一种碳钢除垢清洗缓蚀剂及清洗剂

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，具体为一种碳钢除垢清洗缓蚀剂及清洗剂。

背景技术

在工业生产中，换热器及管路系统会随着使用年限增加，以及水质成分变化等发生结垢而出现换热效率降低、管路阻力加大的问题。为此都需要进行清洗除垢，恢复换热效率以及疏通管路。一般管路系统和换热器材质多为碳钢、不锈钢，此外还有铝制及铜制等。而碳钢比较容易在清洗过程中发生腐蚀，因此为了保证除垢清洗过程中碳钢材料不被腐蚀，需要在清洗液中加入缓蚀剂来进行保护。

目前使用的缓蚀剂一般是多种物质的混合物，品种较多，并且加量较大，个别成分的价格较高。中国专利文献CN104988519A(申请号：201510456723.7)公开了一种酸洗缓蚀剂和用该酸洗缓蚀剂进行酸洗的方法，所述酸洗缓蚀剂包括季铵盐类化合物、硫脲、羟基乙叉二磷酸和/或其盐，以及植酸和/或单宁酸。该缓蚀剂用量少且具有优异的缓蚀性能，但是该缓蚀剂配方化合物品种多，增加了废水处理的难度。

也有配方相对简单的缓蚀剂的相关报道，中国专利文献CN105154885A(申请号201510578279.6)提供的高效缓蚀剂为硫酸化多糖Fucoidan，所述硫酸化多糖Fucoidan应用于锌及其金属制品中作为防腐蚀缓蚀剂。具有用量少、效率高、持续作用时间长，能够有效的抑制金属锌的腐蚀破坏等优点，但是，硫酸化多糖Fucoidan价格昂贵，对于需要大量清洗剂的行业经济性太差。

发明内容

本发明的目的是为了寻求一种高效且更简单、价格更低的用于碳钢除垢清洗的缓蚀剂配方及清洗剂。

为实现上述目的，本发明提供一种碳钢除垢清洗缓蚀剂，具体采用以下技术方案。

一种碳钢除垢清洗缓蚀剂，包括下列化合物中的任意两种：十二烷基苯磺酸钠、乌洛托品、若丁或苯扎溴铵。

优选的，上述任意两种化合物的质量比为1～3:3～1。

优选的，所述缓蚀剂配方选自下列组合之一：

1)十二烷基苯磺酸钠和若丁；十二烷基苯磺酸钠和若丁的质量比为1～3:3～1；

2)十二烷基苯磺酸钠和乌洛托品，十二烷基苯磺酸钠和乌洛托品的质量比为1～3:3～1；

3)乌洛托品和若丁，乌洛托品和若丁的质量比为1～3:3～1。

进一步优选的，十二烷基苯磺酸钠和若丁的质量比为1:2～3，十二烷基苯磺酸钠和乌洛托品的质量比为1:2～3，乌洛托品和若丁的质量比为1:2～3。

优选的，所述缓蚀剂配方包括十二烷基苯磺酸钠和若丁，其中十二烷基苯磺酸钠和若丁的质量比为1:2～3。

本发明还提供一种含有上述缓蚀剂的清洗剂，包括质量分数为0.1～0.3％缓蚀剂和质量分数为3％-10％的氨基磺酸。

优选的，所述清洗剂中缓蚀剂的含量为0.2％。

本发明还提供上述清洗剂的使用方法，步骤如下：

将配方中的两种化合物加入含氨基磺酸的酸洗液中，得到含有缓蚀剂的清洗剂；其中清洗剂中缓蚀剂的质量百分数为0.1～0.3％，氨基磺酸的质量百分数为3％-10％；酸洗的环境温度为5～40℃；酸洗时间为0.5～5小时。

优选的，所述酸洗方式为：浸泡酸洗，或者用酸洗循环泵进行循环酸洗。

与现有技术相比，本发明的酸洗缓蚀剂的主要优势在于：

本发明的缓蚀剂配方不仅缓蚀效果好，且配方简单，配制工艺简单易操作，可在现场即配即用。本发明配方中的化合物的单价价格较低，为每公斤2元--20元不等，且配方用量低，在价格上具有明显优势。一般市场上的缓蚀剂产品投加量(清洗剂中缓蚀剂的含量)为质量分数0.3％-1％之间，而且单位用量成本为每吨清洗剂需加入缓蚀剂的成本为40-100元。而本发明的缓蚀剂产品投加量为0.1～0.3％，本缓蚀剂配方单位用量成本在每吨清洗剂需加入缓蚀剂的成本为5-15元，因此有比较明显的经济优势。另外，该缓蚀剂稳定性较好，可现场进行固体溶解配置，也可溶于水中形成溶液运输。

