阻垢剂及阻垢分散剂课件

Chemical Engineering Department第六章第六章 水处理（剂）化学品水处理（剂）化学品Chapter 6 Chemicals for Water-treatment第六章 水处理（剂）化学品Chapter 6 Che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杀菌灭藻剂目 录6.1 概述第六章水处理（剂）化学品第三节 阻垢剂及阻垢分散剂第六章水处理（剂）化学品第三节阻垢剂及阻垢分散剂4 4概述-污垢类型及产生n水中含有的微溶性物质析出结晶形成垢层。o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。n水处理过程中形成的沉淀物。n固体悬浮物质沉积形成污垢。n金属材料腐蚀直接形成锈垢或腐蚀垢。n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。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5 5概 述o污垢的危害n影响传热、影响水的输送o阻垢剂作用形式n晶体生长抑制剂o强烈吸附在微小强烈吸附在微小晶核表面晶核表面，阻碍生长，妨，阻碍生长，妨碍互相碰撞长大。碍互相碰撞长大。n分散剂o阻止微粒互相碰撞长大和聚集阻止微粒互相碰撞长大和聚集o属阴离子型或非离子型的聚合物属阴离子型或非离子型的聚合物热交换器水垢热交换器水垢5概述污垢的危害热交换器水垢6 6一、膦酸型阻垢剂的生产技术（一）氨基三亚甲基膦酸n n使用范围：大型火力发电厂、炼油厂使用范围：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。炉水的阻垢剂和缓蚀剂。o工业生产技术n三三氯化磷水解工化磷水解工艺n副副产亚磷酸磷酸综合利用合利用6一、膦酸型阻垢剂的生产技术（一）氨基三亚甲基膦酸7 7一、膦酸型阻垢剂的生产技术（二）亚乙基二胺四亚甲基膦酸n n阻垢剂：阻垢剂：主要抑制硫酸钙垢和硫酸钡垢主要抑制硫酸钙垢和硫酸钡垢n n分散剂：分散剂：二氧化钛、高岭土、钻井泥浆分散剂二氧化钛、高岭土、钻井泥浆分散剂o工业生产技术n三三氯化磷水解工化磷水解工艺n副副产亚磷酸磷酸综合利用合利用7一、膦酸型阻垢剂的生产技术（二）亚乙基二胺四亚甲基膦酸8 8一、膦酸型阻垢剂的生产技术（三）聚氧乙烯醚丙三醇磷酸酯o工业生产技术n丙三醇乙氧基化n聚氧乙烯醚丙三醇磷酸酯化乙氧基化反应乙氧基化反应：在：在脂肪醇脂肪醇、脂肪酸脂肪酸或或烷基酚烷基酚的的羟基上用环氧乙烷作原料引入羟基上用环氧乙烷作原料引入聚氧乙烯醚基聚氧乙烯醚基的的反应。反应。8一、膦酸型阻垢剂的生产技术（三）聚氧乙烯醚丙三醇磷酸酯乙氧9 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乙氧基化反应：在脂肪醇、脂肪酸或烷基酚的羟基上用：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环氧乙烷作原料引入聚氧乙烯醚基聚氧乙烯醚基的反应。的反应。脂肪醇脂肪醇脂肪酸脂肪酸烷基酚烷基酚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1010聚氧乙烯醚丙三醇磷酸酯的生产间歇搅拌釜式生产反反应应釜釜蒸蒸汽汽氮氮气气氢氧化钠氢氧化钠丙丙 三三 醇醇出出 料料冷凝水冷凝水下水道下水道氮气氮气管路管路真空真空管路管路环氧乙烷环氧乙烷回回流流冷却水冷却水真空真空脱水脱水氮气氮气置换置换搅拌搅拌反应反应丙三醇氢氧化钠环氧乙烷磷酸酯化磷酸酯化具体操作过程：具体操作过程：乙氧基化：乙氧基化：先加入丙三醇、催化剂先加入丙三醇、催化剂真空脱水、氮气置换真空脱水、氮气置换再压入环氧乙烷再压入环氧乙烷磷酸酯化：加入磷酸酯化：加入P P2 2OO5 5P2O5P P2 2OO5 510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1111二、羧基膦酸型阻垢分散剂的生产技术2-2-膦酸基丁烷膦酸基丁烷-1-1，2 2，4 4三羧酸三羧酸合成原理合成原理1 1、合成膦酸二乙酯丁二酸二乙酯、合成膦酸二乙酯丁二酸二乙酯2 2、合成膦酸二乙酯、合成膦酸二乙酯-1-1，2 2，4 4三羧酸三乙酯三羧酸三乙酯3 3、合成、合成2-2-膦酸基丁烷膦酸基丁烷-1-1，2 2，4 