本發明公開了抑制油田地熱利用過程中換熱表面結垢的污垢防阻滯劑，它包括由十二烷基硫酸鈉、聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯與水組成的溶液，所述的溶液中十二烷基硫酸鈉、聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯與水的質量比為1:(0.1?1):(10.8?21.7)。只需加入少量污垢防阻滯劑就可以很好地解決換熱表面油污附著問題。
技術領域
本發明涉及換熱器防除垢技術領域，具體地說，涉及一種應用于抑制油田地熱水利用過程中換熱器換熱表面結垢的污垢防阻滯劑。
背景技術
隨著石油、天然氣等化石能源的開發殆盡，人們開始尋找更新的替代能源。其中地熱能就是一種很具有潛力的新能源。地熱能具有分布廣、儲量大、成本低、污染小等優點(Fridleifsson I B.Geothermal Energy for the Benefit of the People(地熱能源對于人類的益處).Renewable and Sustainable Energy Reviews(可再生與可持續能源綜述),2001,5(3):299-312)。地熱能的利用離不開換熱設備，但是有高達90％的換熱設備存在著結垢問題(蔡義漢.地熱直接利用.天津:天津大學出版社,2004)且污垢的導熱系數遠遠低于金屬的導熱系數(楊善讓,徐志明,孫靈芳.換熱設備污垢與對策(第二版).北京：科學出版社,2004)。換熱設備的結垢帶來的經濟損失時龐大的，發達工業國家的污垢損失占國民生產總值的0.25％(Bansal B,Chen XD,Müller-Steinhagen H.Analysis of‘classical’deposition rate law for crystallization fouling(對于結晶垢的“經典”沉積速率定律的分析).Chemical Engineering and Processing:ProcessIntensification(化學工程與過程：過程強化),2008,47(8):1201-1210)。目前，針對CaCO3和CaSO4等無機垢的防垢技術分為化學防垢技術和物理防垢技術(李紅.換熱器表面防垢技術的研究與應用進展[J].化學工程師,2008,3:30-32)?；瘜W防垢技術主要是向水體系中加入阻垢劑，利用阻垢劑的晶格畸變作用和分散作用抑制無機垢在換熱表面的附著。雷武等人采用加入阻垢劑的方法在水中加入聚環氧琥珀酸，結果發現聚環氧琥珀酸具有優良阻垢能力，對碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣等都有很好的抑制作用，其綜合阻垢能力遠優于常規阻垢劑(雷武,王風云等.綠色阻垢劑聚環氧琥珀酸的合成與阻垢機理初探.化工學報,2006,57(9):2207-2213)。張靜玉采用化學抑制法，利用阻垢劑對易沉淀鹽類晶格畸變作用和分散作用來抑制地熱水中易結垢物質在系統中的沉積。靜態模擬試驗結果表明：加入阻垢劑后試樣表面無垢產生，而未加阻垢劑的污垢厚度約1.2mm，重復性試驗效果均很穩定；現場動態模擬試驗發現：加入阻垢劑后的碳鋼試片表明光潔無垢，同樣條件下，未加阻垢劑時試樣表面污垢厚度約1.8mm(張靜玉.地熱水系統運行障礙的控制途徑,煤氣與熱力,1992,6:53-55)。專利CN 104591412 A報道了能夠有效阻止鈣、鎂、鍶和鋇等無機垢的阻垢劑及其制備方法。該阻垢劑主要由改性聚環氧琥珀酸鈉、有機磷酸鹽和稀釋劑組成。當防垢劑濃度達到20ppm時，防垢率可達85％左右，濃度在30ppm時，防垢率可達90％左右。物理防垢技術主要包括電磁防垢技術和超聲防垢技術。陳先慶采用超聲技術考察了超聲波對鋁片上硫酸鈣垢的影響，發現超聲波作用過的液體表面張力下降介質與壁面的親合力下降，污垢不易在表面生成(陳先慶.超聲波防垢技術在油田中的應用研究.鉆采工藝,2000,23(3):58-61)。余豐人等采用電磁防垢技術對水質進行電磁處理，其認為經電磁處理的水質物理化學結構得到重組，水中的大部分陽離子都形成了尺度微小和結構穩定的水合物，從而減少污垢的生成(余豐人,羅維瑛.電磁水處理的防垢和除垢機理探討.仲愷農業工程學院學報,2009,22(1):44～48)。