一种干式trt机组专用的氯化铵阻垢剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种干式trt机组专用的氯化铵阻垢剂及其制备方法 (Ammonium chloride scale inhibitor special for dry TRT unit and preparation method thereof ) 是由 张蓉 曹惠政 王海博 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂及其制备方法与应用,该氯化铵阻垢剂由以下质量百分比的原料组成：醇胺类有机物30-45％,酸性气体脱除剂10-30％,水溶性极性溶剂10-15％,其余量为水,以上组分质量百分比之和为100％；其中醇胺类有机物为单异丙醇胺。本发明制备的氯化铵阻垢剂仅能够直接与氯化铵反应除垢,且该氯化铵阻垢剂具有小分子易汽化、稳定性好等特点,显著的解决了目前高炉煤气出口温度降低工况下传统药剂分子量大,难以汽化,粘连在动叶片,导致机组主轴振动值增大、缩短机组的运行周期的问题。(The invention discloses an ammonium chloride scale inhibitor special for a dry TRT unit, and a preparation method and application thereof, wherein the ammonium chloride scale inhibitor is prepared from the following raw materials in percentage by mass: 30-45% of alcohol amine organic matter, 10-30% of acid gas remover, 10-15% of water-soluble polar solvent and the balance of water, wherein the sum of the mass percentages of the components is 100%; wherein the alcamines organic matter is monoisopropanolamine. The ammonium chloride scale inhibitor prepared by the invention can only directly react with ammonium chloride to remove scale, has the characteristics of easiness in vaporization of small molecules, good stability and the like, and remarkably solves the problems that the traditional medicament has large molecular weight, is difficult to vaporize and is adhered to moving blades under the working condition of reducing the temperature of the gas outlet of the blast furnace at present, so that the vibration value of a main shaft of a unit is increased and the operation period of the unit is shortened.)
技术领域
本发明涉及一种阻垢剂，具体涉及一种干式TRT机组专用的氯 化铵阻垢剂及其制备方法。
背景技术
高炉煤气余压透平发电装置，简称TRT，主要用于对高炉冶炼 过程中所产生的副产品(高炉煤气)所具有的压力能和热能的回收， 可回收高炉鼓风机所需能量的30％—50％用于发电，经济效益十分 显著，是钢铁企业一种很好的节能环保装置。
TRT机组的介质是从高炉炉顶出来的经除尘后的煤气，虽然采 用的是干式除尘，但气相介质中还会残留一定数量的粉尘和饱和水 汽。除此之外，煤气中还会有除尘设备不能完全清除的油雾，以及因 高炉原料不纯而产生的多种酸性气体(如：H2S、HCl、CO2等)。因此最终进TRT机组的为气-汽-固组成的多相流。在煤气进入TRT机 组后，因膨胀做功，流速及温度显著下降，煤气中酸性气体溶解在凝 结水中在叶片表面形成一层微薄酸性水膜，对叶片表面造成腐蚀破 坏。腐蚀后的金属其表面光滑度急剧降低，使腐蚀产物、油污物、粉尘等更容易附着在叶片上，同时由于煤气温度、流速、压力等的下降， 煤气中的一些复杂如：NH4 +、Cl-等，会发生合成反应形成各种无机 化合物晶体，这些无机物晶体一方面可以附着在金属表面，另一方面 自身也会吸附煤气中杂质，形成较大粒径的带电颗粒。所有这些带电 微小颗粒物会附着在TRT机组动叶片、静叶片以及进出口管道等部 位形成结垢现象，由于结垢不均匀，机组动平衡被破坏，导致TRT 机组发电功率降低、主轴振动值不断增大，直至机组自动跳停，装置 频繁检修。为了能有效延长装置检修周期，提高了装置发电功率，目 前添加阻垢剂是成熟的解决方案。
