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CN116814304A - 一种用于trt的专用阻垢剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于trt的专用阻垢剂及其制备方法和应用 Download PDF

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CN116814304A
CN116814304A CN202310897507.0A CN202310897507A CN116814304A CN 116814304 A CN116814304 A CN 116814304A CN 202310897507 A CN202310897507 A CN 202310897507A CN 116814304 A CN116814304 A CN 116814304A
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李振华
杨涛
卢思聪
凌园平
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Fujian Feien New Material Technology Co ltd
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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Abstract

本发明属于阻垢剂技术领域，本发明公开了一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂及其制备方法和应用。本发明制备的专用阻垢剂由1‑丁基‑3‑甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、氨基酸离子液体、N‑甲基二乙醇胺、植物提取物等原料组成，在本发明制备的阻垢剂的作用下，不仅能够迅速TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上的沉积垢，而且还可阻止TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上积盐和粉尘的生成，同时在TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上表面附着一层保护膜，降低高炉煤气中的酸性气体对TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)的腐蚀。

Description

一种用于TRT的专用阻垢剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及阻垢剂技术领域，尤其涉及一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂及其制备方法和应用。
背景技术
TRT是Blast Furnace Top GasPressure Recovery Turbine Unit的缩写，中文全称为高炉煤气余压透平发电装置。主要用于对高炉冶炼过程中产生的副产品(高炉煤气)所具有的压力能和热能的回收,一般可回收高炉鼓风机所需能量的30％-50％,经济效益十分显著,是钢铁企业推广的节能环保装置。
高炉干法除尘系统可以充分保留高炉煤气所具有的压力能和热能,具有除尘效率高、节水、节电、煤气质量好等特点,经济效益显著,已成为当代炼铁一项很普及的技术。高炉煤气除尘系统由湿法改为干法后,TRT发电量明显提高,平均提高20％～50％,经济效益显著。
随着高炉炼铁富氧喷煤技术、烧结矿喷氯化钙溶液技术、干法除尘技术在冶金行业中的应用，经干法除尘后的高炉煤气仍含有水分及少量盐杂质。在煤气进入透平膨胀做功后,温度会逐渐降低,当低于水气的露点时就有凝结水形成,这时煤气中的一些复杂成分如NH4Cl等在透平排气温度低于其化合产物露点(80～90℃)以下遇水及粉尘时,会以固体形态析出并附着在透平机的动静叶片和机壳内壁上,日积月累就形成坚固的垢层,类似熔岩的形成。经过测定该垢层，主要成分是氯化氨(NH4Cl)与灰的结晶,还含有其他微量无机盐成分。在机组运行过程中随着垢层的不断集结和局部脱落,透平转子动平衡破坏,引起振动超标而报警停机。所以必须定期的人工除垢，基本上每一到两个月就需打开透平机清理一次，不仅增加的机组维护工作量，还浪费了大量的高炉煤气余压能，带来巨大的经济损失；除此之外，高炉煤气中还会产生的多种酸性气体(如：H2 S、HCl、CO2等)。因此最终进TRT机组的为气-汽-固组成的多相流。在煤气进入TRT机组后，因膨胀做功，流速及温度显著下降，煤气中酸性气体溶解在凝结水中在叶片表面形成一层微薄酸性水膜，对叶片表面造成腐蚀破坏。腐蚀后的金属其表面光滑度急剧降低，使腐蚀产物、油污物、粉尘等更容易附着在叶片上。
针对目前最有效的解决方式就是应用阻垢剂，专利CN115181978A公开了一种trt专用阻垢剂，公开的该TRT专用阻垢缓蚀剂包括以下组分：甲基二乙醇胺、咪唑啉、苯扎氯铵、异噻唑啉酮、聚丙烯酸钠、羟基亚乙基二磷酸四钠、苯并三氮唑；专利CN101353581A公开了一种湿式除尘高炉煤气能量回收透平装置专用阻垢剂，制得的阻垢剂由以下物质按重量百分比构成：有机膦酸盐：50－60％，十二烷基二甲基苄基氯化铵：15－20％，消泡剂：10－15％，重蒸水：5％-25％，以及现有市场上成熟的TRT阻垢剂都含有咪唑啉或有机磷酸盐等有机物。当在TRT入口温度显著降低的情况下，此类有机物进入前端煤气管道，伴随着煤气膨胀做功，高炉煤气温度进一步降低后，大分子有机物本身难以汽化加之温度降低流动性也随之变差，很容易粘连在TRT动叶片，反而导致机组主轴振动值不断增大、缩短机组的运行周期。
