способ очистки наружной поверхности из алюминия и алюминиевых сплавов аппаратов воздушного охлаждения

Классы МПК:F28G9/00 Очистка смыванием или промыванием, например химическими растворителями
B08B3/02 с помощью струй под давлением или распылением 
C23G1/12 легкие металлы 
Патентообладатель(и):Басаков Евгений Иванович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-11-20
публикация патента:

Изобретение относится к очистке наружной поверхности из алюминия и алюминиевых сплавов аппаратов воздушного охлаждения (далее - АВО). Способ включает обработку поверхности моющим средством и промывку водой, при этом очистку осуществляют в три этапа, на первом и третьем этапах осуществляют струйную промывку поверхности нагретой водой или смесью воды с водяным паром при давлении струи 20-150 бар, а на втором этапе осуществляют струйную обработку поверхности 0,25-1,5% водным раствором кислотного моющего средства, нагретым до температуры 20-60°C с давлением струи 20-150 бар с выдержкой в течение 10-30 минут. В способе используют моющее средство, содержащее компоненты при следующем соотношении, мас.%: ортофосфорная кислота 20,0-25,0, азотная кислота 8,0-15,0, оксиэтилидендифосфоновая кислота 2,0-4,5, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,05-0,11, вода до 100. На первом и третьем этапах проводят струйную промывку поверхности водой, нагретой до температуры 20-100°C, или смесью воды с водяным паром, нагретой до температуры 100-155°C. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки проблемных наружных поверхностей теплообменников, в частности поверхностей, расположенных между ребрами теплообменников, особенно для АВО с высоким коэффициентом оребрения труб и 4-, 6- и 8-рядными по расположению теплообменных труб. 2 з.п. ф-лы, 6 пр.

Формула изобретения

1. Способ очистки наружной поверхности из алюминия и алюминиевых сплавов аппаратов воздушного охлаждения, включающий обработку поверхности моющим средством и промывку водой, отличающийся тем, что очистку осуществляют в три этапа, при этом на первом и третьем этапах осуществляют струйную промывку поверхности нагретой водой или смесью воды с водяным паром при давлении струи 20-150 бар, а на втором этапе осуществляют струйную обработку поверхности 0,25-1,5% водным раствором кислотного моющего средства, нагретым до температуры 20-60°C с давлением струи 20-150 бар с выдержкой в течение 10-30 минут, при следующем соотношении компонентов моющего средства, мас.%: ортофосфорная кислота 20,0-25,0, азотная кислота 8,0-15,0, оксиэтилидендифосфоновая кислота 2,0-4,5, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,05-0,11, вода до 100.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первом и третьем этапах проводят струйную промывку поверхности водой, нагретой до температуры 20-100°C.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первом и третьем этапах проводят струйную промывку поверхности смесью воды с водяным паром, нагретой до температуры 100-155°C.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам для очистки наружной поверхности из алюминия и алюминиевых сплавов аппаратов воздушного охлаждения (далее - АВО). АВО общего назначения относятся к теплообменному оборудованию и предназначены для охлаждения газов и жидкостей, конденсирования паровых и парожидкостных средств в технологических процессах химической, нефтехимической; нефтеперерабатывающей, нефтяной и газовой отраслей промышленности. В АВО охлаждаемый технологический продукт движется внутри биметаллических оребренных труб; передавая через их стенки теплоту охлаждающему агенту. Наружную поверхность биметаллических оребренных труб изготавливают из алюминия и алюминиевых сплавов. В качестве охлаждающего агента используется атмосферный воздух. АВО изготавливаются с теплообменными секциями рабочим давлением от 0,6 до 10 МПа (от 6 до 100 кгс/см 2), от одноходовых до 8-ходовых, 4-, 6- и 8-рядными по расположению теплообменных труб в секциях. С увеличением рядности расположения теплообменных труб увеличивается сложность очистки наружной поверхности АВО. Другим фактором, усложняющим очистку, является коэффициент оребрения труб (отношение полной наружной поверхности, включая и ребра, к поверхности такой же длины гладкой трубы). АВО выпускают с коэффициентами оребрения труб: 9; 14,6; 20. Возрастающие требования потребителей данной продукции к надежности и эффективности АВО могут найти свое решение в предлагаемом способе.

Известен гидродинамический способ очистки теплообменников под давлением смесью, состоящей из моющего кислотного раствора и абразивной примеси в виде кварцевого песка (Патент на изобретение РФ № 2366881). Применение этого способа ограничено возможной высокой степенью износа поверхности из алюминия и алюминиевых сплавов, а также возможным забиванием кварцевым песком поверхностей между ребрами.

