一种增效阻垢重金属去除剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及金属盐类化合物阻垢技术领域，尤其涉及一种增效阻垢重金属去除剂及其制备方法和应用。

背景技术

锅炉是生产生活中的常见生产设备，常用于火力发电厂、冶炼、石油、化工、制药等企业。锅炉虽然提高了生产效率，但是锅炉使用过程中排放的烟气中含有大量的二氧化硫与粉尘对生态环境造成了很大的伤害，通过在烟气尾部加装脱硫装置以及投加碱性脱硫剂来去除以上污染物。对锅炉烟气进行处理是时下的热门话题，锅炉烟气处理系统虽然投入运行，但是烟气中的金属离子和其他的粉尘，尤其是钙、镁离子会在锅炉烟气湿法脱硫处理系统中沉积，导致脱硫系统中的管道、塔板、塔壁和喷嘴等位置结垢问题愈发严重，烟气处理系统往往需要一两个月就要停止运行，处理系统中的结垢，带来巨大的成本和损失。另外烟气粉尘中含有大量的重金属，其水溶性很强，排污后对环境造成很大危害。因此，如何降低结垢的形成以及去除重金属是现在亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种增效阻垢重金属去除剂及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种增效阻垢重金属去除剂，包含下列质量比的组分：复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为10～15：20～25：5～10：20～30。

作为优选，所述复合螯合剂包含下列质量份的组分：

聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物20～25份、氨基三亚甲基磷酸15～20份、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸15～20份、羧甲基纤维素8～12份、聚多巴胺5～10份、聚磷酸铵5～10份。

作为优选，所述增效剂包含下列质量份的组分：

硫代硫酸钠5～15份、二甲基二硫代氨基甲酸钠5～15份、二乙基二硫代氨基甲酸钠3～8份、三聚硫氰酸三钠5～10份、氯化铵7～13份。

作为优选，所述分散剂包含下列质量份的组分：

聚马来酸10～15份、丙烯酸/衣康酸共聚物4～8份、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/乙烯磺酸钠3～7份。

本发明还提供了所述去除剂的制备方法，包含下列步骤：

(1)将复合螯合剂和第一部分水混合，得到混合体系A；

(2)将增效剂和剩余水混合，得到混合体系B；

(3)将混合体系A、混合体系B混合，得到体系C；

(4)将体系C和分散剂混合，即得所述增效阻垢重金属去除剂。

作为优选，所述步骤(1)中第一部分水的质量为水质量的40～60％；

所述步骤(1)中混合的温度为30～50℃，所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为150～200rpm，所述搅拌的时间为10～20min。

作为优选，所述步骤(2)中混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为100～150rpm，所述搅拌的时间为10～20min。

作为优选，所述步骤(3)中混合为将混合体系B滴加至混合体系A中，所述滴加的速率为20～30mL/min。

作为优选，所述步骤(4)中混合的温度为50～60℃，所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为300～400rpm，所述搅拌的时间为20～30min。

本发明还提供了所述去除剂在脱硫系统增效阻垢中的应用。

本发明提供了一种增效阻垢重金属去除剂，其中复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为10～15：20～25：5～10：20～30，本发明通过复合螯合剂的螯合作用，将烟气脱硫后浆液中的钙、镁、铬、镉、铅、镍、铜、汞螯合起来，防止形成钙、镁、铬、镉、铅、镍、铜、汞化合物沉积在脱硫浆液循环管道以及喷嘴上；增效剂在提高螯合剂能力的同时，和螯合剂共同作用去除金属离子，降低金属离子在浆液中的含量防止对环境的污染；分散剂起到分散作用，整体体系不易沉降，而且也能结合金属离子，防止垢样的生成。本发明还提供了去除剂的生成方法，经过简单的混合后即可得到，工艺要求低，便于大规模生产。

具体实施方式

本发明提供了一种增效阻垢重金属去除剂，包含下列质量比的组分：复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为10～15：20～25：5～10：20～30。

在本发明中，所述复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为10～15：20～25：5～10：20～30，优选为11～14：21～24：6～9：22～28，更优选为12～13：22～23：7～8：24～26。

在本发明中，所述复合螯合剂优选包含下列质量份的组分：

聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物20～25份、氨基三亚甲基磷酸15～20份、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸15～20份、羧甲基纤维素8～12份、聚多巴胺5～10份、聚磷酸铵5～10份。

在本发明中，所述聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物优选为20～25份，进一步优选为21～24份，更优选为22～23份。

在本发明中，采用聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物支链上的螯合基团可以有效的螯合金属离子形成沉淀，防止金属离子沉降在管道中。

