專利名稱：一種成膜緩蝕劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型熱力發電廠停爐保護成膜緩蝕劑及其制備方法。
技術背景
目前應用較廣泛的停爐保護緩蝕劑有兩種第一類是十八胺緩蝕劑，十八胺是一種長鏈烷烴胺類，其分子末端的胺基可同金屬表面的金屬原子形成配位吸附，從而在金屬管壁形成一層憎水性的保護膜。十八胺緩蝕劑的缺陷是在低溫時水溶性很差，無法在金屬表面成膜，停爐保護時水汽系統的低溫段設備得不到良好保護。而且在450°C左右的高溫時十八胺發生分解，不適用于主蒸汽溫度很高的超超臨界機組的停爐保護，適用范圍受到限制。第二類是咪唑啉緩蝕劑，同十八胺一樣，咪唑啉也能依靠分子中胺基的配位吸附作用在金屬表面成膜。咪唑啉的低溫水溶性稍好于十八胺，但其成膜效果沒有十八胺好，并且咪唑啉也存在著高溫分解的缺陷，對機組的保護效果不理想。發明內容
本發明的目的之一在于提供一種新型熱力發電廠停爐保護成膜緩蝕劑，該緩蝕劑既能在100°c左右的低溫良好成膜，又能在450°C左右的高溫具有良好的成膜保護作用。
實現上述目的的技術方案如下
一種成膜緩蝕劑，其組成為40 50mg/L十八胺、45 50mg/L嗎啉、25 30mg/ L烏洛托品、20 25mg/L硫脲、25 40mg/L乙酰胺、4. 5 5. 5mL/L有機溶劑，其余為水。
優選地，所述的有機溶劑為吡啶和二異丙胺的混合液，其中以吡啶二異丙胺= 3-5 1的體積比混合，最優選為以吡啶二異丙胺=4 1的體積比混合。
優選地，所述的十八胺、嗎啉、烏洛托品、硫脲、乙酰胺和有機溶劑為工業純或以上的化學試劑，最優選分析純試劑。
其中，嗎啉分子式為C4H9NO,嗎啉含有一個-NH2,同十八胺一樣，-NH2中的N可同金屬表面形成配位鍵從而在金屬表面形成吸附膜。國外很多電廠已經將嗎啉作為停爐保護劑對機組進行停爐保護。實驗室有探索實驗表明，浸泡在嗎啉溶液中的20號碳鋼試片在長達 2個月的時間內腐蝕很微弱，沒有觀察到明顯的腐蝕現象。證明嗎啉有良好的緩蝕作用，其次，嗎啉溶液有強堿性(10g/L嗎啉溶液pH在10左右)，因此，嗎啉還可以用作調節pH的藥PΡΠ O
烏洛托品分子式為C6H12N4，烏洛托品分子中含有4個帶孤對電子的N元素，這使得烏洛托品同金屬進行配位時選擇性更強，成膜效果增強，同時烏洛托品的立體構架使得膜的阻隔能力較烷基長鏈強。烏洛托品是實驗中經常實驗的緩蝕劑，成膜效果優良。
硫脲分子式為CH4N2S,硫脲分子中有兩個-NH2,且其空間位阻比前幾種都要小，在金屬表面吸附成膜更加容易。同時因為其分子較小，可以在十八胺膜的縫隙間進行填充，使保護膜更加致密。
乙酰胺(C2H5NO)是一種有機助溶劑，可用作許多水溶性低的物質的增溶劑。其次，乙酰胺分子中的-NH2也有一定的吸附成膜特性。有機溶劑為吡啶(C5H5N)和二異丙胺(C6H15N)的混合液，吡啶是一種良好的有機溶劑，二異丙胺具有強堿性，可以促進十八胺在吡啶中的溶解。本發明的另一目的是提供上述熱力發電廠停爐保護成膜緩蝕劑的制備方法。實現上述目的的技術方案如下一種成膜緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟(1)按比例稱取十八胺、嗎啉、烏洛托品、硫脲、乙酰胺和配制有機溶劑備用；(2)將十八胺投入到有機溶劑中，使十八胺完全溶解得溶液；(3)分別將嗎啉、烏洛托品、硫脲、乙酰胺投入到步驟(2)得到的溶液中，加水溶解并稀釋至固定體積即得所述的成膜緩蝕劑。