本发明涉及工业循环水水处理领域，特别涉及一种针对敞开式循环水系统用的高效软水缓蚀剂及制备方法。
背景技术：
：随着我国工业的飞速发展，对水的需求量也是在日益增长，工业用水是工业生产中不可或缺的一部分，因此，在生产过程中产生的污水经过深度处理再回收利用，经深度处理的反渗透产水作为循环水系统的补水，在工业水处理上越来越多，越来越受人们的关注。地下水资源短缺，水循环再利用已成为当前工业补水的主要来源，循环水系统包括密闭式循环水系统和敞开式循环水系统，封闭式循环冷却水系统具有水质稳定、无需添加补充水的优点，但其生产设备要求高、布置的工艺较为复杂、造价高昂等缺点限制了它被广泛应用。所以敞开式循环冷却水系统的应用更为广泛。在敞开式循环水系统中，冷却水在循环使用的过程中，水温随着系统运行有升有降，水流速度也在不断变化，加之循环过程中水在不断蒸发，水中的矿物质的含量和离子含量也不断浓缩增加，流经冷却塔时与空气接触，且冷却塔位于室外，运行过程中受太阳照射、雨水冲刷，空气中的微尘、飞灰等会进入系统，加上系统的管材、结构等多种因素作用，随着冷却系统中水的不断循环，细菌数量，钙离子(ca2+)浓度和cod将不可避免地增加，会导致设备腐蚀、结垢和滋生大量的微生物。由此引发管道堵塞，产生一系列生产的安全问题，还会损害经济效益，敞开式循环冷却水系统在长期运行过程中换热器表面结垢会影响传热效率，还会增加能耗，1.5mm的水垢层会使能耗增加10％～20％，12mm的水垢层会增加约70％的能耗，25mm的水垢层则将使能耗增加95％，水垢的不断沉积还会堵塞管道，引发安全问题，因此探索行之有效的除垢和防腐蚀方法意义重大。目前敞开式循环水系统常用的除垢方法有离子交换树脂法、石灰软化法、加硫酸法、膜处理法、超声波阻垢法等，但是这些方法各有优缺点，现在常用是防腐方法多采用化学缓蚀剂，主要有亚硝酸盐、钼酸盐、硅酸盐、铬酸盐类等，亚硝酸盐价格低廉，缓蚀性能好，但其为致癌物质，对人体和环境有害，在使用中受到一定的限制；钼酸盐类市场价格昂贵，水处理成本较高，工业生产中很少采用；硅酸盐类缓蚀剂无毒无污染，但使用量大，容易产生点腐蚀，控制不好容易产生硅酸盐垢，工业上使用较少。因此，开发一种能降低缓蚀速率，同时能防止换热设备结垢的药剂，对敞开式循环水系统就显得非常必要。技术实现要素：针对敞开式循环水系统存在的问题及现有敞开式循环水系统用化学缓蚀剂投加量大、成本高、除垢防腐工艺复杂且缓蚀速率有待进一步提高的技术现状，本发明旨在于提供一种敞开式循环水系统用高效软水缓蚀剂及其制备方法。该高效软水缓蚀剂包括月桂酰氯、肌氨酸、二乙醇胺、苯甲酸钠、膦酰基羟基乙酸、七水硫酸锌、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸。本发明通过原料筛选、优化原料配伍比例、进一步采用分批次加入原料并优化工艺参数，最终获得一种适用于敞开式循环水系统用具有协同增效的高效软水缓蚀剂，该缓蚀剂缓蚀性能好，能够在换热设备上形成一层保护膜，保证了敞开式循环水在运行过程中的缓蚀速率，同时能防止换热设备结垢，显著降低了对设备的腐蚀，从而有效降低了敞开循环水系统水处理的成本，对于拓展敞开循环水系统的高效软水缓蚀剂领域具有广泛的价值。本发明提供一种适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂，按照重量份计，该缓蚀剂包括月桂酰氯3份，肌氨酸10份，二乙醇胺5-25份，苯甲酸钠5-8份，膦酰基羟基乙酸10-30份，七水硫酸锌5-15份，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸7-10份，余量为水。进一步地，本发明提供的一种适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂，按照重量份计，该缓蚀剂包括月桂酰氯3份，肌氨酸10份，二乙醇胺20份；苯甲酸钠5份，膦酰基羟基乙酸10份，七水硫酸锌7份，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸7份，余量为水。同时，本发明提供一种适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备方法，具体包括如下步骤：(1)将反应釜冲洗干净，关闭放料阀，称取一定量的肌氨酸于25-35℃和50-80r/min加水搅拌至溶解，加入浓度为8-12％的氢氧化钠溶液调ph值至9-11，充分搅拌后滴加月桂酰氯至溶液呈透明状液体。(2)依次投加剩余水量、二乙醇胺、膦酰基羟基乙酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、葡萄糖酸钠、苯甲酸钠、七水硫酸锌于步骤(1)所得溶液，于25-35℃，50-80r/min搅拌40-50min。(3)待温度降至室温打开放料阀，得到高效软水缓蚀剂。本发明所述适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备方法中，肌氨酸的溶解温度为30℃，搅拌速度为60r/min，氢氧化钠的浓度为10％。