[发明专利]一种硫酸钙垢化学清洗剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工的清洗剂领域，更进一步说，涉及一种硫酸钙垢化学清洗剂、制备方法及应用。

背景技术

只要使用水，结垢现象就会发生，这已是人们长期生产、生活经验的总结。通常，水垢按组成中阴离子的类型主要可分为碳酸盐垢、硫酸盐垢和硅酸盐垢等三大类。其中硫酸盐垢和硅酸盐垢属酸难溶垢，常规酸洗的除垢措施很难奏效，必须采用特殊技术清除。为了保障生产生活的安全顺利，工业与民用领域每年都在清防垢上投入大量的财力和物力。

水垢的生成原因多种多样，总体而言，水中成垢离子由于温度、压力变化或新流体、新成分的加入而导致原有的物理化学平衡发生移动，导致垢的产生。例如，在锅炉中生成的水垢，导致受热面传热情况变坏，增加燃料消耗并加重腐蚀；在各种水净化、水处理设施中生成的水垢，会降低水处理能力，增加能耗；在石油工业的井下管柱、采出水处理集输系统，以及油藏内部都会发生结垢现象，使井下管柱、工具、回注水系统和油藏内部也常发生由于结垢而引起的堵塞。

为减少水垢对管线、设备的损害，保持工作效率和节能降耗，必须对各种情况下不同垢具有高效清除的措施。一般来说，碳酸盐垢易被酸化去除，而硫酸盐垢用酸洗方法很难去除，目前常用的清除方法有机械法和化学法。机械法除垢是利用钻头工具、专用设备和水力冲击等方法除垢，其应用范围受到很大局限。化学法除垢具有施工简单、除垢彻底、对除垢设备无损伤、成功率高的优点。由于钙离子是各种水体中最常见的成垢离子，因此在硫酸盐垢中，最常见的是硫酸钙，开发针对硫酸钙的专用化学清洗剂具有重要的实用价值

对硫酸钙垢进行化学清洗，目前采用的方法有使用螯合剂(EDTA)、防垢剂等药剂增溶或用强碱将硫酸钙在高温下转变为氢氧化钙或碳酸钙而用酸除去。如，以10％HEDP、0.05％JFC、5％助溶剂、0.06％非离子PAM，用苛性钠调节pH到7后，制成硫酸钙清洗剂用于除垢(CN 101955863A)。二步法清垢方面，朱峰申请了先用碳酸盐或碳酸氢盐浸泡滤板上的结晶硫酸钙，然后再用盐酸或硝酸清洗的方法(CN 101658746A)。

由于硫酸钙垢极难除去，对工业生产和人民生活影响很大，因此相关除垢方法的文献报道较多，例如：文献“碱-酸”两步法对硫酸钙水垢的化学清洗方法(潘高峰，金哲，戴传波.两步法清洗硫酸钙水垢的研究[J].吉林化工学院学报，1998，15(3)：25-27)，首先采用碳酸钠溶液在60℃下转化硫酸钙垢为碳酸钙，再用盐酸溶解除去。

文献(马广彦，徐振峰.油田集输系统与井下采油工具难溶垢的化学清除技术[J].化学清洗，1996，12(1)：9-13)报道使用一种含有螯合剂的碱性清垢剂以除去油田集输系统管线和井下管线中的酸难溶垢。

文献(殷捷，刘永刚，陈州鹏，等.输卤管硫酸钙垢清除药剂的研究[J].清洗世界，2010，26(8)：28-31)报道使用20％NaOH溶液，加以JFC、AEP配制一种硫酸钙垢除垢剂，8份除垢剂可除去一份硫酸钙垢。

文献(杨勇平，孙志春，龙国军，等.湿法脱硫系统GGH结垢物清洗技术研究[J].热力发电，2010，39(9)：45-51)报道了利用酸性、碱性清洗剂交替清洗的方式除去火电站湿法烟气脱硫系统中的硫酸钙垢，采用四组酸洗+碱洗+水洗和机械除垢配合，可除去98％以上的水垢。

文献(刘景云.闪蒸海水淡化装置盐水加热器盐垢的化学清洗[J].清洗世界，2005，21(10)：26-28)报道了采用碱煮加酸洗的方式来除去海水淡化装置加热器的盐垢(硫酸钙、镁垢＞50％)，碱煮90℃、20h，酸洗55℃、10h后，结垢基本清除干净。

文献(邓皓，王蓉莎，戴向东，等.两种新型CaSO4除垢剂的试验评价[J].江汉石油学院院报，1995，17(3)：62-66)报道了使用有机胺或有机酸与添加剂配制的两种硫酸钙除垢剂，在60℃、5h条件下，这两种除垢剂对硫酸钙垢的除垢率为40％左右。

文献(胡成亮，葛红江，熊英，等.DGC-1除垢剂的研制[J].油气田地面工程，2004，23(10)：51-52)报道了使用络合剂配制DGC-1除垢剂，并用来清除硫酸钙垢的情况，该剂在20℃下浸泡24h即有较好除垢效果。

专利与文献调研表明，目前使用的硫酸钙垢清除方法，主要可分为转化除垢法和直接溶解法两类：

1)转化除垢法采用氢氧化钠、碳酸钠复合溶液加热到90℃以上蒸煮重垢容器，蒸煮时间在20小时以上，将硫酸钙垢转化为碳酸钙垢，再用盐酸将碳酸钙垢除去。该方法能耗高、操作繁琐，且存在安全隐患。