專利204495165 U報道了一種應用于換熱設備中防水垢的超聲波防垢裝置，該裝置主要由超聲波換能器、高頻觸頭、導軌、滑座、旋緊手柄、剛性彈片和直觸頭組成。專利204474422 U報道了一種用于換熱器的智能電磁防垢裝置，該裝置利用微處理器技術通過水溫、流速、pH值和電導率的變化對電磁除垢裝置進行智能調節使其處于最佳防垢狀態。該裝置主要由負載線圈、溫度傳感器、pH傳感器、流速傳感器和電導率傳感器組成。除目前常用的化學與物理防垢技術之外，表面涂層技術也正在不斷嘗試被用于防止無機垢的沉積。Sugama T考察覆有PPS和PPS/PTFE的AISI1008碳鋼樣片在200℃硅鹽富集的溶液中的污垢沉積情況，結果發現與PPS涂層相比，摻雜PTFE的涂層具有很好的抗氧化性能減少硅氧衍生物的生成，從而減小二氧化硅垢的附著力，生成的污垢易于沖刷(Sugama T,Elling D,Gawlik K.Poly(Phenylenesulfide)-Based Coatings for Carbon Steel HeatExchanger Tubes in Geothermal Environments(地熱環境中碳鋼換熱器管的聚苯硫醚涂層).Journal Material Science(材料科學雜志),2002,37(22):4871-4880)。Kukulka D J考察了分別涂有ppg電涂層、環氧樹脂涂層和聚四氟乙烯涂層在伊利湖中的污垢沉積情況，結果發現經涂敷過后的換熱器表面的污垢沉積狀況都有所下降，其中聚四氟乙烯涂層的效果最佳(Kukulka D J,Leising P.Evaluation of Heat Exchanger Surface Coatings(換熱器表面涂層的評價).Applied Thermal Engineering(應用熱能工程),2010,30(16):2333-2338)。Zettler H U分別采用非平衡磁控濺射DLC、離子注入、等離子體弧沉積不定形碳和化學鍍Ni-P-PTFE等方法處理的AISI316波紋板式換熱器表面對CaSO4的防垢特性(Zettler HU,WeiM,Zhao Q,et al.Influence of surface properties andcharacteristics on fouling in plate heat exchangers(板式換熱器中表面性質與特征對污垢的影響).Heat Transfer Engineering(傳熱工程),2005,26(2):3-17)。PascalBuskens等介紹了具有不同表面疏水性能的防垢表面，其中包括親水的氧化聚乙烯防垢表面和疏水的硅酮或氟化物表面。表面的污垢附著力與表面能之間存在一個最優值，而不是表面能越低污垢附著力就越低(Pascal Buskens,MarielleWouters,CorneRentrop,ZegerVroon.A brief review of environmentally benign antifoulingand foul-release coatings for marine applications(環境友好型防垢與污垢釋放涂層在海上應用的簡單綜述).J.Coat.Technol.Res.(涂層技術與研究雜志),2013,10(1):29–36)。楊慶峰等在銅基底分別制備了銅-二十二烷酸疏水薄膜和梯度Ni-P-PTFE涂層并研究了兩種涂層在CaSO4溶液中的結垢情況。結果發現，兩種表面的污垢沉積速率及誘導期都明顯下降(楊慶峰,丁潔.CaCO3在Cu基Ni-P-PTFE化學復合鍍表面結垢行為及分形評價的研究.大連理工大學學報,1999,39(004):504-508)。Zhao Q等在低碳鋼、銅和不銹鋼板片上分別制備了Ni-Cu-P-PTFE涂層和F-DLC涂層等，考察了這些涂層在含CaSO4的池沸騰裝置中的污垢沉積情況，結果發現化學鍍梯度Ni-P/Ni-Cu-P/Ni-Cu-P-PTFE涂層有最好的防垢效果，且在腐蝕試驗中涂層均表現出一定的耐腐蝕能力(Zhao Q,Liu Y.Investigation of graded Ni-Cu-P-PTFE composite coatings with anti-scaling properties(對于分梯度的Ni-Cu-P-PTFE復合防垢涂層的考察).Applied Surface Science(應用表面工程),2004,229(1-4):56-62)。