综上所述，为保证现场TRT装置平稳运行，延长TRT装置的使用寿命，降低钢铁企业运行的成本，急需开发一种适用于高炉煤气出口温度显著降低工况下的阻垢剂。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂及其制备方法和应用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂由1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、氨基酸离子液体、N-甲基二乙醇胺、植物提取物、硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠、甲醇和水组成。
本发明进一步技术方案中，所述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂按重量份数计：1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺5-10份、氨基酸离子液体1-5份、N-甲基二乙醇胺1-5份、植物提取物1-3份、硫酸锌4-5份、乙酰水杨酸2-5份、葡萄糖酸钠3-5份、单异丙醇胺1-4份、甲醇20-25份以及适量水。
本发明进一步技术方案中，所述植物提取物为西番莲皮提取物、龙脑提取物中的一种或两组组合。
本发明进一步技术方案中，所述植物提取物优选为两种组合，西番莲皮提取物、龙脑提取物按重量比1:1进行组合。
本发明进一步技术方案中，所述氨基酸离子液体为四甲基铵甘氨酸或四甲基铵精氨酸。
本发明进一步技术方案中，上述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂的制备方法，各原料按所述重量份数取，包括以下步骤：
S1、将植物提取物加入到甲醇中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌15-20min；
S3、将1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和氨基酸离子液体加入至余量的水，室温下搅拌至直至完全溶解；
S4、将硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠混合后加入至步骤S3得到的溶液中，搅拌5-10min；
S5：将步骤S2和步骤S4得到的溶液混合，室温下继续搅拌40-60min，即得用于TRT装置结垢的专用阻垢剂。
本发明进一步技术方案中，上述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂应用于抑制高炉煤气余压透平发电装置中的酸性气体腐蚀及成盐物质结垢。
本发明进一步技术方案中，所述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂在高炉煤气中加入的浓度为80-130mL/(104m3h)。
经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、一方面，本发明制备的专用阻垢剂解决了目前高炉煤气出口温度降低工况下传统药剂分子量大，难以汽化，粘连在动叶片，导致机组主轴振动值增大、缩短机组的运行周期的问题；另一方面，本发明制备的阻垢剂通过自动加药计量泵进行投加，煤气管线加药口选择在进气装置快切阀后10-15米处，喷入的药剂在雾化喷头作用下雾化进入煤气管道中，并在煤气温度的作用下迅速气化并在煤气流动过程中与煤气混合进入TRT装置内，在该药剂的作用下，不仅能够迅速TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上的沉积垢，而且还可阻止TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上积盐和粉尘的生成，同时在TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上表面附着一层保护膜，将叶片与外界隔开，降低煤气中的酸性气体对TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)的腐蚀，起到保护叶片的作用。不仅保证了设备的连续运行稳定性，同时满足了降低设备检修次数的要求。
2、本发明制备的专用阻垢剂配方中，其中，1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、N-甲基二乙醇胺捕捉、吸收高炉煤气中的酸性气体，不仅有利于维持单异丙醇胺与氯化铵接触界面为碱性环境，碱性环境下更有利于阻垢；而且对TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上因酸性气体腐蚀具有一定缓蚀作用，同时加入的氨基酸离子液体能够进一步对N-甲基二乙醇胺的活性具有促进作用，能够更好的对高炉煤气中的产生的如：H2S、HCl、CO2等具有捕捉、吸收作用，进一步，降低煤气中的酸性气体的腐蚀。
3、本发明制备的专用阻垢剂配方中，还加入了硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠，当本发明制备的专用阻垢剂通过自动加药计量泵投加入时，配方中的乙酰水杨酸具有一个具有富电子氧原子和π电子的平面结构，能够吸附在TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上，阻挡TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上的活性位点防止在酸性环境中的腐蚀；葡萄糖酸钠中的羧基能够和沉积物中的不溶性残渣中的铁在阳极发生相互螯合形成沉淀膜均匀吸附在TRT装置(静叶、动叶及内部机壳表面)上形成一层保护膜；而锌离子则在阴极部位形成沉淀膜而起到缓蚀作用；三者配合更好的起到一个缓蚀的作用。
4、本发明配方中还加入了西番莲皮提取物、龙脑提取物作为缓蚀系统的辅助，进一步，对TRT内部装置中的叶片进行保护，防止酸进行腐蚀，而延长设备使用寿命。
具体实施方式