在本发明中，所述氨基三亚甲基磷酸优选为15～20份，进一步优选为16～19份，更优选为17～18份。

在本发明中，利用氨基三亚甲基磷酸中的三个磷酸基团，以化学键的方式结合金属离子。

在本发明中，所述乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸优选为15～20份，进一步优选为16～19份，更优选为17～18份。

在本发明中，乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸可以选择性的螯合钙离子，重点去除钙离子。

在本发明中，所述羧甲基纤维素优选为8～12份，进一步优选为9～11份，更优选为9.5～10.5份。

在本发明中，羧甲基纤维素中的羧基可以与金属离子进行结合，降低烟尘中金属离子的含量。

在本发明中，所述聚多巴胺优选为5～10份，进一步优选为6～9份，更优选为7～8份。

在本发明中，选用聚多巴胺，金属离子会与酚羟基结合，进一步的去除金属离子。

在本发明中，所述聚磷酸铵优选为5～10份，进一步优选为6～9份，更优选为7～8份。

在本发明中，聚磷酸铵的弱酸性质子会被金属离子取代，去除金属离子。

在本发明中，所述增效剂优选包含下列质量份的组分：

硫代硫酸钠5～15份、二甲基二硫代氨基甲酸钠5～15份、二乙基二硫代氨基甲酸钠3～8份、三聚硫氰酸三钠5～10份、氯化铵7～13份。

在本发明中，所述硫代硫酸钠优选为5～15份，进一步优选为6～14份，更优选为8～12份。

在本发明中，所述二甲基二硫代氨基甲酸钠优选为5～15份，进一步优选为6～14份，更优选为8～12份。

在本发明中，所述二乙基二硫代氨基甲酸钠优选为3～8份，进一步优选为4～7份，更优选为5～6份。

在本发明中，所述三聚硫氰酸三钠优选为5～10份，进一步优选为6～9份，更优选为7～8份。

在本发明中，所述氯化铵优选为7～13份，进一步优选为8～12份，更优选为9～11份。

在本发明中，使用增效剂，不仅可以增强螯合剂的作用，促进螯合剂对金属离子的沉淀；而且还可以结合重金属离子和烟气粉尘，防止粉尘作为垢样的晶核进一步生长。

在本发明中，所述分散剂优选包含下列质量份的组分：

聚马来酸10～15份、丙烯酸/衣康酸共聚物4～8份、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/乙烯磺酸钠3～7份。

在本发明中，所述聚马来酸优选为10～15份，进一步优选为11～14份，更优选为12～13份。

在发明中，所述丙烯酸/衣康酸共聚物优选为4～8份，进一步优选为5～7份，更优选为5.5～6.5份。

在本发明中，所述丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/乙烯磺酸钠优选为3～7份，进一步优选为4～6份，更优选为4.5～5.5份。

在本发明中，采用聚马来酸、丙烯酸/衣康酸共聚物和丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/乙烯磺酸钠的复配使用，防止体系沉降，而且还可以起到桥联的作用，连接烟尘颗粒，防止沉积到湿法脱硫体系中保证了脱硫系统的正常运转。

本发明还提供了所述去除剂的制备方法，包含下列步骤：

(1)将复合螯合剂和第一部分水混合，得到混合体系A；

(2)将增效剂和剩余水混合，得到混合体系B；

(3)将混合体系A、混合体系B混合，得到体系C；

(4)将体系C和分散剂混合，即得所述增效阻垢重金属去除剂。

在本发明中，所述步骤(1)中第一部分水的质量优选为水质量的40～60％，进一步优选为45～55％，更优选为48～52％。

在本发明中，所述步骤(1)中混合的温度优选为30～50℃，进一步优选为35～45℃，更优选为38～42℃；所述混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的转速优选为150～200rpm，进一步优选为160～190rpm，更优选为170～180rpm；所述搅拌的时间优选为10～20min，进一步优选为12～18min，更优选为14～16min。

在本发明中，所述步骤(2)中混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的转速优选为100～150rpm，进一步优选为110～140rpm，更优选为120～130rpm；所述搅拌的时间优选为10～20min，进一步优选为12～18min，更优选为14～16min。

在本发明中，所述步骤(3)中混合优选为将混合体系B滴加至混合体系A中，所述滴加的速率优选为20～30mL/min，进一步优选为22～28mL/min，更优选为24～26mL/min。

在本发明中，采用滴加的方式可以使组分混合均匀防止凝聚现象的出现。

在本发明中，所述步骤(4)中混合的温度优选为50～60℃，进一步优选为52～58℃，更优选为54～56℃；所述混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的转速优选为300～400rpm，进一步优选为320～380rpm，更优选为340～360rpm；所述搅拌的时间优选为20～30min，进一步优选为22～28min，更优选为24～26min。

