一种无磷灰水分散剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种无磷灰水分散剂及其制备方法 (Non-phosphorus ash water dispersing agent and preparation method thereof ) 是由 徐进峰 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种无磷灰水分散剂及其制备方法,所述无磷灰水分散剂主要由以下原料制得：以质量份数计,马来酸-丙烯酸共聚物15-20份,聚环氧琥珀酸10-15份,丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物15-25份,水解聚马来酸酐10-15份,和木质素磺酸钠8-12份,水适量。本发明的无磷灰水分散剂效果好、稳定性好、有一定的抗氯性和抗氧化性,既能有效阻止煤气化灰水严重的结垢问题。(The invention provides a phosphorus-free grey water dispersing agent and a preparation method thereof, wherein the phosphorus-free grey water dispersing agent is mainly prepared from the following raw materials: the adhesive comprises, by mass, 15-20 parts of maleic acid-acrylic acid copolymer, 10-15 parts of polyepoxysuccinic acid, 15-25 parts of acrylic acid-acrylate-sulfonate copolymer, 10-15 parts of hydrolyzed polymaleic anhydride, 8-12 parts of sodium lignosulfonate and a proper amount of water. The phosphorus-free grey water dispersing agent disclosed by the invention has the advantages of good effect, good stability and certain chlorine resistance and oxidation resistance, and can effectively prevent the serious scaling problem of the coal gasification grey water.)
技术领域
本发明涉及分散剂制备领域，具体而言，涉及一种无磷灰水分散剂及其制备方法。
背景技术
煤制油煤气化循环水系统随着气化炉长时间运行，系统内钙、镁离子不断积聚，且该循环水系统具有高温、高压、高浊度的特点，所以造成了气化装置合成气洗涤系统、激冷水处理系统及黑水处理系统设备管道结垢频繁，气化炉运行周期短，检维修频繁。为解决装置存在的上述问题，目前国内煤气化灰水系统都采用投加含磷阻垢分散剂的方法控制灰水系统结垢，保证煤气化系统的正常运行。但是随着环境保护的开展，国家对工业水污染物中磷含量做了更严格的规定，现有的含磷体系无法满足环保要求，因此开发一种无磷阻垢分散剂用于煤气化灰水循环处理是现在急需解决的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种无磷灰水分散剂，该无磷灰分散剂效果好、稳定性好、有一定的抗氯性和抗氧化性，既能有效阻止煤气化灰水严重的结垢问题，又能满足环保排放对磷的要求，保障煤气化灰水系统长周期稳定运行。
本发明的第二目的在于提供上述无磷灰水分散剂的制备方法，该制备方法操作简单，操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种无磷灰水分散剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，马来酸-丙烯酸共聚物15-20份，聚环氧琥珀酸10-15份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物15-25份，水解聚马来酸酐10-15份，和木质素磺酸钠8-12份，水适量。
优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，马来酸-丙烯酸共聚物16-18份，聚环氧琥珀酸11-14份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物17-22份，水解聚马来酸酐11-14份，和木质素磺酸钠9-11份。
优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，马来酸-丙烯酸共聚物17份，聚环氧琥珀酸13份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物20份，水解聚马来酸酐13份，和木质素磺酸钠10份。
优选地，所述水的用量为40-50质量份数。
