3000∶20～50∶200～400∶1～3。
全文摘要
一种用于闭路循环冷却水处理的缓蚀剂，特别是硅系缓蚀剂。该缓蚀剂是以硅酸钠为主剂，配以羟基乙叉二膦酸、葡萄糖酸钠及苯并三氮唑的复合缓蚀剂配方。该缓蚀剂高效、无毒、稳定、廉价且易于操作，适用于软化水或除盐水、不脱氧、水温高的系统，并能耐氯离子腐蚀，器壁表面无沉积，且在使用时不需对系统作预膜处理。
文档编号C23F11/18GK1050053SQ89106699
公开日1991年3月20日 申请日期1989年9月5日 优先权日1989年9月5日
发明者王大中, 姚昌健, 韩志仁, 李小平 申请人:冶金工业部北京钢铁设计研究总院, 山西太原钢铁公司