Известен способ очистки поверхности изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, включающий промывку поверхности водой и контактирование поверхности с чистящим составом при достаточной температуре и в течение достаточного периода времени для очистки (Патент на изобретение РФ № 2359070). При этом поверхность изделий, в основном контейнеры и емкости из алюминия и алюминиевых сплавов после изготовления путем волочения и формования, подвергают контакту с чистящим составом при температуре от 15,6°C до 82,2°C, наиболее предпочтительно при высокой температуре. Известный способ не обеспечит эффективную очистку изделий с высокой степенью оребренной поверхностью, таких как АВО.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка технологии очистки и моющего состава, применяемого в способе, позволяющие в совокупности обеспечить высокое качество очистки изделий с высокой степенью оребренной поверхностью, таких как АВО.

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки проблемных наружных поверхностей теплообменников, в частности поверхностей, расположенных между ребрами теплообменников, особенно для АВО с высоким коэффициентом оребрения труб и 4-, 6- и 8-рядными по расположению теплообменных труб.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки наружной поверхности из алюминия и алюминиевых сплавов аппаратов воздушного охлаждения, включающем обработку поверхности моющим средством и промывку водой, согласно изобретению очистку осуществляют в три этапа, при этом на первом и третьем этапах осуществляют струйную промывку поверхности нагретой водой или смесью воды с водяным паром при давлении струи 20-150 бар, а на втором этапе осуществляют струйную обработку поверхности 0,25-1,5% водным раствором кислотного моющего средства, нагретым до температуры 20-60°C с давлением струи 20-150 бар с выдержкой в течение 10-30 минут, при следующем соотношении компонентов моющего средства, мас.%: ортофосфорная кислота 20,0-25,0, азотная кислота 8,0-15,0, оксиэтилидендифосфоновая кислота 2,0-4,5, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,05-0,11, вода до 100.

В способе на первом и третьем этапах проводят струйную промывку поверхности водой, нагретой до температуры 20-100°C.

В способе на первом и третьем этапах проводят струйную промывку поверхности смесью воды с водяным паром, нагретой до температуры 100-155°C.

Первый этап струйной промывки поверхности водой, нагретой до температуры 20-100°C, или смесью воды с водяным паром, нагретой до температуры 100-155°C с давлением струи 20-150 бар, обеспечивает смывку легко удаляемых отложений, обеспечивает проводимую на втором этапе проходимость между рядами оребрения раствора кислотного моющего средства. Кроме этого струйная промывка поверхности горячей водой или смесью воды с водяным паром обеспечивает последующее эффективное взаимодействие раствора кислотного моющего средства с трудно удаляемыми отложениями. Струйная промывка поверхности на третьем этапе водой, нагретой до температуры 20-100°C, или смесью воды с водяным паром, нагретой до температуры 100-155°C с давлением струи 20-150 бар, обеспечивает полное удаление кислотного моющего средства, тем самым исключает возможность последующего воздействия кислотного моющего средства на поверхность теплообменника.

Для приготовления моющего средства используют концентрированную ортофосфорную и азотную кислоты, выпускаемые промышленностью; оксиэтилированные алкилфенолы в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества (эмульгатора) преимущественно марок ОП-7 и ОП-10; оксиэтилидендифосфоновая кислота или ее натриевая соль служит комплексообразователем. Комплексообразователь является ингибитором коррозии для кислой среды, его введение в указанном пределе поддерживает кислотность среды не ниже pH 4,0. Рабочие растворы средства готовят в виде 0,25-1,5%-ных водных растворов средства в зависимости от сложности загрязнения поверхности. Концентрированные составы (1-1,5%) используют для обработки более загрязненных внешних поверхностей, а также в зависимости от коэффициента оребрения труб и рядности их расположения.

Для осуществления предлагаемого способа в приведенных ниже примерах были использованы аппараты высокого давления Karcher HDC 695 М Есо, имеющие следующие характеристики: производительность - 800 л/час; рабочее давление - до 150 бар; подогрев воды до 155°C.

Опробование предлагаемого способа проводили на шести модификациях аппаратов воздушного охлаждения зигзагообразных (общие технические условия по ГОСТ Р 51364-99) с коэффициентами оребрения труб: 9; 14,6; 20 и 4-, 6- и 8-рядными по расположению теплообменных труб. Вначале проводили визуальный осмотр, затем пробовалась струя с наименьшей температурой и давлением с постоянным увеличением этих параметров, и выбирался оптимальный вариант по температуре и давлению. Эффективность очистки определяли по изменению разности температур на входе и выходе из АВО до очистки и после очистки.