但是伴随着现场工况的改变，具体而言：随着高炉炼铁环节热 能的利用率进一步提升，高炉煤气出口(TRT入口)温度显著降低， 现有市场上成熟的TRT阻垢剂都含有咪唑啉或有机磷酸盐等大分子 有机物。在TRT入口温度显著降低的情况下，大分子有机物进入前端煤气管道，伴随着煤气膨胀做功，高炉煤气温度进一步降低后，大 分子有机物本身难以汽化加之温度降低流动性也随之变差，很容易粘 连在TRT动叶片，反而导致机组主轴振动值不断增大、缩短机组的 运行周期。为保证现场TRT机组平稳运行，不因TRT机组故障导致高炉休风，增加钢铁企业运行成本，急需研发一种适用于高炉煤气出 口温度显著降低工况下的阻垢剂。
有鉴于此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，经多 次研发试验提出一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂及其制备方 法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种干式TRT 机组专用的氯化铵阻垢剂及其制备方法，采用该方法制备的氯化铵阻 垢剂不仅能够直接与氯化铵反应除垢，且该氯化铵阻垢剂具有小分子 易汽化、稳定性好等特点，显著的解决了目前高炉煤气出口温度降低 工况下传统药剂分子量大，难以汽化，粘连在动叶片，导致机组主轴 振动值增大、缩短机组的运行周期的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂，所述氯化铵阻垢剂由 以下质量百分比的原料组成：
醇胺类有机物30-45％，酸性气体脱除剂10-30％，水溶性极性溶 剂10-15％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为100％。
进一步地，所述醇胺类有机物为单异丙醇胺。
进一步地，所述酸性气体脱除剂为一乙醇胺或者二甘醇胺或者两 者的混合物。
进一步地，所述水溶性极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或者六甲 基磷酰三胺或两者的混合物。
进一步地，所述氯化铵阻垢剂在高炉煤气中加入的浓度为 80-120ml/(104m3)。
一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂的制备方法，包括以下 步骤：
S1、将质量百分比为10-15％的N,N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰 三胺中的至少一种加入到余量水中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将质量百分比为30-45％的单异丙醇胺加入至步骤S1得到的 溶液中，室温下搅拌20min；
S3、向步骤S2得到的溶液中加入质量百分比为10-30％的一乙醇 胺、二甘醇胺中的至少一种，恒温搅拌30min，使其充分溶解即为成 品。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：
本发明制备的氯化铵阻垢剂，该氯化铵阻垢剂为液态，其加药量 与TRT机组的结垢程度有关，一般使用浓度为80-120ml/(104m3)，加 药方法是使用计量泵以静脉点注形式注入到煤气管线中，由于该氯化 铵阻垢剂具有小分子易汽化、稳定性好等特点，随即与煤气混合并在 煤气的余热作用下立刻汽化，氯化铵阻垢剂中的单异丙醇胺与煤气中 的无机盐晶体发生共晶或吸附在结晶表面上，扭曲晶格，破坏氯化铵 等无机盐的结晶行为和取向性；改变晶体的形状和尺寸，避免了晶间 粘结形成三维网状结构，阻止晶体的继续形成和发育，防止煤气中的 盐晶体沉积在机组的叶片、转子等部位；同时酸性气体脱除剂同样遵循小分子易汽化的原理，一方面使得药剂能更好捕捉、吸收高炉煤气 中的酸性气体，对整个TRT机组因酸性气体腐蚀具有一定缓蚀作用； 另一方面酸性气体脱除剂的存在，有利于维持单异丙醇胺与氯化铵接 触界面仍为碱性环境，碱性环境下更有利于阻垢；水溶性极性溶剂确 保单异丙醇胺与氯化铵反应、酸性气体脱除剂与煤气中的酸性气体生 成有机物后瞬间溶解在极性有机溶剂中，避免副产物粘连在动叶片， 导致机组主轴振动值升高。采用本发明氯化铵阻垢剂后，TRT机组运 行周期可显著延长，明显提高企业的收益。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过具 体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而 并非限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和 技术的描述，以避免不必要的混淆本发明的概念。