4三羧酸三羧酸-+-+亲核加成亲核加成亲核加成亲核加成MichaelMichael加成加成加成加成水解反应水解反应水解反应水解反应11二、羧基膦酸型阻垢分散剂的生产技术2-膦酸基丁烷-1，21212三、聚合物阻垢分散剂的生产技术概述oo阻垢分散剂分子结构要求阻垢分散剂分子结构要求n n功能高分子：含阻垢分功能高分子：含阻垢分散功能基团散功能基团n n分子量在一定范围内分子量在一定范围内oo阻垢分散剂的合成方法阻垢分散剂的合成方法n n聚合反应聚合反应n n聚合物的化学反应（功聚合物的化学反应（功能化）能化）极性亲水性基团极性亲水性基团12三、聚合物阻垢分散剂的生产技术概述极性亲水性基团1313三、聚合物阻垢分散剂的生产技术（一）均聚物阻垢分散剂n n1 1、聚丙烯酸（、聚丙烯酸（PAAPAA）n n2 2、聚顺丁烯二酸、聚顺丁烯二酸（二）共聚物阻垢分散剂n n1 1、丙烯酸、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物丙烯酰胺共聚物n n2 2、丙烯酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物丙烯酸甲酯共聚物n n3 3、顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸酐-苯乙烯磺酸共聚物苯乙烯磺酸共聚物n n4 4、丙烯酸、丙烯酸-2-2-丙烯酰胺基丙烯酰胺基-2-2-甲基丙基磺酸共甲基丙基磺酸共聚物聚物13三、聚合物阻垢分散剂的生产技术（一）均聚物阻垢分散剂1414（一）均聚物阻垢分散剂1、聚丙烯酸（钠）v聚合方法聚合方法：水：水溶液聚合。溶液聚合。v体系组成体系组成：单：单体、去离子水、体、去离子水、引发剂、链转移引发剂、链转移剂剂v操作技术操作技术：单：单体、引发剂溶液体、引发剂溶液同时滴加反应同时滴加反应反应釜氮氮 气气巯基乙酸巯基乙酸直接出料直接出料或中和出料氮气氮气管路管路真空真空管路管路冷却水冷却水蒸汽蒸汽喷雾干燥去离子水去离子水85908590，35h35h聚丙烯酸钠固体产品回流冷凝器冷凝水冷凝水下水道下水道加料器(NH4)2S2O8水溶液丙烯酸水溶液均相溶液聚合均相溶液聚合808014（一）均聚物阻垢分散剂1、聚丙烯酸（钠）反应釜氮1515（一）均聚物阻垢分散剂2、聚顺丁烯二酸（1 1）水溶液聚合法）水溶液聚合法v体系组成体系组成：单：单体、去离子水、体、去离子水、水溶性引发剂水溶性引发剂v操作技术操作技术：顺：顺酐水解反应酐水解反应引发剂溶液滴引发剂溶液滴加聚合加聚合反应釜氮氮 气气出出 料料氮气氮气管路管路真空真空管路管路顺丁烯二酸酐冷却水冷却水蒸蒸 汽汽去离子水去离子水9510095100聚顺丁烯二酸 溶液回流冷凝器冷凝水冷凝水下水道下水道H2O2水溶液加料器均相溶液聚合均相溶液聚合15（一）均聚物阻垢分散剂2、聚顺丁烯二酸反应釜氮气1616（一）均聚物阻垢分散剂2 2、聚顺丁烯二酸、聚顺丁烯二酸（2 2）有机溶剂法）有机溶剂法vv体系组成体系组成：单体、：单体、有机溶剂、有机溶剂、油溶油溶性引发剂性引发剂vv操作技术操作技术操作技术操作技术：顺酐：顺酐溶解溶解引发剂溶引发剂溶液滴加聚合液滴加聚合聚聚顺丁烯二酸酐水顺丁烯二酸酐水解或皂化解或皂化反应釜氮氮 气气聚顺丁烯二聚顺丁烯二酸酐固体酸酐固体氮气氮气管路管路真空真空管路管路顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐冷却水冷却水蒸汽蒸汽水解或皂化甲苯甲苯甲苯回流温度甲苯回流温度聚顺丁烯二酸（钠）聚顺丁烯二酸（钠）回流冷凝器冷凝水冷凝水下水道下水道BPO甲苯溶液加料器非均相溶液聚合非均相溶液聚合（沉淀聚合）（沉淀聚合）16（一）均聚物阻垢分散剂2、聚顺丁烯二酸反应釜氮气1717（二）共聚物阻垢分散剂1、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物o自由基共聚工艺o水解聚丙烯腈工艺n水解程度大，水解程度大，羧基羧基含量高，含量高，阻垢分散剂阻垢分散剂n水解程度小，水解程度小，酰胺基酰胺基含量高，含量高，絮凝剂絮凝剂17（二）共聚物阻垢分散剂1、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物1818（二）共聚物阻垢分散剂1、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物v聚合方法聚合方法：水：水溶液溶液共聚合共聚合。