Пример 1. Очистке подвергался аппарат АВЗ-9-4 с коэффициентом оребрения труб 9 и 4-рядным по расположению теплообменных труб. Аппарат АВЗ-9-4 был установлен на открытой площадке. Температура окружающего воздуха 24°C, температура на поверхности аппарата 35°C. На первом и третьем этапах проводили струйную промывку поверхности водой, нагретой до температуры 50°C с давлением струи 50 бар. На втором этапе проводили струйную обработку поверхности 1,0% водным раствором моющего средства, нагретым до температуры 30°C с давлением струи 50 бар с выдержкой времени 15 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 20,0; азотная кислота 10,0; оксиэтилидендифосфоновая кислота 2,0; неионогенное поверхностно-активное вещество (ОП-7) 0,05; вода до 100. Визуальный осмотр показал, что на поверхности АВО сохранились незначительные остатки твердых отложений. Остатков кислой среды на поверхности не обнаружено. Разность температур на входе и выходе из АВО до очистки составляла 75°C. Разность температур на входе и выходе из АВО после очистки составляла 91°C.

Пример 2. Очистке подвергался аппарат АВЗ-9-8 с коэффициентом оребрения труб 9 и 8-рядным по расположению теплообменных труб. Аппарат АВЗ-9-8 был установлен на открытой площадке. Температура окружающего воздуха 26°C, температура на поверхности аппарата 39°C. На первом и третьем этапах проводили струйную промывку поверхности водой, нагретой до температуры 70°C с давлением струи 80 бар. На втором этапе проводили струйную обработку поверхности 1,0% водным раствором моющего средства, нагретым до температуры 30°C с давлением струи 80 бар с выдержкой времени 20 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 22,0; азотная кислота 12,0; оксиэтилидендифосфоновая кислота 3,0; неионогенное поверхностно-активное вещество (ОП-7) 0,07; вода до 100. Визуальный осмотр показал, что на поверхности АВО сохранились незначительные остатки твердых отложений. Остатков кислой среды на поверхности не обнаружено. Разность температур на входе и выходе из АВО до очистки составляла 78°C. Разность температур на входе и выходе из АВО после очистки составляла 95°C.

Пример 3. Очистке подвергался аппарат АВЗ-14,6-6 с коэффициентом оребрения труб 14,6 и 6-рядным по расположению теплообменных труб. Аппарат АВЗ-14,6-6 был установлен на открытой площадке. Температура окружающего воздуха 18°C, температура на поверхности аппарата 29°C. На первом и третьем этапах проводили струйную промывку поверхности водой, нагретой до температуры 90°C с давлением струи 100 бар. На втором этапе проводили струйную обработку поверхности 1,2% водным раствором моющего средства, нагретым до температуры 33°C с давлением струи 80 бар с выдержкой времени 23 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 22,0; азотная кислота 12,0; оксиэтилидендифосфоновая кислота 3,0; неионогенное поверхностно-активное вещество (ОП-7) 0,07; вода до 100. Визуальный осмотр показал, что на поверхности АВО сохранились незначительные остатки твердых отложений. Остатков кислой среды на поверхности не обнаружено. Разность температур на входе и выходе из АВО до очистки составляла 74°C. Разность температур на входе и выходе из АВО после очистки составляла 91°C.

Пример 4. Очистке подвергался аппарат АВЗ-14,6-8 с коэффициентом оребрения труб 14,6 и 8-рядным по расположению теплообменных труб. Аппарат АВЗ-14,6-8 был установлен на открытой площадке. Температура окружающего воздуха 28°C, температура на поверхности аппарата 36°C. На первом и третьем этапах проводили струйную промывку поверхности водой, нагретой до температуры 100°C с давлением струи 120 бар. На втором этапе проводили струйную обработку поверхности 1,3% водным раствором моющего средства, нагретым до температуры 40°C с давлением струи 90 бар с выдержкой времени 26 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 23,0; азотная кислота 13,0; оксиэтилидендифосфоновая кислота 3,5; неионогенное поверхностно-активное вещество (ОП-7) 0,09; вода до 100. Визуальный осмотр показал, что на поверхности АВО сохранились незначительные остатки твердых отложений. Остатков кислой среды на поверхности не обнаружено. Разность температур на входе и выходе из АВО до очистки составляла 77°C. Разность температур на входе и выходе из АВО после очистки составляла 92°C.

Пример 5. Очистке подвергался аппарат АВЗ-20-6 с коэффициентом оребрения труб 20 и 6-рядным по расположению теплообменных труб. Аппарат АВЗ-20-6 был установлен на открытой площадке. Температура окружающего воздуха 13°C, температура на поверхности аппарата 22°C. На первом и третьем этапах проводили струйную промывку поверхности смесью воды с водяным паром, нагретой до температуры 115°C с давлением струи 115 бар. На втором этапе проводили струйную обработку поверхности 1,3% водным раствором моющего средства, нагретым до температуры 44°C с давлением струи 90 бар с выдержкой времени 27 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 24,0; азотная кислота 13,0; оксиэтилидендифосфоновая кислота 3,5; неионогенное поверхностно-активное вещество (ОП-7) 0,09; вода до 100. Визуальный осмотр показал, что на поверхности АВО сохранились незначительные остатки твердых отложений. Остатков кислой среды на поверхности не обнаружено. Разность температур на входе и выходе из АВО до очистки составляла 73°C. Разность температур на входе и выходе из АВО после очистки составляла 88°C.