優選地，所述成膜緩蝕劑的制備方法還包括步驟(4)調節成膜緩蝕劑的PH 用氨水溶液調節成膜緩蝕劑的PH值至9. 4。優選地，所述步驟( 中先將嗎啉加水配制成10g/L的嗎啉溶液再投入到步驟(2) 的溶液中。本發明的優點和有益效果1、本發明提供的緩蝕劑可同時在100°C左右的低溫范圍和450°C的高溫范圍良好成膜，能實現對超超臨界機組水汽系統的全面保護；2、本發明提供的緩蝕劑中有多種輔助緩蝕劑成分，能促進十八胺的成膜，比純十八胺的成膜效果更好；3、本發明提供的緩蝕劑可通過給水加氨泵投加進入水汽系統，加藥方式簡單，操作簡便；4、本發明提供的緩蝕劑在室溫下水溶性良好，十八胺不會在水汽系統的低溫區段凝結析出導致管道堵塞；5、本發明提供的緩蝕劑在水汽系統中循環時沒有低分子有機酸等對系統有害的產物產生，安全可靠。
圖1是本發明實施例1的緩蝕劑作用后試片的電鏡圖片；圖2是本發明實施例2的緩蝕劑作用后試片的電鏡圖片；圖3是本發明實施例3的緩蝕劑作用后試片的電鏡圖片。
具體實施例方式以下結合實施例，對本發明作進一步的闡述。實施例1本實施例制備IL的成膜緩蝕劑，組成如下40mg十八胺、45mg嗎啉、25mg烏洛托品、20mg硫脲、25mg乙酰胺、5mL有機溶劑(吡啶4mL和二異丙胺ImL混合液)，其余為水。本實施例的成膜緩蝕劑的制備方法如下(1)按比例稱取十八胺、嗎啉、烏洛托品、硫脲、乙酰胺和配制有機溶劑備用；(2)將十八胺投入到有機溶劑中，用玻璃棒搗碎十八胺固體并不斷攪拌直至固體完全溶解得到溶液，若室溫較低時可用溫水浸泡燒杯促進十八胺的溶解；
(3)將嗎啉加水溶解配制成10g/L嗎啉溶液，分別將嗎啉溶液、烏洛托品、硫脲、乙酰胺投入到步驟( 得到的溶液中，加水溶解并稀釋至IL即得成膜緩蝕劑。
(4)用氨水調節成膜緩蝕劑的pH至9. 4保存備用。
實施例2
本實施例制備IL的成膜緩蝕劑，組成如下50mg十八胺、50mg嗎啉、30mg烏洛托品、25mg硫脲、40mg乙酰胺、5mL有機溶劑(吡啶4mL和二異丙胺ImL混合液)，其余為水。
本實施例的成膜緩蝕劑的制備方法同實施例1。
實施例3
本實施例制備IL的成膜緩蝕劑，組成如下45mg十八胺、48mg嗎啉、28mg烏洛托品、2;3mg硫脲、乙酰胺、5mL有機溶劑(吡啶4mL和二異丙胺ImL混合液)，其余為水。
本實施例的成膜緩蝕劑的制備方法同實施例1。
實施例4
將上述實施例1-3所制備得到的成膜緩蝕劑溶液加入高壓釜中，并掛入打磨光滑的20號碳鋼試片，關閉高壓釜通氮除氧1小時。升溫至130°C，恒溫3. ，取出試片。測定實驗后緩蝕劑溶液的pH。觀察試片表面成膜狀況，并對成膜試片進行憎水性試驗、酸性硫酸銅點滴試驗和交流阻抗測量試驗。取出的試片表面均有暗黃色，均勻平整的有機保護膜形成。水滴在試片表面呈半球狀，膜憎水性良好。硫酸銅點滴試驗的初紅時間均大于40秒。 交流阻抗測試結果表面膜的阻抗譜為兩段連續的半圓弧，實施例1緩蝕劑作用的試片極化阻值為58400 Ω · cm2,實施例2緩蝕劑作用的試片極限阻值為58000 Ω · cm2,實施例3緩蝕劑作用的試片極限阻值為58800 Ω ^m2,都遠遠高于未成膜試片。成膜后的緩蝕劑溶液pH 依舊在9. 0之上，并沒有發生pH下降的現象。
實施例5