本发明所述适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备方法中，混合溶液的搅拌速度为60r/min，温度为33℃，搅拌时间为45min进一步地，本发明提供一种适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的应用。通过实施本发明提供的上述技术方案，本发明可以取得以下有益效果：(1)本发明提供的高效软水缓蚀剂适用于以低硬度水作为补水的敞开式循环冷却水系统，缓蚀性能好，能够在换热设备上形成一层保护膜，保证了敞开式循环水在运行过程中的缓蚀速率，同时能防止换热设备结垢，肌氨酸和月桂酰氯反映生成的透明液体和二乙醇胺复配，对水中的腐蚀性离子有很好的防腐作用，和葡萄糖酸钠复配在一起，可以在金属表面形成保护膜，阻断金属本体与水的接触，从而减小腐蚀。(2)本发明选用的膦酰基羟基乙酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、苯甲酸钠、七水硫酸锌没有毒性，不会对环境造成污染，是一种复合环保型高效软水缓蚀剂，相比于有机和无机缓蚀剂，本发明提供的高效软水缓蚀剂投加量少，补水为低硬度水时，投加量30-60mg/l；补水为软水时投加量40～80mg/l，大大降低了成本、延长了设备使用年限。(3)本发明提供高效软水缓蚀剂应用于敞开式循环水系统，缓蚀率较现有机缓蚀剂和无机缓蚀剂提高了8-13％，大大降低了对设备的腐蚀，有效保证装置长期、安全、稳定运行。说明书附图无具体实施方式实施例1：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂，按照重量份计，该缓蚀剂包括月桂酰氯3份，肌氨酸10份，二乙醇胺5-25份，苯甲酸钠5-8份，膦酰基羟基乙酸10-30份，七水硫酸锌5-15份，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸7-10份，余量为水。实施例2：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂本实施例在实施例1的基础上提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂，按照重量份计，该缓蚀剂包括月桂酰氯3份，肌氨酸10份，二乙醇胺25份，苯甲酸钠5份，膦酰基羟基乙酸10份，七水硫酸锌7份，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸7份，余量为水。实施例3：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂本实施例在实施例1的基础上提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂，按照重量份计，该缓蚀剂包括月桂酰氯3份，肌氨酸10份，二乙醇胺5份，苯甲酸钠5份，膦酰基羟基乙酸10份，七水硫酸锌5份，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸7份，余量为水。实施例4：适用于敞开式循环水系统的高效软水2缓蚀剂本实施例在实施例1的基础上提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂，按照重量份计，该缓蚀剂包括月桂酰氯3份，肌氨酸10份，二乙醇胺25份，苯甲酸钠8份，膦酰基羟基乙酸30份，七水硫酸锌15份，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸10份，余量为水。实施例5：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂本实施例在实施例1的基础上提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂，按照重量份计，该缓蚀剂包括月桂酰氯3份，肌氨酸10份，二乙醇胺10份，苯甲酸钠7份，膦酰基羟基乙酸25份，七水硫酸锌15份，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸9份，余量为水。实施例6：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备本实施例在实施例1至实施例5的基础上，提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂的制备方法，具体包括如下步骤：(1)将反应釜冲洗干净，关闭放料阀，称取一定量的肌氨酸于25-35℃和50-80r/min加水搅拌至溶解，加入浓度为8-12％的氢氧化钠溶液调ph值至9-11，充分搅拌后滴加月桂酰氯至溶液呈透明状液体。(2)依次投加剩余水量、二乙醇胺、膦酰基羟基乙酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、葡萄糖酸钠、苯甲酸钠、七水硫酸锌于步骤(1)所得溶液，于25-35℃，50-80r/min搅拌40-50min。