附图说明

图1是不同成分组合(成分比1:1)在3％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率；

图2是不同成分组合(成分比1:2)在6％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率；

图3是不同成分组合(成分比1:3)在10％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率；

图4是不同成分组合(成分比3:1)在5％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明从以下化合物中任选两种进行复配：十二烷基苯磺酸钠、乌洛托品、若丁或苯扎溴铵；得到缓蚀剂的配方：分别为配方Ⅰ、配方Ⅱ、配方Ⅲ、配方Ⅳ、配方Ⅴ和配方Ⅵ。

配方Ⅰ：十二烷基苯磺酸钠和若丁，十二烷基苯磺酸钠和若丁的质量比为1～3:3～1。

配方Ⅱ：十二烷基苯磺酸钠和乌洛托品，十二烷基苯磺酸钠和乌洛托品的质量比为1～3:3～1。

配方Ⅲ：十二烷基苯磺酸钠、苯扎溴铵，十二烷基苯磺酸钠和苯扎溴铵的质量比为1～3:3～1。

配方Ⅳ：乌洛托品和若丁，乌洛托品、若丁的质量比为1～3:3～1。

配方Ⅴ：乌洛托品和苯扎溴铵，乌洛托品、苯扎溴铵的质量比为1～3:3～1。

配方Ⅵ：若丁和苯扎溴铵，若丁、苯扎溴铵的质量比为1～3:3～1。

下面，分别对上述配方的制备及使用情况做具体介绍。

实施例1配方Ⅰ

(1)称量十二烷基苯磺酸钠、若丁固体分别溶于蒸馏水，各自配置成浓度为5％的水溶液。

(2)将上述两种水溶液分别按质量比为1:1、1:2、1:3、3:1加入到含氨基磺酸浓度为3％、6％、10％、5％的酸洗液中，最终形成缓蚀剂含量为0.1％、0.3％、0.2％、0.2％的清洗剂。

(3)通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率分别为88.2％、99.2％、99.1％、90.5％。参照标准《TSG G5003-2008锅炉化学清洗规则》。

表1配方Ⅰ缓蚀剂的缓蚀效果试验结果

本发明中，缓蚀剂用量的百分比为缓蚀剂中的溶质质量占清洗剂总质量的百分比。

实施例2配方Ⅱ

(1)称量十二烷基苯磺酸钠、乌洛托品缓蚀剂固体分别溶于蒸馏水，各自配置成浓度5％的水溶液；

(2)将上述两种水溶液分别按质量比为1:1、1:2、1:3、3:1加入到含氨基磺酸浓度为3％、6％、10％的酸洗液中，最终形成缓蚀剂含量分别为0.1％、0.3％、0.2％、0.2％的清洗剂。

(3)通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂的缓蚀效率分别为在77.6％、85.1％、83.3％、84.6％。

表2配方Ⅱ缓蚀剂的缓蚀效果试验结果

实施例3配方Ⅲ

(1)称量十二烷基苯磺酸钠、苯扎溴铵缓蚀剂固体分别溶于蒸馏水，各自配置成浓度5％的水溶液

(2)将上述两种水溶液分别按质量比为1:1、1:2、1:3、3:1加入到含氨基磺酸浓度为3％、6％、10％、5％的酸洗液中，最终形成缓蚀剂含量为0.1％、0.3％、0.2％、0.2％的清洗剂。

(3)通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为80.0％、92.6％、92.6％、87.5％。

表3配方Ⅲ缓蚀剂的缓蚀效果试验结果

实施例4配方Ⅳ

(1)称量乌洛托品、若丁缓蚀剂固体分别溶于蒸馏水，各自配置成浓度5％的水溶液。

(2)将上述两种水溶液分别按质量比为1:1、1:2、1:3、3：1加入到含氨基磺酸浓度为3％、6％、10％、5％的酸洗液中，最终形成缓蚀剂含量为0.1％、0.3％、0.2％、0.2％的清洗剂。

(3)通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率分别为81.5％、94.0％、93.7％、86.7％。

表4配方Ⅳ缓蚀剂的缓蚀效果试验结果

实施例5配方Ⅴ

(1)称量乌洛托品、苯扎溴铵缓蚀剂固体分别溶于蒸馏水，各自配置成浓度5％的水溶液。

(2)将上述两种水溶液分别按质量比为1:1、1:2、1:3、3:1加入到含氨基磺酸浓度为3％、6％、10％、5％的酸洗液中，最终形成缓蚀剂含量为0.1％、0.3％、0.2％、0.2％的清洗剂。

(3)通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为69.7％、80％、81.0％、74.8％。

表5配方Ⅴ缓蚀剂的缓蚀效果试验结果

实施例6配方Ⅵ

(1)称量若丁、苯扎溴铵缓蚀剂固体分别溶于蒸馏水，各自配置成浓度5％的水溶液。

(2)将上述两种水溶液分别按质量比为1:1、1:2、1:3、3:1加入到含氨基磺酸浓度为3％、6％、10％、5％的酸洗液中，最终形成缓蚀剂含量为0.1％、0.3％、0.2％、0.2％的清洗剂。

