До питання промислового
використання стічних вод в охолоджувальних системах оборотного водопостачання
Винарский Н.С., Привалов
В.Е., Папко Г.І., Миргородська А.В. (ВХІН)
Незважаючи на те, що ідея використання фенольною
стічної води в системах оборотного водопостачання висловлена давно, в
промисловості вона не була реалізована. В основному це було пов'язано з
недостатньою вивченістю механізму протикорозійного впливу фенольною
стічної води та умов її використання.
В даний час цей метод впроваджений у цеху
сіркоочистки Ясиновського, на першому і другому блоках цеху уловлювання
Жданівського, на Смоляниновському ділянці і в цеху сіркоочищення Рутченківської
ділянки Донецького коксохімічних заводів.
Досвід тривалої експлуатації зазначених охолоджувальних
систем показує, що основна увага повинна бути звернена на корозійну
активність охолоджуючих вод. Величина останньої залежить від багатьох факторів, основними
з яких є: співвідношення подаються стічної та технічної вод і
коефіцієнт упарювання води в системі.
У лабораторних умовах, використовуючи стічні води
Криворізького коксохімічного заводу, автори реалізували двохфакторну
експеримент на моделі системи оборотного водопостачання. Постійними чинниками
були прийняті витрата оборотної води (15 л/год) і її температура (45 ° С), а в
як змінних чинників-частка стічної води в суміші з технічною водою
(25-47%) і коефіцієнт упарювання (2-4). Корозійної активності води оцінювали
за швидкістю корозії зразків, виготовлених зі сталі Ст 3.
У стічну воду, що містить хлоридів 4000 мг/л і
сульфатів 288 мг/л, поміщали металеві зразки зі сталі Ст 3. Такі ж
зразки поміщали в дистильовану воду з додаванням до неї хлориду і сульфату
амонію до тих же концентрацій. Випробування проводили 339 год при постійній
температурі води 20 ± 1С. Швидкість корозії металу склала в стічній воді
0,0143, в дистильованої воді з додаванням солей 0,1468 г/(м2-г), причому
зразки, що знаходилися в стічній воді, рівномірно вкрилися захисною плівкою.
Отже, в фенольною стічній воді містяться
речовини, що проявляють інгібуючі властивості і здатні утворювати захисну
плівку. Для встановлення складу захисної плівки були проведені технічний,
елементний, деріватографіческій і рентгеноструктурний аналізи. Встановлено, що
захисна плівка являє собою аморфне речовина з кристалічними
включеннями і утворюється при взаємодії продуктів окислення органічних
речовин з оксидами заліза.
Однак при одній і тій же кількості органічних
речовин та інших компонентів в суміші, але досягнутому різними шляхами (збільшення
частки стічної води або збільшення коефіцієнта упарювання), швидкість корозії
металу неоднакова.
Пояснення цього факту було отримано після визначення
впливу співвідношення стічної та технічної води на вміст в їх суміші
розчиненого кисню. Ці дослідження проводили в лабораторних умовах на
Донецькому ділянці Донецького коксохімічного заводу. Суміші були складені з
свіжої технічної води, що надходить на завод для поповнення системи оборотного
водопостачання, та стічної води після обесфенолівающего скуббера.
Концентрацію розчиненого кисню визначали як у
вихідних водах, так і в суміші при частці стічної води в ній 16,6; 20; 25; 33,3 і
50%. Ці ж вимірювання були проведені після аераціі.Воду аерірованной допомогою
механічного імпеллерного аератора, що приводиться в рух електродвигуном з
регульованою швидкістю.
При аерації 600 мл води (обсяг постійний для всіх
досліджуваних вод) протягом 30 хв у неї вносили 580 л повітря, що
відповідає умовам аерації води при її охолодженні на градирнях, зокрема
Донецької ділянки Донецького коксохімічного заводу. Потім проби відстоювали по
15 хв для виділення газоподібного кисню.
Визначення розчиненого кисню відбувалася за
методу Винклера при температурі термостатірованних проб води 20 ° С.
Результати дослідів показують, що збільшення частки
стічної води в суміші призводить до різкого зниження в останній концентрації
розчиненого кисню. Причому експериментальні дані значно відрізняються
від значень концентрації кисню, обчислених за адитивності. Це вказує
на те, що розчинений кисень взаємодіє з органічними і
легкоокислюваних неорганічними речовинами (наприклад, сірководнем,
тіосульфату, ціанідами і т.д.).
Лабораторні дослідження показали, що
протикорозійні властивості фенольною стічної води обумовлені її здатністю
значно знижувати концентрацію розчиненого кисню в технічній воді, а
також наявністю в її складі речовин-інгібіторів. Останні не тільки зменшують
корозійну активність розчину, а й беруть участь в утворенні захисної плівки,
яка сприяє гальмування електродних процесів на поверхні металу.
Ці висновки були підтверджені промисловими
випробуваннями. Так, на Смоляниновському ділянці Донецького коксохімічного заводу,
де використовують стічні води, в первинних газових холодильниках при температурі
оборотної води 45 ° С розчинений кисень відсутній. У той же час на
Рутченковському ділянці цього ж коксохімічного заводу, що використовує тільки
технічну воду, в первинних газових холодильниках кількість розчиненого
кисню при температурі оборотної води 45 ° С становить 8,35 мг/л. Швидкості
корозії металу в обох випадках становлять 0,10-0,12 г/(м2-год), не дивлячись на те
що солевміст оборотної води на Смоляниновському дільниці в 5 разів вище, ніж
на Рутченковському.
Використання фенольних стічних вод при дотриманні
запропонованих авторами регламентують умов не призводить до збільшення
абсолютної швидкості корозії теплообмінної апаратури. Однак склад і властивості
технічної та фенольних стічних вод, а також умови експлуатації систем
оборотного водопостачання на різних заводах неоднакові, що вимагає
постійного контролю при впровадженні методу використання фенольних стічних вод в
зазначених системах на кожному конкретному
заводі.
Список літератури
1.Чен Н. Г. - «Кокс і хімія», 1962, № 8, с. 45-48.
2.Ожіганов И. Н. - «Кокс і хімія», 1964, № 4, с. 50-53.
З. Привалов В. Є., Винарский Н. С, Папко Г. І.,
Сухомлинов Б. П. - «Кокс і хімія», 1973, № 12, с. 31-34.
4.Чен Н. Г., Соркян М. М., Педан А. А. я др. - «Кокс і
хімія », 1963, № 1, с. 46-51 с ил.
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://masters.donntu.edu.ua