(3)待温度降至室温打开放料阀，得到高效软水缓蚀剂。实施例7：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备本实施例在实施例1至实施例5配方和实施例6制备方法的基础上，提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂的制备方法，其中，肌氨酸溶解的温度为30℃，搅拌速度为60r/min，氢氧化钠的浓度为10％；混合溶液的搅拌速度为60r/min，温度为33℃，搅拌时间为45min。实施例8：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备本实施例在实施例1至实施例5配方和实施例6制备方法的基础上，提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂的制备方法，其中，肌氨酸溶解的温度为25℃，搅拌速度为50r/min，氢氧化钠的浓度为8％；混合溶液的搅拌速度为50r/min，温度为25℃，搅拌时间为40min。实施例9：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备本实施例在实施例1至实施例5配方和实施例6制备方法的基础上，提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂的制备方法，其中，肌氨酸溶解的温度为35℃，搅拌速度为80r/min，氢氧化钠的浓度为12％；混合溶液的搅拌速度为80r/min，温度为35℃，搅拌时间为50min。实施例10：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的制备本实施例在实施例1至实施例5配方和实施例6制备方法的基础上，提供一种适用于敞开式循环水用高效软水缓蚀剂的制备方法，其中，肌氨酸溶解的温度为32℃，搅拌速度为70r/min，氢氧化钠的浓度为10％；混合溶液的搅拌速度为60r/min，温度为30℃，搅拌时间为46min。实施例11：适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂的应用本实施例在实施例1-10的基础上，对本发明提供的适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂应用于敞开式循环水系统，考察本发明提供的缓蚀剂与常用的有机磷缓蚀剂和无机缓蚀剂对循环水处理的效果，参照行业标准sy/t5273-2014《缓蚀剂性能评价方法》进行性能实验，同时对本发明提供的实施例2-5和实施例7-10进行测试。采取软化水水质，投加本发明实施例2和实施例7提供的技术方案获得的高效软水缓蚀剂(记作a组)，投加有机磷缓蚀剂记作b组，投加无机缓蚀剂记作c组，通过旋转挂片测试试片的质量失重，用试片的质量损失计算出动腐蚀率和缓蚀率，将试验烧杯置于温度为45℃±1℃的旋转挂片仪中，以试片0.30m/s-0.40m/s线速度旋转72h，试验结束后清洗试片并计算出质量失重。在相同条件下进行对比试验，试验结果如表1-3所示。表1：本发明与对照缓蚀剂对试片腐蚀的影响表2：本发明与对照缓蚀剂对设备腐蚀的影响组别腐蚀率mm/a缓蚀率％实施例20.023897.96实施例30.036596.87实施例40.029397.49实施例50.024397.92实施例70.028797.54实施例80.032197.25实施例90.031597.30实施例100.029997.44a0.016098.63b0.182484.38c0.135488.41空白1.1681-----表3：本发明与对照缓蚀剂不同水质投加量的影响由上述表1-2数据可知，本发明中的一种适用于敞开式循环水的高效软水缓蚀剂应用于循环水处理系统，与对照组有机缓蚀剂和无机缓蚀剂相比，具有优良的缓蚀效果。其中，本发明提供的高效软水缓蚀剂的缓蚀率均在96％以上，较现有的有机和无机缓蚀剂提高了8-13％；进一步统计了试验中缓蚀剂的投加量，由表3数据可知，在缓蚀率高的基础上，本发明提供的缓蚀剂的投入量无论补水是低硬度水还是软水，投加量均显著降低。其中，补水为低硬度水时，本发明提供的高效软水缓蚀剂的投加量为30-60mg/l；补水为软水时，本发明的投加量为40～80mg/l，较现有的有机和无机缓蚀剂不仅缓蚀率显著提高，且投加量也进一步降低，表明本发明提供的适用于敞开式循环水系统的高效软水缓蚀剂通过原料筛选、原料复配比例优化及制备方法改进，最终的一种具有协同增效的高效软水缓蚀剂，在防止换热设备结垢保证敞开式循环水在运行过程中的缓蚀速率的基础上，进一步减少了缓蚀剂的投加量，从而有效降低了敞开循环水系统水处理的成本，且有效保证装置长期、安全、稳定运行，对于拓展敞开循环水系统的高效软水缓蚀剂领域具有广泛的价值。上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所延伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。当前第1页12