06-3-阻垢剂及阻垢分散剂

ChemicalEngineeringDepartment第六章水处理（剂）化学品Chapter6ChemicalsforWater-treatment目录6.1概述6.2凝聚剂和絮凝剂6.3阻垢剂及阻垢分散剂6.4杀菌灭藻剂第六章水处理（剂）化学品第三节阻垢剂及阻垢分散剂4概述-污垢类型及产生水中含有的微溶性物质析出结晶形成垢层。钙、镁的盐属于最普通结垢物质，其形式有CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4、MgSiO3、Mg(OH)2等。水处理过程中形成的沉淀物。固体悬浮物质沉积形成污垢。金属材料腐蚀直接形成锈垢或腐蚀垢。微生物繁殖分泌产生黏性物质，黏附各种微粒而形成微生物黏泥。5概述污垢的危害影响传热、影响水的输送阻垢剂作用形式晶体生长抑制剂强烈吸附在微小晶核表面，阻碍生长，妨碍互相碰撞长大。分散剂阻止微粒互相碰撞长大和聚集属阴离子型或非离子型的聚合物热交换器水垢6一、膦酸型阻垢剂的生产技术（一）氨基三亚甲基膦酸使用范围：大型火力发电厂、炼油厂循环冷却水、油田注水系统及低压锅炉水的阻垢剂和缓蚀剂。工业生产技术三氯化磷水解工艺副产亚磷酸综合利用PCl3+3H2OH3PO3+3HCl3H3PO3+NH4Cl+3HCHON(CH2PO3H2)3+HCl+H2ONCH2CH2CH2PPOHOOHOHOHOPOOHOH7一、膦酸型阻垢剂的生产技术（二）亚乙基二胺四亚甲基膦酸阻垢剂：主要抑制硫酸钙垢和硫酸钡垢分散剂：二氧化钛、高岭土、钻井泥浆分散剂工业生产技术三氯化磷水解工艺副产亚磷酸综合利用H2N-CH2-CH2-NH2+4HCHO+4PCl3+8H2O-12HCl(HO)2POCH2POCH2N-CH2-CH2-N(HO)2(OH)2POCH2(OH)2POCH28一、膦酸型阻垢剂的生产技术（三）聚氧乙烯醚丙三醇磷酸酯工业生产技术丙三醇乙氧基化聚氧乙烯醚丙三醇磷酸酯化乙氧基化反应：在脂肪醇、脂肪酸或烷基酚的羟基上用环氧乙烷作原料引入聚氧乙烯醚基的反应。9回顾-乙氧基化与非离子表面活性剂生产技术乙氧基化反应：在脂肪醇、脂肪酸或烷基酚的羟基上用环氧乙烷作原料引入聚氧乙烯醚基的反应。脂肪醇脂肪酸烷基酚NaOHH2CCH2O+R-CO-O-CH2CH2-OHR-CO-OHR-O-CH2CH2-OHNaOHH2CCH2O+(n-1)OCH2CH2ROHnNaOHH2CCH2O+(n-1)R-CO-O-CH2CH2-OHOCH2CH2R-COOHnH2CCH2O(n-1)+RO-CH2CH2-OHOCH2CH2OHnR10聚氧乙烯醚丙三醇磷酸酯的生产间歇搅拌釜式生产反应釜蒸汽氮气氢氧化钠丙三醇出料冷凝水下水道氮气管路真空管路环氧乙烷回流冷却水真空脱水氮气置换搅拌反应丙三醇氢氧化钠环氧乙烷磷酸酯化具体操作过程：①乙氧基化：先加入丙三醇、催化剂→真空脱水、氮气置换→再压入环氧乙烷②磷酸酯化：加入P2O5P2O5P2O511二、羧基膦酸型阻垢分散剂的生产技术2-膦酸基丁烷-1，2，4三羧酸合成原理1、合成膦酸二乙酯丁二酸二乙酯2、合成膦酸二乙酯-1，2，4三羧酸三乙酯3、合成2-膦酸基丁烷-1，2，4三羧酸(C2H5O)2POHHCCHCOOC2H5C2H5OOC(C2H5O)2PO+催化剂CHCOOC2H5CH2COOC2H5(C2H5O)2PO催化剂CCOOC2H5CH2CHCOOC2H5H+CH2COOC2H5(C2H5O)2POCCOOC2H5CH2COOC2H5CH2COOC2H5CH2(C2H5O)2POCCOOC2H5+H2OCH2COOC2H5CH2COOC2H5CH2(C2H5O)2POCCOOHCH2COOHCH2COOHCH2δ-δ+δ-δ+亲核加成Michael加成水解反应12三、聚合物阻垢分散剂的生产技术概述阻垢分散剂分子结构要求功能高分子：含阻垢分散功能基团分子量在一定范围内阻垢分散剂的合成方法聚合反应聚合物的化学反应（功能化）COOHSO3HOHPO(OH)2CONH2COO极性亲水性基团CH2CHCOOHCH2CHCOOHnn聚合反应CH2CHCOOHn水解反应CH2CHCNnH13三、聚合物阻垢分散剂的生产技术（一）均聚物阻垢分散剂1、聚丙烯酸（PAA）2、聚顺丁烯二酸（二）共聚物阻垢分散剂1、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物2、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物3、顺丁烯二酸酐-苯乙烯磺酸共聚物4、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物14（一）均聚物阻垢分散剂1、聚丙烯酸（钠）聚合方法：水溶液聚合。