v体系组成体系组成：单：单体、去离子水、体、去离子水、水溶性引发剂水溶性引发剂v操作技术操作技术：单：单体、引发剂溶体、引发剂溶液同时滴加反液同时滴加反应应反应釜氮氮 气气出出 料料氮气氮气管路管路真空真空管路管路去离子水冷却水冷却水蒸汽蒸汽85908590共聚物产品回流冷凝器冷凝水冷凝水下水道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均相溶液聚合18（二）共聚物阻垢分散剂1、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物反应釜氮19191919（二）共聚物阻垢分散剂2 2、丙烯酸、丙烯酸-丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯共聚物共聚物v聚合方法聚合方法：水溶：水溶液液共聚合共聚合v体系组成体系组成：单体、：单体、去离子水、水溶去离子水、水溶性引发剂、性引发剂、链转链转移剂移剂v操作技术操作技术：引发：引发剂溶液滴加反应剂溶液滴加反应反应釜氮氮气气巯基乙酸巯基乙酸出料出料去离子水去离子水15251525淡黄色共聚物液体淡黄色共聚物液体冷冻盐水冷冻盐水加料器(NH4)2S2O8水溶液丙烯酸丙烯酸甲酯均相溶液聚合均相溶液聚合氮气氮气管路管路真空真空管路管路单体一次投料法19（二）共聚物阻垢分散剂2、丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物反应釜2020（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2121（1）先聚合后磺化生产工艺21（1）先聚合后磺化生产工艺2222（1）先聚合后磺化生产工艺v聚合方法：有机溶剂法v体系组成：单体、有机溶剂、油溶性引发剂v操作技术：引发剂溶液滴加聚合磺化反应釜氮氮 气气白色共聚物白色共聚物沉淀沉淀氮气氮气管路管路真空真空管路管路苯乙烯苯乙烯冷却水冷却水蒸汽蒸汽磺化/四氯乙烷甲苯甲苯85908590共聚物沉淀回流冷凝器冷凝水冷凝水BPO甲苯溶液加料器非均相溶液聚合非均相溶液聚合（沉淀聚合）（沉淀聚合）顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐22（1）先聚合后磺化生产工艺聚合方法：有机溶剂法反应釜氮2323（2）顺酐-磺化苯乙烯共聚物生产工艺v聚合方法：水溶液共聚合。v体系组成：单体、去离子水、引发剂v操作技术：单体、引发剂溶液分别同时滴加反应反应釜氮氮 气气顺丁烯二酸酐氮气氮气管路管路真空真空管路管路冷却水冷却水蒸汽蒸汽去离子水去离子水90959095浅棕色水溶液回流冷凝器冷凝水冷凝水下水道下水道加料器(NH4)2S2O8水溶液苯乙烯磺酸水溶液均相溶液聚合均相溶液聚合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24244、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物o优良的分散性能o良好的阻垢、缓蚀性能o复配使用有明显协同增效作用A/B质量比51/49：阻磷酸钙垢磷酸钙垢效果最佳A AB BA/B质量比80/20：阻碳酸钙垢碳酸钙垢效果最佳244、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物优良的25254、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物v聚合方法聚合方法：水溶液水溶液共聚共聚合合。v体系组成体系组成：单体、去离单体、去离子水、水溶子水、水溶性引发剂性引发剂v操作技术操作技术：单单体混合液、引体混合液、引发剂溶液同时发剂溶液同时滴加反应滴加反应反应釜氮氮 气气出出 料料氮气氮气管路管路真空真空管路管路去离子水冷却水冷却水蒸汽蒸汽952952淡黄色透明液体回流冷凝器冷凝水冷凝水下水道下水道单体1、2 混合液加料器(NH4)2S2O8水溶液均相溶液聚合均相溶液聚合254、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸共聚物聚合方小 结 summarysummary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小 结 summary常用单体：丙烯酸及其酯、丙烯酰胺、顺