[發(fā)明專利]一種成膜緩蝕劑及其應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710169045.1
• 申請日: 2007-12-27
• 公開（公告）號: CN101195919A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹順安
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學
• 主分類號: C23F11/14
• 分類號: C23F11/14
• 代理公司: 武漢華旭知識產(chǎn)權(quán)事務所
• 代理人: 劉榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種成膜緩蝕劑及其應用，特別一種成膜緩蝕劑及其在防止熱力發(fā)電廠停爐銹蝕中的應用，屬于成膜緩蝕劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱力發(fā)電機組不論參數(shù)高低和容量大小，不可避免地要停運檢修或處于備用狀態(tài)。如果不采取有效的保護措施，停爐機組的水汽系統(tǒng)暴露在大氣環(huán)境中，會產(chǎn)生大量銹蝕。停爐腐蝕既會帶來直接和間接的巨大經(jīng)濟損失，又會極大地危及熱力機組的安全運行，危害是極大的。十八胺停爐保護法基于十八胺能通過物理化學吸附作用，在金屬表面形成一層能抵抗氧和碳酸的單分子層或多分子層的憎水膜，起到屏障隔離作用，從而保護金屬，減少腐蝕。由于十八胺的性質(zhì)特殊，不溶于水，如何把十八胺加入到即將停運的熱力系統(tǒng)里去，而不影響到機組再啟動時的運行，一直是十八胺應用技術(shù)的關(guān)鍵問題。此外，一類改性十八胺類藥劑咪唑啉衍生物(其中以間二氮雜環(huán)戊烯為主)，也是近些年在國內(nèi)外應用的成膜緩蝕劑，與十八胺相比，由于咪唑啉在分子中增加了親水基團，所以水溶性良好，在電廠應用方便，保存時也不用擔心分層。咪唑啉與金屬的成膜主要是化學吸附反應。但以咪唑啉衍生物為主的成膜緩蝕劑，其在高溫下使用時，會使溶液的pH值下降，作為停爐保護緩蝕劑應用時，首先得向爐水中加入NaOH，把爐水的pH值調(diào)節(jié)到9.8～10.2之間，既調(diào)節(jié)困難又存在風險。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成膜緩蝕劑，該成膜緩蝕劑由十八胺、咪唑啉酰胺和還原劑碳酰肼組成，在金屬表面成膜，實現(xiàn)對熱力發(fā)電廠停備用機組的保護。

實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：一種成膜緩蝕劑，由30％～50％的十八胺，20％～30％的咪唑啉酰胺，其他為還原劑碳酰肼組成，以上比例為質(zhì)量百分比。

上述成膜緩蝕劑在防止金屬在大氣環(huán)境中遭受腐蝕的應用，其應用方法為：在溫度為150～500℃、成膜緩蝕劑的濃度為10～35ppm、pH為7～11的溶液環(huán)境中、時間為1h～10min的條件下，在金屬表面形成一種致密的保護膜，起到防止金屬在大氣環(huán)境中遭受腐蝕的作用。

在熱力發(fā)電機組由運行進入停備用狀態(tài)的滑參數(shù)停運過程中，當主蒸汽溫度為300～500℃時，爐水pH為9.0～10.0，由給水系統(tǒng)加入成膜緩蝕劑，使水汽系統(tǒng)中成膜緩蝕劑的濃度為10～35ppm，并保證滑參數(shù)的過程持續(xù)2～3小時，機組滑停后按正常的機組停運規(guī)程實施熱爐放水。成膜緩蝕劑隨水汽循環(huán)布滿整個熱力系統(tǒng)，在與設(shè)備和管道內(nèi)表面金屬接觸時，在金屬表面形成一層分子層保護膜。熱爐放水后，這層保護膜就隔絕了空氣、水對金屬的侵蝕，從而保護了熱力設(shè)備免造腐蝕；在機組再次啟動時，由于保護膜的熔點低，經(jīng)熱水作用保護膜被洗掉，設(shè)備金屬表面恢復了原狀。

本發(fā)明利用十八胺水解后的弱堿性和咪唑啉酰胺的水溶性，克服了單純使用咪唑啉類成膜緩蝕劑造成爐水pH值下降和單純使用十八胺成膜緩蝕劑水溶性差的缺陷，實施停爐保護過程中不需要用NaOH調(diào)節(jié)爐水的pH值，不存在爐水pH下降的風險，也不需要加有機溶劑助溶，不存在產(chǎn)生有機酸的風險，而且在還原劑碳酰肼存在下，成膜效果更好。成膜緩蝕劑的組成中含有極性基團和非極性基團兩部分，利用極性基團中氮原子上的孤對電子與鐵基合金表面的Fe原子上的空d軌道配位成鍵，產(chǎn)生化學吸附；或形成質(zhì)子化的有機胺時與金屬表面的負電荷區(qū)靜電吸引，發(fā)生物理吸附而在金屬表面成膜。非極性碳鏈基團使這層薄膜具有憎水性，這層憎水性膜對腐蝕介質(zhì)產(chǎn)生物理屏蔽效應，減緩了金屬表面的腐蝕，成膜緩蝕劑中的還原劑碳酰肼增強了成膜效果。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)成膜效果好，本發(fā)明的成膜緩蝕劑是一種混合型緩蝕劑，在金屬表面形成的保護膜憎水性強，水滴在成膜后的金屬表面，猶如滴在荷葉上一樣，可以自由滾動，不留痕跡；成膜緩蝕劑還有一定的能力滲透到水垢下的金屬表面成膜；保護膜的耐侵蝕性強，對成膜金屬表面進行酸性硫酸銅點滴試驗，時間超過1小時不變色；實施成膜保護后，停備用熱力設(shè)備暴露在大氣環(huán)境下不受腐蝕可達8個月以上。

(2)成膜保護范圍廣，不僅能保護鍋爐系統(tǒng)(包括汽包、水冷壁、省煤器、過熱器、再熱器等)，而且能保護汽輪機系統(tǒng)(包括低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器和汽機高、中、低壓缸等)。

(3)本發(fā)明的成膜緩蝕劑物理化學性能穩(wěn)定，無毒、無害，在室溫、密閉條件下，可放置1年以上不變性；實施停爐保護后的廢水排入電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)處理，不需要特殊的廢水處理措施。