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羧乙基硫代丁二酸的合成及以其为主鳌合剂的新型除垢剂的研究

羧乙基硫代丁二酸的合成及以其为主鳌合剂的新型除垢剂的研究

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作者：刘克杰四川大学

学位级别：硕士

许多工农业生产和日常生活中广泛使用的水换热设备，如换热器、采暖系统、锅炉、机动车辆水箱等，90％以上都存在着不同程度的污垢问题。换热设备污垢降低了设备换热效率，增加了流动阻力，由此造成了一系列的经济损失。由于换热设备污... 详细信息

许多工农业生产和日常生活中广泛使用的水换热设备，如换热器、采暖系统、锅炉、机动车辆水箱等，90％以上都存在着不同程度的污垢问题。换热设备污垢降低了设备换热效率，增加了流动阻力，由此造成了一系列的经济损失。由于换热设备污垢是在动量、热量、质量传递同时存在的多相流动过程中形成的，其影响因素众多，往往涉及流体力学、传热学、化学反应、甚至化工动力学、胶体化学、统计力学乃至表面化学等多学科的基础理论知识，这使得换热设备污垢形成及其清除的机理十分复杂，给研究工作带来了很大困难。迄今为止，这方面虽然取得了一些可喜的进展，但离预期目标仍相当遥远，换热壁面的污垢仍然是传热学中未真正解决的主要问题之一。络合剂清洗法是一种很好的除垢方法，具有反应条件温和，操作方便，对设备无腐蚀，适用面较广泛的优点。但对于目前常用的络合剂清洗剂，一般都存在清洗能力不强的弊端，且很多存在清洗液降解困难的问题，造成环境污染，应用有限。本课题的目标在于研制一种新型的络合剂清洗剂，旨在应用方面有所突破。本文首先采用三种不同的合成路线合成用以制备新型螯合剂羧乙基硫代丁二酸的中间体β-巯基丙酸。①丙烯腈～硫脲路线②丙烯腈～硫氢化钠路线③丙烯腈～硫氢化钠～硫磺路线。对每一条路线的反应原理，反应条件，反应的可操作性都进行了深入的优化筛选实验，并得到最佳结果。通过对结果的比较分析得到最佳的合成路线，即丙烯腈～硫氢化钠～硫磺路线，此方法使产物收率显著提高，达到83％以上，而且没有明显的工业放大瓶颈，产业化价值优势明显，是一条切实可行的工艺路线。然后利用中间体β-巯基丙酸合成螯合剂羧乙基硫代丁二酸。通过技术改进和对反应条件的优化，确定了最佳工艺条件。此工艺方法得到的产品经结构鉴定和纯度测试，结构式完全正确，含量可达99％以上。这是一条切实可行的产业化工艺路线。最后用单因素实验和正交实验方法结合进行除垢剂的复配筛选，对结果进行定量分析和数据统计处理，找出理想的除垢剂配方。用单因素实验方法对螯合剂，阻垢分散剂，缓蚀剂，钝化剂等配方组分进行筛选，确定主螯合剂，次螯合剂和其它助剂，并研究它们的作用机理;用正交实验方法考查除垢剂各组分的含量对除垢效果的影响，确定最佳的除垢剂配方;然后再考查反应温度，反应时间对除垢效果的影响，确定最佳的除垢工艺条件。本文的研究成果是目前较提倡的以羟基乙酸为主螯合剂的络合清洗剂的升级换代产品。此除垢剂具有对工业普通水侧污垢去除能力强，对设备无腐蚀，可在生产期间在线运行清洗，清洗液的生物降解能力强，废水处理负荷小，环境友好的特点，适宜推广应用。

关键词：络合除垢剂 β-巯基丙酸羧乙基硫代丁二酸普通水侧污垢换热设备

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