本发明公开了一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，该专用阻垢剂由1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、氨基酸离子液体、N-甲基二乙醇胺、植物提取物、硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠、甲醇和水组成，其中，按重量份数计：1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺5-10份、氨基酸离子液体1-5份、N-甲基二乙醇胺1-5份、植物提取物1-3份、硫酸锌4-5份、乙酰水杨酸2-5份、葡萄糖酸钠3-5份、单异丙醇胺1-4份、甲醇20-25份以及适量的水。
作为1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺的非限制性含量为5份、6份、7份、8份、9份和10份，此处的1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺为咪唑基离子液体，为市售产品。
作为N-甲基二乙醇胺的非限制性含量为1份、2份、3份、4份和5份。
作为氨基酸离子液体的非限制性含量为1份、2份、3份、4份和5份；其中，此处的氨基酸离子液体选自四甲基铵甘氨酸或四甲基铵精氨酸中的一种。
作为植物提取物的非限制性含量为1份、1.5份、2份、2.5份和3份；其中，所述植物提取物优选为两种组合，西番莲皮提取物、龙脑提取物按重量比1:1进行组合。
西番莲(Passiflora edulis)，西番莲科西番莲属，原产于巴西，能散发出石榴、菠萝等多种水果的综合风味，又称百香果。富含维生素、膳食纤维、碳水化合物等营养成分，多酚物质、黄酮类化合物、生物碱等生物活性成分含量也极其丰富，其中，西番莲皮提取物是将新鲜西番莲皮清洗，在130℃的烤箱中干燥，粉碎过100目筛，然后将粉末加入到65份乙醇中，置于35℃的水浴中超声处理100min,过滤，在旋转蒸发器中浓缩，130℃烘干至恒重，即得西番莲皮提取物。龙骨草又名霸王鞭，霸王鞭Euphorbia royleana Boiss.为大戟属植物，据记载该植物全株及乳汁入药，具祛风、消炎、解毒之效；研究表明该植物中含有酚性成分、二萜、三萜和甾体等类型的次生代谢产物；龙骨草叶提取物是将新鲜的龙骨草叶清洗后在室温下阴凉处晾干，在用甲醇浸泡48h,在40℃旋转蒸发器中将溶剂减压蒸发,即得龙骨草叶提取物。
作为硫酸锌的非限制性含量为4份、4.5份和5份。
作为乙酰水杨酸的非限制性含量为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份和5份。
作为葡萄糖酸钠的非限制性含量为3份、4份和5份。
作为甲醇的非限制性含量为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份和25份。
作为单异丙醇胺的非限制性含量为1份、2份、3份和4份。
上述，N-甲基二乙醇胺、1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、氨基酸离子液体、硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠、单异丙醇胺、甲醇均为市售产品，均可以通过正规渠道购买得到。
本发明实施例还公开了用于TRT装置结垢的专用阻垢剂的制备方法，各原料按所述重量份数取，包括以下步骤：
S1、将植物提取物加入到甲醇中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌15-20min；
S3、将1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和氨基酸离子液体加入至余量的水，室温下搅拌至直至完全溶解；
S4、将硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠混合后加入至步骤S3得到的溶液中，搅拌5-10min；
S5：将步骤S2和步骤S4得到的溶液混合，室温下继续搅拌40-60min，即得用于TRT装置结垢的专用阻垢剂。
本发明实施例制备的用于TRT装置结垢的专用阻垢剂应用于抑制高炉煤气余压透平发电装置中的酸性气体腐蚀及成盐物质结垢。
本发明实施例制备的用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，在高炉煤气中加入的浓度在80-130mL/(104m3h)。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例1至实施例3中所述的植物提取物优选为两种组合，西番莲皮提取物、龙脑提取物按重量比1:1进行组合。
实施例1
一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，按重量份数计：
上述实施例1用于TRT装置结垢的专用阻垢剂的制备方法，包括以下步骤，所述原料按重量份数计：
S1、将植物提取物加入到甲醇中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌15min；
S3、将1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和氨基酸离子液体加入至余量的水，室温下搅拌至直至完全溶解；
S4、将硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠混合后加入至步骤S3得到的溶液中，搅拌5min；
S5：将步骤S2和步骤S4得到的溶液混合，室温下继续搅拌40min，即得用于TRT装置结垢的专用阻垢剂。
实施例2
一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，按重量份数计：
上述实施例2用于TRT装置结垢的专用阻垢剂的制备方法，包括以下步骤，所述原料按重量份数计：
S1、将植物提取物加入到甲醇中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌20min；
S3、将1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和氨基酸离子液体加入至余量的水，室温下搅拌至直至完全溶解；