將實施例1-3所得到的成膜緩蝕劑溶液加入高壓釜中，并掛入打磨光滑的20號碳鋼試片，關閉高壓釜通氮除氧1小時。升溫至450°C，恒溫3. ，取出試片。測定實驗后緩蝕劑溶液的PH并定性分析溶液中的成分。觀察試片表面成膜狀況，并對成膜試片進行憎水性試驗、酸性硫酸銅點滴試驗、交流阻抗測量試驗和電鏡掃描分析。取出的試片表面均形成了一層暗灰色的致密平整的保護膜。水滴在試片表面呈半球狀，膜的憎水性十分良好。硫酸銅點滴試驗的初紅時間均大于2小時。交流阻抗測試結果均表明膜的阻抗譜的高頻區為一段半圓弧，低頻區為一段斜直線，極化阻值均達到IO7 Ω ^m2以上。成膜后緩蝕劑溶液pH 都高于9.0，沒有發生pH下降的現象。對成膜后緩蝕劑溶液的氣相色譜質譜聯用(GC-MS) 的分析結果表明，溶液中沒有低分子有機酸等有害物質產生。對試片進行電鏡掃描分析， 圖1、圖2、圖3分別為本發明實施例1、實施例2和實施例3的緩蝕劑作用后試片的電鏡圖片，從電鏡圖上我們可以看出本發明提供的緩蝕劑作用后試片表面膜晶體顆粒均勻，排列整齊，致密無縫隙，這說明本發明提供的緩蝕劑的成膜效果好。
以上僅為本發明的具體實施例，并不以此限定本發明的保護范圍；在不違反本發明思的基構礎上所作的任何替換與改進，均屬本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種成膜緩蝕劑，其特征在于，所述緩蝕劑的成份及濃度為40 50mg/L十八胺、45 50mg/L嗎啉、25 30mg/L烏洛托品、20 25mg/L硫脲、25 40mg/L乙酰胺、 4. 5-5. 5mL/L有機溶劑，其余為水。
2.根據權利要求1所述的成膜緩蝕劑，其特征在于，所述的有機溶劑為吡啶和二異丙胺的混合液，其中以吡啶二異丙胺=3-5 1的體積比混合。
3.根據權利要求2所述的成膜緩蝕劑，其特征在于，所述的有機溶劑為吡啶二異丙胺=41的體積比混合的混合液。
4.一種權利要求1-3任一項所述的成膜緩蝕劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按比例稱取十八胺、嗎啉、烏洛托品、硫脲、乙酰胺和配制有機溶劑備用；(2)將十八胺投入到有機溶劑中，使十八胺完全溶解得溶液；(3)分別將嗎啉、烏洛托品、硫脲、乙酰胺投入到步驟(2)得到的溶液中，加水溶解并稀釋至固定體積即得所述的成膜緩蝕劑。
5.根據權利要求4所述的成膜緩蝕劑的制備方法，其特征在于，還包括步驟(4)調節成膜緩蝕劑的PH 用氨水溶液調節成膜緩蝕劑的pH值至9. 4。
6.根據權利要求4所述的成膜緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述步驟C3)中先將嗎啉加水配制成10g/L的嗎啉溶液再投入到步驟O)的溶液中。
全文摘要
本發明公開了一種熱力發電廠停爐保護成膜緩蝕劑及其制備方法，該緩蝕劑的組成為40～50mg/L十八胺、45～50mg/L嗎啉、25～30mg/L烏洛托品、20～25mg/L硫脲、25～40mg/L乙酰胺、5mL/L有機溶劑，其余為水。通過將固體十八胺溶解于有機溶劑后，再加入嗎啉、烏洛托品、硫脲和乙酰胺并用水溶解稀釋配成緩蝕劑。該緩蝕劑成膜效果好，在室溫下水溶性好，十八胺不會在水汽系統的低溫區段凝結析出堵塞管道，并且可通過給水加氨泵投加進水汽系統，加藥方式簡單，操作簡便，在水汽系統中循環時不產生低分子有機酸等對系統有害物質，安全可靠。
文檔編號C23F11/16GK102517589SQ20111045227
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者付強, 劉世念, 盧國華, 曹順安, 胡新榮, 蘇偉, 范圣平, 錢藝華, 魏增福 申請人:廣東電網公司電力科學研究院