本发明的无磷灰水分散剂主要起到分散作用的成分为：马来酸-丙烯酸共聚物、水解聚马来酸酐、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物通过将三种共聚物相互复配，由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，它能选择性地吸附在悬浮物和碳酸钙晶体和无机悬浮颗粒的表面，使悬浮物表面带上同一性质的强阴电荷，利用同性相斥的机理，延长碳酸钙等成垢物质的结晶诱导期，减缓灰水的结垢，降低灰水中悬浮物结晶中心的作用，具有优良的分散性能，尤其是如果采用单一的共聚物其分散均匀效果不够全面，并不能起到良好的效果，本发明通过将三种共聚物共同复合阻垢，不仅提升了阻垢效果，对于其抗氧化性、抗氯化性能方面均给予了较高水平的提升。
另外，聚环氧琥珀酸的添加也是达到了软化污垢的效果，降低了污垢生成的概率。
当然，在本发明的分散剂中的各个组分需要控制在适宜的加量范围内，尤其是对于主要起作用的成分，可能其加量会相对较大，但是共聚物比较粘稠，如果加量太大可能分散剂本身的状态会发生变化，因此加量需要适宜控制为好。
本发明除了提供了一种无磷灰水分散剂的配方，还提供了无磷灰水分散剂的制备方法，包括如下步骤：
将所有原料混合搅拌，搅拌时间为130-220min。
优选地，所有原料的加料顺序为水、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸、木质素磺酸钠、马来酸-丙烯酸共聚物以及水解聚马来酸酐。
优选地，将水、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸添加后控温20-30min搅拌30-60min后，继续添加其他原料。
优选地，继续添加的其他原料中，加入木质素磺酸钠后控温60-80℃，搅拌时间45-60min后，添加剩余的原料。
优选地，上述混合过程中的搅拌转速为50-70rpm之间。
通过对制备方法中的各个操作参数进行限定，提高制备得到的荧光型无磷阻垢剂的质量。
总之，通过采用上述制备方法制备得到的无磷灰水分散剂绿色环保、通过各组分之间产生的协同效应，提高了产品的分散性能，不含磷，无毒，有利于环境的保护。阻垢分散率在95％以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的灰水分散剂各组分协同性好，它能选择性地吸附在悬浮物和碳酸钙晶体和无机悬浮颗粒的表面，使悬浮物表面带上同一性质的强阴电荷，利用同性相斥的机理，延长碳酸钙等成垢物质的结晶诱导期，减缓灰水的结垢，降低灰水中悬浮物结晶中心的作用。
(2)本发明所述的煤气化灰水专用无磷阻垢分散剂，该产品中同时含有羟基、羧酸基、磺酸基、羟丙基等集团，同时具有螯合、分散、吸附、晶格畸变等作用，从而能较好的阻止水中碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡晶体的形成，并使得已经形成的晶体具有松软的特性，防止形成硬垢。
(3)本发明的药剂配方的稳定性好，有一定的抗氯性和抗氧化性，适用于高浓缩倍率的循环水系统中有利于水量的节约。
(4)本发明的药剂不含磷，无毒，有利于环境的保护。阻垢分散率在95％以上。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
无磷灰水分散剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
1、按下述质量份数对各个原料进行配料：
马来酸-丙烯酸共聚物15份，聚环氧琥珀酸15份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物15份，水解聚马来酸酐15份，和木质素磺酸钠8份和40份水；
2、先将纯净水、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸依次加入反应釜中，温度控制在20℃，搅拌速度为60rpm，搅拌时间60min；
3、再加入木质素磺酸钠，温度控制在60℃，搅拌时间60min，。
4、最后将马来酸-丙烯酸共聚物、水解聚马来酸酐依次加入搅拌容器中，60min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品。
实施例2
无磷灰水分散剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
1、按下述质量份数对各个原料进行配料：
马来酸-丙烯酸共聚物20份，聚环氧琥珀酸10份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物25份，水解聚马来酸酐10份，和木质素磺酸钠12份和50份水；
2、先将纯净水、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸依次加入反应釜中，温度控制在30℃，搅拌速度为50rpm，搅拌时间30min；
3、再加入木质素磺酸钠，温度控制在80℃，搅拌时间30min，。
4、最后将马来酸-丙烯酸共聚物、水解聚马来酸酐依次加入搅拌容器中，60min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品。
实施例3
无磷灰水分散剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
1、按下述质量份数对各个原料进行配料：
马来酸-丙烯酸共聚物16份，聚环氧琥珀酸14份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物17份，水解聚马来酸酐14份，和木质素磺酸钠9份和45份水；