Пример 6. Очистке подвергался аппарат АВЗ-20-8 с коэффициентом оребрения труб 20 и 8-рядным по расположению теплообменных труб. Аппарат АВЗ-20-8 был установлен на открытой площадке. Температура окружающего воздуха 23°C, температура на поверхности аппарата 32°C. На первом и третьем этапах проводили струйную промывку поверхности смесью воды с водяным паром нагретой до температуры 145°C с давлением струи 145 бар. На втором этапе проводили струйную обработку поверхности 1,5% водным раствором моющего средства, нагретым до температуры 47°C с давлением струи 90 бар с выдержкой времени 30 мин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 25,0; азотная кислота 15,0; оксиэтилидендифосфоновая кислота 4,5; неионогенное поверхностно-активное вещество (ОП-7) 0,11; вода до 100. Визуальный осмотр показал, что на поверхности АВО сохранились незначительные остатки твердых отложений. Остатков кислой среды на поверхности не обнаружено. Разность температур на входе и выходе из АВО до очистки составляла 78°C. Разность температур на входе и выходе из АВО после очистки составляла 98°C.

Вывод. С увеличением коэффициента оребрения труб и рядности по расположению теплообменных труб в секциях выявляется необходимость повышения концентраций компонентов моющего средства, увеличения температуры и давления при струйной обработке поверхности на всех этапах осуществления способа. Показано, что на температуру и давление при струйной обработке поверхности также влияют температура окружающего воздуха и температура на поверхности аппарата. Вместе с тем превышение концентраций при минимальных коэффициентах оребрения труб и рядности по расположению теплообменных труб не способствует значительному улучшению технико-экономических показателей, а лишь ведет к увеличению расхода реагентов.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2520839

patent-2520839.pdf

Класс F28G9/00 Очистка смыванием или промыванием, например химическими растворителями

способ очистки теплообменника от карбонатных отложений -  патент 2528776 (20.09.2014)
способ очистки теплообменников на пункте подогрева нефти от парафиновых отложений -  патент 2527797 (10.09.2014)
способ очистки и пассивации внутренней поверхности котельных труб с последовательным воздействием химического реагента и водокислородной смеси -  патент 2525036 (10.08.2014)
способ эксплуатационной очистки и пассивации внутренней поверхности котельных труб энергетического барабанного котла и способ эксплутационной очистки и пассивации внутренней поверхности котельных труб энергетического котла-утилизатора парогазовой установки (варианты) -  патент 2525033 (10.08.2014)
устройство для проверки герметичности, промывки и определения теплоотдачи автомобильных радиаторов -  патент 2520786 (27.06.2014)
промывочная жидкость для борьбы с отложениями и продления срока службы трубопроводов систем отопления (варианты) -  патент 2518094 (10.06.2014)
способ паро-химической очистки и пассивации внутренних поверхностей теплообменных труб -  патент 2514569 (27.04.2014)
способ очистки от минеральных, биологических, органических отложений и система для его осуществления -  патент 2476804 (27.02.2013)
способ удаления отложений, содержащих магнетит и медь, из контейнеров промышленных и электроэнергетических установок -  патент 2453636 (20.06.2012)
способ удаления накипи из теплообменного оборудования -  патент 2449234 (27.04.2012)

Класс B08B3/02 с помощью струй под давлением или распылением 

головка для мойки поверхностей и устройство для мойки поверхностей -  патент 2527986 (10.09.2014)
способ гидрокавитационной очистки поверхности и устройство для его осуществления -  патент 2524603 (27.07.2014)
устройство для гидрокавитационной очистки поверхностей под водой -  патент 2522793 (20.07.2014)
устройство для очистки и сушки прокатных клетей -  патент 2519846 (20.06.2014)
установка для дезактивации трубопроводов и их очистки от отложений -  патент 2507013 (20.02.2014)
способ гидрокавитационного эрозионного разрушения естественных и искусственных препятствий и комплекс для его осуществления -  патент 2505658 (27.01.2014)
головка для мойки поверхностей -  патент 2503510 (10.01.2014)
способ и чистящее оборудование для чистки поверхностей ниже уровня воды -  патент 2498868 (20.11.2013)
способ чистки оборудования от порошкообразного взрывчатого вещества -  патент 2482929 (27.05.2013)
установка сбора стока при мойке двигателя -  патент 2461432 (20.09.2012)

Класс C23G1/12 легкие металлы 

Наверх