S4、将硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠混合后加入至步骤S3得到的溶液中，搅拌10min；
S5：将步骤S2和步骤S4得到的溶液混合，室温下继续搅拌60min，即得用于TRT装置结垢的专用阻垢剂。
某燃气厂高压发电机组于2019年12月正式投入正式运行，至2021年1月，TRT机组进行解体清灰检修已达9次之多,平均不足3个月就需进行一次清灰检修(多为叶片.包括动、静叶片积灰影响转子平衡)，2021年4月份静叶喷雾水泵变频调速系统修复，并对水嘴进行了扩孔更换，将水压升至6kg/cm2.将水量增加到11-13th水平，由于振动上升,再次进行开盖检修,发现叶片积灰状况，将实施例2制备的用于TRT装置结垢的专用阻垢剂通过自动加药计量泵进行投加，其加药量为100mL/(104m3h)煤气，煤气管线加药口选择在进气装置快切阀后10-15米处，喷入的药剂在雾化喷头作用下雾化进入煤气管道中，并在煤气温度的作用下迅速气化并在煤气流动过程中与煤气混合进入TRT装置内，在该药剂的作用下，叶片上的结垢被完全分解，并且TRT装置运行3个月后，机组主轴振动值依旧平稳，机组动静叶片上附着吸附膜，且叶片未发生明显酸蚀和结垢现象；TRT装置运行10个月后仍然能够保持较好的缓蚀阻垢效果。
实施例3
一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，按重量份数计：
上述实施例3用于TRT装置结垢的专用阻垢剂的制备方法，包括以下步骤，所述原料按重量份数计：
S1、将植物提取物加入到甲醇中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌18min；
S3、将1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和氨基酸离子液体加入至余量的水，室温下搅拌至直至完全溶解；
S4、将硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠混合后加入至步骤S3得到的溶液中，搅拌7min；
S5：将步骤S2和步骤S4得到的溶液混合，室温下继续搅拌50min，即得用于TRT装置结垢的专用阻垢剂。
将本实施例3制备专用阻垢剂用于某钢厂TRT装置内，该装置发现内壁附着有白色的结晶物，装置内积盐严重，通过自动加药计量泵进行投加，其加药量为120mL/(104m3h)煤气，煤气管线加药口选择在进气装置快切阀后10-15米处，喷入的药剂在雾化喷头作用下雾化进入煤气管道中，并在煤气温度的作用下迅速气化并在煤气流动过程中与煤气混合进入TRT装置内，在该药剂的作用下，叶片表面的老垢迅速脱落，并且TRT装置运行6个月后，机组主轴振动值依旧平稳，机组动静叶片上附着吸附膜，且叶片未发生明显酸蚀和结垢现象；TRT装置运行18个月后仍然能够保持良好的缓蚀阻垢效果。
实施例4
将上述实施例1-3制备的用于TRT装置结垢的专用阻垢剂应用于抑制高炉煤气余压透平发电装置中的酸性气体腐蚀及成盐物质结垢。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，其特征在于：由1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、氨基酸离子液体、N-甲基二乙醇胺、植物提取物、硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠、甲醇和水组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，其特征在于：按重量份数计：1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺5-10份、氨基酸离子液体1-5份、N-甲基二乙醇胺1-5份、植物提取物1-3份、硫酸锌4-5份、乙酰水杨酸2-5份、葡萄糖酸钠3-5份、单异丙醇胺1-4份、甲醇20-25份以及适量水。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，其特征在于：所述植物提取物为西番莲皮提取物、龙脑提取物中的一种或两组组合。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，其特征在于：所述植物提取物优选为两种组合，西番莲皮提取物、龙脑提取物按重量比1:1进行组合。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，其特征在于：所述氨基酸离子液体为四甲基铵甘氨酸或四甲基铵精氨酸。
6.权利要求1-5中任一项所述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：各原料按所述重量份数取，
S1、将植物提取物加入到甲醇中，室温下搅拌，直至完全溶解；
S2、将N-甲基二乙醇胺、单异丙醇胺加入至步骤S1得到的溶液中，室温下搅拌15-20min；
S3、将1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和氨基酸离子液体加入至余量的水，室温下搅拌至直至完全溶解；
S4、将硫酸锌、乙酰水杨酸、葡萄糖酸钠混合后加入至步骤S3得到的溶液中，搅拌5-10min；
S5：将步骤S2和步骤S4得到的溶液混合，室温下继续搅拌40-60min，即得用于TRT装置结垢的专用阻垢剂。
7.一种如权利要求1-5中任一项所述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂的应用，其特征在于，所述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂应用于抑制高炉煤气余压透平发电装置中的酸性气体腐蚀及成盐物质结垢。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于TRT装置结垢的专用阻垢剂，其特征在于：所述用于TRT装置结垢的专用阻垢剂在高炉煤气中加入的浓度为80-130mL/(104m3h)。
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