体系组成：单体、去离子水、引发剂、链转移剂操作技术：单体、引发剂溶液同时滴加反应反应釜氮气巯基乙酸直接出料或中和出料氮气管路真空管路冷却水蒸汽喷雾干燥去离子水85~90℃，3~5h聚丙烯酸钠固体产品回流冷凝器冷凝水下水道加料器(NH4)2S2O8水溶液丙烯酸水溶液均相溶液聚合80℃15（一）均聚物阻垢分散剂2、聚顺丁烯二酸（1）水溶液聚合法体系组成：单体、去离子水、水溶性引发剂操作技术：顺酐水解反应→引发剂溶液滴加聚合反应釜氮气出料氮气管路真空管路顺丁烯二酸酐冷却水蒸汽去离子水95~100℃聚顺丁烯二酸溶液回流冷凝器冷凝水下水道H2O2水溶液加料器均相溶液聚合16（一）均聚物阻垢分散剂2、聚顺丁烯二酸（2）有机溶剂法体系组成：单体、有机溶剂、油溶性引发剂操作技术：顺酐溶解→引发剂溶液滴加聚合→聚顺丁烯二酸酐水解或皂化反应釜氮气聚顺丁烯二酸酐固体氮气管路真空管路顺丁烯二酸酐冷却水蒸汽水解或皂化甲苯甲苯回流温度聚顺丁烯二酸（钠）回流冷凝器冷凝水下水道BPO甲苯溶液加料器非均相溶液聚合（沉淀聚合）17（二）共聚物阻垢分散剂1、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物自由基共聚工艺水解聚丙烯腈工艺水解程度大，羧基含量高，阻垢分散剂水解程度小，酰胺基含量高，絮凝剂CH2CHCOOHmCH2CHCONH2nCH2CHCONH2nCH2CHCOOHm+(NH4)2S2O8CH2CHCOONamCH2CHCNn-(m+p)CH2CHCONH2pNaOH+H2OCH2CHCNn18（二）共聚物阻垢分散剂1、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物聚合方法：水溶液共聚合。体系组成：单体、去离子水、水溶性引发剂操作技术：单体、引发剂溶液同时滴加反应反应釜氮气出料氮气管路真空管路去离子水冷却水蒸汽85~90℃共聚物产品回流冷凝器冷凝水下水道丙烯酰胺水溶液加料器冷却水丙烯酸、(NH4)2S2O8水溶液均相溶液聚合19（二）共聚物阻垢分散剂2、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物聚合方法：水溶液共聚合体系组成：单体、去离子水、水溶性引发剂、链转移剂操作技术：引发剂溶液滴加反应反应釜氮气巯基乙酸出料去离子水15~25℃淡黄色共聚物液体冷冻盐水加料器(NH4)2S2O8水溶液丙烯酸丙烯酸甲酯均相溶液聚合氮气管路真空管路单体一次投料法20（二）共聚物阻垢分散剂3、顺丁烯二酸酐-苯乙烯磺酸共聚物（1）先聚合后磺化生产工艺（2）顺丁烯二酸酐-磺化苯乙烯共聚物生产工艺CHCHCOOCOCH2CHn+mCOCOCHCHnCH2CHmSO3NaONaONaCHCHCOOCOCH2CHn+mSO3HCH2CHm磺化COOCOCHCHnCH2CHm聚合聚合磺化21（1）先聚合后磺化生产工艺CHCHCOOCOCH2CHn+mCOOCOCHCHnCH2CHm引发剂甲苯COOCOCHCHnCH2CHmCOOCOCHCHnCH2CHmSO3HSO3/催化剂四氯乙烷稀氢氧化钠或碳酸钠COCOCHCHnCH2CHmSO3NaONaONa22（1）先聚合后磺化生产工艺聚合方法：有机溶剂法体系组成：单体、有机溶剂、油溶性引发剂操作技术：引发剂溶液滴加聚合→磺化反应釜氮气白色共聚物沉淀氮气管路真空管路苯乙烯冷却水蒸汽磺化/四氯乙烷甲苯85~90℃共聚物沉淀回流冷凝器冷凝水BPO甲苯溶液加料器非均相溶液聚合（沉淀聚合）顺丁烯二酸酐23（2）顺酐-磺化苯乙烯共聚物生产工艺聚合方法：水溶液共聚合。体系组成：单体、去离子水、引发剂操作技术：单体、引发剂溶液分别同时滴加反应反应釜氮气顺丁烯二酸酐氮气管路真空管路冷却水蒸汽去离子水90~95℃浅棕色水溶液回流冷凝器冷凝水下水道加料器(NH4)2S2O8水溶液苯乙烯磺酸水溶液均相溶液聚合244、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物优良的分散性能良好的阻垢、缓蚀性能复配使用有明显协同增效作用CH2CHCOOHCH2CHCONHCCH3CH2SO3HCH3nm+CH2CHnCH2CHmCOOHCONHCCH3CH2SO3HCH3A/B质量比51/49：阻磷酸钙垢效果最佳ABA/B质量比80/20：阻碳酸钙垢效果最佳254、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物聚合方法：水溶液共聚合。体系组成：单体、去离子水、水溶性引发剂操作技术：单体混合液、引发剂溶液同时滴加反应反应釜氮气出料氮气管路真空管路去离子水冷却水蒸汽95±2℃淡黄色透明液体回流冷凝器冷凝水下水道单体1、2混合液加料器(NH4)2S2O8水溶液均相溶液聚合小结summary常用单体：丙烯酸及其酯、丙烯酰胺、顺酐、苯乙烯聚合物阻垢分散剂：均聚与共聚膦酸型阻垢剂的生产羧基膦酸型阻垢分散剂