本发明提供一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂，该氯化铵 阻垢剂由以下质量百分比的原料组成：醇胺类有机物30-45％，酸性 气体脱除剂10-30％，水溶性极性溶剂10-15％，其余量为水，以上组 分质量百分比之和为100％。
其中，本发明所使用的醇胺类有机物为单异丙醇胺，相较于双咪 唑林大分子结构，其在低温环境下无法汽化，特别是TRT中，煤气 温度呈下降趋势，所以大分子体系就不适用了。而使用单异丙醇胺是 正是利用其较小的分子量而容易达到汽化的效果，其次传统的单异丙 醇胺用于精练剂、抗静电剂、染色助剂、纤维润湿剂，而氯化铵工况 下，单异丙醇胺可以同氯化铵直接反应，达到阻垢、除垢的效果。
所述酸性气体脱除剂为一乙醇胺、二甘醇胺中至少一种，同样遵 循小分子易汽化的原理，使得阻垢剂能更好捕捉、吸收高炉煤气中的 酸性气体，对整个TRT机组因酸性气体腐蚀具有一定缓蚀作用。
水溶性极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰三胺中的至 少一种，水溶性极性溶剂的使用能够确保酸性气体脱除剂与煤气中的 酸性气体生成有机物后瞬间溶解在极性有机溶剂中，避免副产物粘连 在动叶片，导致机组主轴振动值升高。
所述氯化铵阻垢剂在高炉煤气中加入的浓度为80-120ml/(104 m3)。
综上所述，本发明利用单异丙醇胺与氯化铵反应，破坏氯化铵等 无机盐的结晶行为和取向性，改变晶体的形状和尺寸，避免了晶间粘 结形成三维网状结构，阻止晶体的继续形成和发育，防止煤气中的盐 晶体沉积在机组的叶片、转子等部位；酸性吸收剂一方面提供碱性环 境让单异丙醇胺和氯化铵反应效率高，另一方面吸收煤气介质中的酸 性气体；水溶性极性分子主要是针对前两个反应生成的有机盐等进行 溶解，避免在叶片二次结垢。因此本发明三种原料相符相成，只单独 使用某一种是无法达到阻垢效果，因为：①单异丙醇胺需要在碱性环 境下才能较好与氯化铵反应，故需要酸性气体吸收剂吸收煤气中酸性 气体，提供碱性环境；②单异丙醇胺和酸性吸收剂与氯化铵和酸性气 体产生的副产物如果不通过水溶性极性溶剂溶解会有二次产物停留 在叶片，达不到阻垢效果。
一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂的制备方法，具体包括 以下步骤：
S1、将质量百分比为10-15％的N,N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰 三胺中的至少一种加入到余量水中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将质量百分比为30-45％的单异丙醇胺加入至步骤S1得到的 溶液中，室温下搅拌20min；
S3、向步骤S2得到的溶液中加入质量百分比为10-30％的一乙醇 胺、二甘醇胺中的至少一种，恒温搅拌30min，使其充分溶解即为成 品。
下面以具体的实施例对本发明进行详细说明，但是本发明不仅限 于此，另外说明以下实施例均按照上述制备方法制备。
实施例1
本实施例提供一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂，由下述 质量份数配比的原料组分制成：单异丙醇胺45％，一乙醇胺10％， N,N-二甲基甲酰胺15％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为 100％。由于现场TRT入口温度从150℃降至90℃，现场原有的药剂使用过程中检修开盖发现动叶片粘连大量“焦油类物质”，高炉煤气 中加入浓度为80-120ml/(104m3)本发明制备的氯化铵阻垢剂后，同样 周期下机组主轴振动值平稳，且开盖后动叶片未发现“焦油类物质”。
实施例2
本实施例提供一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂，由下述 质量份数配比的原料组分制成：单异丙醇胺38％，一乙醇胺30％， 六甲基磷酰三胺10％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为 100％。现场未加阻垢剂前，开盖后机组叶片腐蚀严重，高炉煤气中加入浓度为80-120ml/(104m3)本发明制备的氯化铵阻垢剂后，同样周 期下机组主轴振动值平稳，且开盖后叶片整体未发生明显酸蚀现象。
实施例3：
本实施例提供一种干式TRT机组专用的氯化铵阻垢剂，由下述 质量份数配比的原料组分制成：单异丙醇胺30％，一乙醇胺20％， 六甲基磷酰三胺13％，其余量为水，以上组分质量百分比之和为 100％。现场未加阻垢剂前因机组主轴振动值偏大，停机检修周期为2周，高炉煤气中加入浓度为80-120ml/(104m3)本发明制备的氯化铵阻 垢剂后，运行4个月后，机组主轴振动值依旧平稳。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详 细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明 所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范 围。