(3)通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为74.4％、89.2％、85.3％、83.0％。

表6配方Ⅵ缓蚀剂的缓蚀效果试验结果

通过以上实施例可以看出，实施例1～6都有较好的缓蚀效率，其中实施例1、实施例3、实施例4的最高缓蚀效率可达到90％以上，而尤其以实施例1的效果最好，最高能到达99.2％。而且以上配方可以实现低成本、高效率、高可靠性的碳钢清洗缓蚀效果。

以下对不同配方的缓蚀剂在不同浓度酸洗液中的缓蚀效果进行分析。图1是不同成分组合(成分比1:1)在3％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率。从图1中可以看出，在3％氨基磺酸清洗液中，各组合缓蚀剂的缓蚀效率介于69.7％--88.2％之间，其中十二烷基苯磺酸钠与若丁组合形成的缓蚀剂(总浓度0.1％)的缓蚀效率最高，达到88.2％。乌洛托品+苯扎溴铵组合形成的缓蚀剂(总浓度0.1％)的缓蚀效率最低，达到69.7％。

图2是不同成分组合(成分比1:2)在6％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率。从图2中可以看出，在6％氨基磺酸清洗液中，各组合缓蚀剂的缓蚀效率介于80％--99.2％之间，其中十二烷基苯磺酸钠与若丁组合形成的缓蚀剂(总浓度0.3％)的缓蚀效率最高，达到99.2％。乌洛托品+苯扎溴铵组合形成的缓蚀剂(总浓度0.3％)的缓蚀效率最低，达到80％。

图3是不同成分组合(成分比1:3)在10％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率。从图3中可以看出，在10％氨基磺酸清洗液中，各组合缓蚀剂的缓蚀效率介于81％--99.1％之间，其中十二烷基苯磺酸钠与若丁组合形成的缓蚀剂(总浓度0.2％)的缓蚀效率最高，达到99.1％。乌洛托品+苯扎溴铵组合形成的缓蚀剂(总浓度0.2％)的缓蚀效率最低，达到81％。

图4是不同成分组合(成分比3:1)在5％氨基磺酸清洗液中的缓蚀效率。从图4中可以看出，在5％氨基磺酸清洗液中，各组合缓蚀剂的缓蚀效率介于74.8％--90.5％之间，其中十二烷基苯磺酸钠与若丁组合形成的缓蚀剂(总浓度0.2％)的缓蚀效率最高，达到90.5％。乌洛托品+苯扎溴铵组合形成的缓蚀剂(总浓度0.2％)的缓蚀效率最低，达到74.8％。

为了对比以上几种药品单独作为缓蚀剂时的缓蚀性能，按照投加量0.2％进行腐蚀挂片试验检测。

对比例1

1升含氨基磺酸浓度10％的酸洗液，加入2克十二烷基苯磺酸钠缓蚀剂，最终形成含有0.2％十二烷基苯磺酸钠缓蚀剂的酸洗液。通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为80.1％。

对比例2

1升含氨基磺酸浓度10％的酸洗液，加入2克乌洛托品缓蚀剂，最终形成含有0.2％乌洛托品缓蚀剂的酸洗液。通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为75.1％。

对比例3

1升含氨基磺酸浓度10％的酸洗液，加入2克若丁缓蚀剂，最终形成含有0.2％若丁缓蚀剂的酸洗液。通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为87.9％。

对比例4

1升含氨基磺酸浓度10％的酸洗液，加入2克苯扎溴铵缓蚀剂，最终形成含有0.2％苯扎溴铵缓蚀剂的酸洗液。通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为85.7％。

实施例1～6、对比例1～4均是对碳钢进行除垢清洗的缓蚀效果试验。以下用配方Ⅰ的缓蚀剂对201不锈钢进行除垢清洗。

对比例5

配方Ⅰ：十二烷基苯磺酸钠和若丁复配缓蚀剂对201不锈钢进行缓蚀效果实验。

(1)称量十二烷基苯磺酸钠和若丁缓蚀剂固体分别溶于蒸馏水，各自配置成浓度5％的水溶液。

(2)将上述两种水溶液分别按质量比为1:1、1:2、1:3、3:1加入到含氨基磺酸浓度为3％、6％、10％、5％的酸洗液中，最终形成缓蚀剂含量为0.1％、0.3％、0.2％、0.2％的清洗剂。

(3)通过腐蚀挂片试验检测发现缓蚀剂缓蚀效率为69.6％、82.3％、81.5％、80.5％。

表7上述缓蚀剂对201不锈钢的除垢清洗缓蚀效果

从对比例1～4可以看出，相同条件下，混合缓蚀剂配方Ⅰ、配方Ⅲ、配方Ⅳ的缓蚀效果明显比分别单独使用缓蚀剂的缓蚀效果好。

由表7可知，配方Ⅰ对201不锈钢的除垢清洗缓蚀效果远远低于对碳钢的缓蚀效果。