本发明还提供了所述去除剂在脱硫系统增效阻垢中的应用。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

称取23份聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物、18份氨基三亚甲基磷酸、17份乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、10份羧甲基纤维素、8份聚多巴胺和8份聚磷酸铵得到复合螯合剂。

称取10份硫代硫酸钠、10份二甲基二硫代氨基甲酸钠、5份二乙基二硫代氨基甲酸钠、6份三聚硫氰酸三钠和10份氯化铵得到增效剂。

称取12份聚马来酸、6份丙烯酸/衣康酸共聚物和5份丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/乙烯磺酸钠得到分散剂。

控制复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为12：22：8：25。

采用下列步骤制备去除剂：将复合螯合剂和50％的水进行混合，控制温度为40℃，以180rpm的转速搅拌20min得到混合体系A；

将增效剂和剩余的水按照130rpm的转速搅拌15min得到混合体系B；

将混合体系B以25mL/min的速率滴加进混合体系A中，得到混合体系C；

将分散剂和混合体系C进行混合，控制温度为55℃，以350rpm的转速搅拌25min即获得增效阻垢重金属去除剂。

将本实施例制备得到的产品，称取100kg置于锅炉燃煤发电烟气脱硫浆液中，进行脱硫浆液阻垢测试，以未添加阻垢剂的锅炉燃煤发电烟气脱硫浆液作为对照组标记金属离子的含量为100％，将结果记录在表1中。

实施例2

称取20份聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物、16份氨基三亚甲基磷酸、18份乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、9份羧甲基纤维素、6份聚多巴胺和7.5份聚磷酸铵得到复合螯合剂。

称取12份硫代硫酸钠、5份二甲基二硫代氨基甲酸钠、8份二乙基二硫代氨基甲酸钠、6份三聚硫氰酸三钠和7份氯化铵得到增效剂。

称取10份聚马来酸、8份丙烯酸/衣康酸共聚物和7份丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/乙烯磺酸钠得到分散剂。

控制复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为11：23：9：30。

采用下列步骤制备去除剂：将复合螯合剂和40％的水进行混合，控制温度为50℃，以190rpm的转速搅拌15min得到混合体系A；

将增效剂和剩余的水按照150rpm的转速搅拌18min得到混合体系B；

将混合体系B以30mL/min的速率滴加进混合体系A中，得到混合体系C；

将分散剂和混合体系C进行混合，控制温度为50℃，以300rpm的转速搅拌30min即获得增效阻垢重金属去除剂。

将本实施例制备得到的产品，称取100kg置于锅炉燃煤发电烟气脱硫塔浆液系统中，进行脱硫浆液阻垢测试，结果记录在表1中。

实施例3

称取24份聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物、19份氨基三亚甲基磷酸、15份乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、8份羧甲基纤维素、9份聚多巴胺和6份聚磷酸铵得到复合螯合剂。

称取5份硫代硫酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸钠5份、二乙基二硫代氨基甲酸钠3份、三聚硫氰酸三钠5份和9份氯化铵得到增效剂。

称取14份聚马来酸、4份丙烯酸/衣康酸共聚物和7份丙烯酸/丙烯酸羟丙酯/乙烯磺酸钠得到分散剂。

控制复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为10：21：5：20。

采用下列步骤制备去除剂：将复合螯合剂和60％的水进行混合，控制温度为30℃，以150rpm的转速搅拌12min得到混合体系A；

将增效剂和剩余的水按照100rpm的转速搅拌10min得到混合体系B；

将混合体系B以20mL/min的速率滴加进混合体系A中，得到混合体系C；

将分散剂和混合体系C进行混合，控制温度为60℃，以400rpm的转速搅拌22min即获得增效阻垢重金属去除剂。

将本实施例制备得到的产品，称取100kg置于锅炉燃煤发电烟气脱硫塔浆液系统，进行脱硫浆液阻垢测试，结果记录在表1中。

对比例1

本对比例和实施例1的区别在于，复合螯合剂中聚天冬氨酸/糠胺接枝共聚物添加量为35份，其余组分和工艺参数与实施例1相同，和实施例1进行相同的测试，结果记录在表1中。

对比例2

本对比例和实施例1的区别在于，复合螯合剂中氨基三亚甲基磷酸添加量为10份，其余组分和工艺参数与实施例1相同，和实施例1进行相同的测试，结果记录在表1中。

对比例3

本对比例和实施例1的区别在于，复合螯合剂、增效剂、分散剂和水的质量比为12：35：8：25，调整增效剂的质量；其余组分和工艺参数与实施例1相同，和实施例1进行相同的测试，结果记录在表1中。

表1

由以上实施例可知，本发明提供了一种增效阻垢重金属去除剂，在本发明中通过复合螯合剂的螯合作用，将烟气中的结垢金属离子，如Ca

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。