способ растворения смешанной накипи

Формула изобретения

Способ растворения смешанной накипи путем обработки ее сульфаминовой кислотой, отличающийся тем, что накипь, содержащую 57 - 59% двуокиси кремния, 24 - 30% окиси железа и 7 - 12% органических веществ, обрабатывают составом, полученным добавлением к 10%-ному раствору сульфаминовой кислоты сухих лигносульфонатов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к способам растворения смешанной накипи, состоящей из силикатов, железистых соединений, органических веществ.

Известен способ удаления отложений сульфата кальция путем обработки раствором щелочи (авт. св. N 265003) сначала с концентрацией 35-40%, затем с концентрацией 10-20%, при температуре от -1 до +10^oC, при этом следует выдерживать четкий температурный режим, причем данным способом хорошо растворяются сульфаты кальция и очень сложно растворить силикаты.

Известен способ очистки поверхности теплопередачи от накипи путем обработки их кислотсодержащим агентом (авт. св. N 286617). В качестве кислотсодержащего агента применяют водный конденсат, образующийся при производстве синтетических жирных кислот окислением парафинов кислородом воздуха, но данным способом растворяется накипь, содержащая кальцевые и магниевые отложения и не растворяются силикатные отложения и окись кремния.

Известен способ удаления и предотвращения образования накипи путем обработки ее раствором смеси минеральных кислот - азотной и фосфорной (патент СССР N 317219 1384689/23-26 от 11.12.69), но при данном способе удаления накипи происходит значительная коррозия металла, способ трудоемкий, азотная кислота берется концентрированной, что связано с определенной степенью опасности, растворение происходит медленно и силикатные отложения при этом растворяются не до конца.

Наиболее близким способом удаления смешанной накипи, содержащей более 10% SiO₂ и более 10% органических соединений, является способ, включающий следующие стадии:

- предварительная кислотная промывка ингибированной 4% HCl при t до 70^oC;

- щелочение 2% NaOH при огневом обогреве и t до 200^oC со снижением давления;

- водная промывка до pH8;

- основная кислотная промывка 3,5-6%-ным раствором ингибированной HCl с прибавлением 0,5%-ного раствора уротропина, 1%-ного раствора фтористого натрия (NaF) и 0,2%-ного раствора дикарбоновых кислот;

- дренирование моющего раствора и водная промывка с добавкой в конце ее аммиака до pH 9-10, или щелочение 0,5%-ного раствора NaOH при t 90^oC, или щелочение 2% NaOH при t до 200^oC и огневом обогреве;

- дренирование щелочного раствора в бак;

- пассивация 0,5%-ным раствором метасиликата Na при t 60-80^oC 4-8 ч (Кострикин Ю.М. и др. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 108-109).

Данный способ удаления накипи путем ведения химической промывки трудоемкий: большое количество операций, требующих соблюдения определенного режима температуры, давления, использование дефицитных веществ (NaF, дикарбоновые кислоты), использование большого числа компонентов, растянутость во времени.

В водах Камского водозабора присутствует большое количество соединений кремниевой кислоты - H₂SiO₃. При давлении пара H₂SiO₃ растворяется в нем, причем с повышением давления эта способность увеличивается, и разлагается на воду и диоксид кремния SiO₂, который образует очень труднорастворимое соединение на стенках металла.

Соединения железа, находящиеся в воде в виде растворенных коллоидных взвесей, откладываются на поверхности нагрева и входят в состав накипи. В воде присутствует большое количество органических веществ - потери при прокаливании составляют 7-12%.

Состав накипи, %:

SiO₂ - 57-59

Fe₂O₃ - 24-30

CaO - 7-9

MgO - 5-7

п.п.п. - 7-12

Целью предлагаемого изобретения является наиболее полное растворение смешанной накипи раствором сульфаминовой кислоты, уменьшение числа операций при кислотной промывке, сокращение продолжительности промывки с 7 до 2 ч, отказ от высокотемпературного режима при промывке, удешевление состава.

Указанный результат достигается тем, что в 10%-ный раствор сульфаминовой кислоты в качестве ингибитора и поверхностно-активного вещества введены лигносульфонаты (ТУ 13-028-1036-15-90). Данным раствором осуществляется кислотная промывка без использования предварительной и основной кислотной промывки 4% соляной кислотой, щелочения и подогрева раствора до 95^oC.

Легко растворимы в кислотах карбонатные, карбонатно-железистые, фосфатные отложения; более труднорастворимые - сульфаты и оксиды кальция CaSO₄, CaO, MgO и очень труднорастворимы силикаты CaSiO₃, двуокись кремния SiO₂, магнетиты Fe₃O₄. Преобладающий анион в указанной накипи SiO^-₂² и двуокись кремния SiO₂ вместе с гематитом (Fe₃O₄) образуют плотные отложения состава CaSiO₃5CaO5SiO₂H₂O, и SiO₂. Сульфаминовая кислота (pH 1,5 - 2) вызывает коррозию металла. Введенные в раствор сульфаминовой кислоты лигносульфонаты выступают в качестве ингибитора коррозии и поверхностно-активного вещества.

Основная формула лигносульфонатов



Присутствие в ней свободных валентностей и активных атомов, легко реагирующих с водой, которая адсорбирована поверхностью отложений, создают условия для образования связей, когда молекулы лигносульфонатов ориентируются гидрофильными группами в сторону отложений, гидрофобными - в сторону раствора. Такая ориентация связей приводит к гидрофилизации поверхности и улучшению ее смачиваемости раствором сульфаминовой кислоты. Сульфаминовая кислота в соединении с лигносульфонатами интенсивно разрушает отложения в результате активной реакции ее с накипью: очень активно выделяется водород и углекислый газ. Лигносульфонаты, адсорбирующиеся на поверхности раздела 2-х фаз (раствора и накипи), образуют на ней слой повышенной концентрации (адсорбционный слой), что приводит к резкому снижению поверхностного (межфазного) натяжения на поверхности раздела этих 2-х фаз, т.е. в результате адсорбции понижается поверхностное натяжеине, в результате чего лигносульфонаты уменьшают работу образования новых поверхностей, т.е. облегчают диспергирование отложений (механизм адсорбционного понижения прочности твердых тел (отложений) - эффект Ребиндера). Кроме того, лигносульфонаты выступают и как эмульгаторы, если накипь покрыта слоем маслянистых веществ: они облегчают проникновение кислоты к накипи, образуя насыщенный ориентированный адсорбционный слой; лигносульфонаты значительно снижают поверхностное натяжение раствора.

Таким образом, лигносульфонаты облегчают диспергирование, понижают прочность отложений, адсорбируясь на поверхности отложений, разрыхляют их.

В результате перечисленных реакций 10%-ный раствор сульфаминовой кислоты в соединении с лигносульфонатами смачивает накипь; происходит адсорбционное вытеснение; эмульгируются маслянистые отложения; происходит диспергирование частиц отложений.

Пример конкретного выполнения. Готовится 10%-ный раствор сульфаминовой кислоты, для чего порошок сульфаминовой кислоты растворяется в воде при t 40-50^oC при помешивании, вводятся сухие лигносульфонаты, раствор не подогревается. Затем раствор по замкнутой системе из бака насосом закачивается в водогрейные трубы (бойлер), откуда попадает снова в бак. В течение 2 ч вся накипь растворяется. В зависимости от толщины накипи при большом насыщении раствора солями отложений (проверяется индикаторной лакмусовой бумажкой) раствор кислоты сливается, готовится новый.