2、先将纯净水、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸依次加入反应釜中，温度控制在25℃，搅拌速度为70rpm，搅拌时间50min；
3、再加入木质素磺酸钠，温度控制在70℃，搅拌时间50min，。
4、最后将马来酸-丙烯酸共聚物、水解聚马来酸酐依次加入搅拌容器中，45min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品。
实施例4
无磷灰水分散剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
1、按下述质量份数对各个原料进行配料：
马来酸-丙烯酸共聚物18份，聚环氧琥珀酸11份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物22份，水解聚马来酸酐11份，和木质素磺酸钠11份和45份水；
2、先将纯净水、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸依次加入反应釜中，温度控制在25℃，搅拌速度为70rpm，搅拌时间50min；
3、再加入木质素磺酸钠，温度控制在70℃，搅拌时间50min，。
4、最后将马来酸-丙烯酸共聚物、水解聚马来酸酐依次加入搅拌容器中，45min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品。
实施例5
无磷灰水分散剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
1、按下述质量份数对各个原料进行配料：
马来酸-丙烯酸共聚物17份，聚环氧琥珀酸13份，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物20份，水解聚马来酸酐13份，和木质素磺酸钠10份和45份水；
2、先将纯净水、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸共聚物、聚环氧琥珀酸依次加入反应釜中，温度控制在25℃，搅拌速度为70rpm，搅拌时间50min；
3、再加入木质素磺酸钠，温度控制在70℃，搅拌时间50min，。
4、最后将马来酸-丙烯酸共聚物、水解聚马来酸酐依次加入搅拌容器中，50min，搅拌均匀后，温度将至30℃以下，即得产品。
比较例1
具体操作步骤与实施例5一致，只是丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物的添加量为10份。
比较例2
具体操作步骤与实施例5一致，只是丙烯酸-磺酸-酰胺基共聚物的添加量为30份。
比较例3
具体操作步骤与实施例5一致，只是不添加马来酸-丙烯酸共聚物。
比较例4
具体操作步骤与实施例5一致，只是马来酸-丙烯酸共聚物5份。
实验例1
将实施例1-5以及比较例1-4的无磷灰水分散剂的性能进行评价：本实验用水为某企业循环冷却水补充水，水质见表1。
表1实验水质指标
项目
分析值
pH
8.06
浊度/(NTU)
216
总碱度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>)
1417
钙硬度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>)
726
总硬度/(以CaCO<sub>3</sub>计mg.L<sup>-1</sup>)
802
氯离子/(mg.L<sup>-1</sup>)
384
铁离子/(mg.L<sup>-1</sup>)
0.18
总溶固/(mg.L-1)
2976
电导率/(μs.cm<sup>-1</sup>)
788
按照国家标准GB/T16632-2008“水处理剂阻垢剂性能测定”评价阻垢剂的性能。实验水温80℃。本产品与市售产品性能的对比。测试药剂浓度采用紫外分光光度计，吸收波长375nm，通过测定吸光度，计算得出药剂浓度，结果见表2。
表2性能评价结果
组别
药剂投加量(mg.l-1)
阻碳酸钙率(％)
分散率(mm/a)
实施例1
50
99.2
98.12
实施例2
50
99.3
96.12
实施例3
50
98.8
95.55
实施例4
50
98.6
97.33
实施例5
50
99.5
96.38
比较例1
50
91.9
91.33
比较例2
50
92.7
93.27
比较例3
50
89.2
90.15
比较例4
50
93.22
94.16
空白
/
0
0
市售药剂
50
88.2
87.02
从上表2中可以看出，本发明的无磷灰水分散剂的阻垢分散率阻垢分散率为95％以上，均明显优于某市售灰水分散剂，且所采用原料均不含磷元素，杜绝了磷元素对水体的污染。
另外，从本发明比较例1-4的性能评价结果可以知晓，对于本发明重要的三种主剂是均需要控制在适宜范围内的，如果加量太大或者太小均会对实验效果有影响，而且由于三者之间是具有协同效果的，从比较例3的结果看出当不添加马来酸-丙烯酸共聚物，其阻垢效果显著降低，但是当其添加少量的情况下可能其对整个阻垢效果下降的情况也并不是很严重，说明了当添加少量的情况下由于形成了复配关系，还是会起到良好的阻垢效果的，但是当完全没有添加的情况下直接破坏了这种平衡关系，因此其阻垢效果会急剧下降。总之本发明的分散剂的各个组分都是必须包含在内的，缺一不可，如果少添加任何一种或者组分不设定在适宜的用量范围内，对于最终的阻垢效果都会有一定的影响的。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。