Інгібіція
солеотложеній в теплообмінної апаратурі
Крутько І.Г., Боецкая С.П.
Маріупольський
коксохімічний завод
Зниження накипформування в теплообмінної апаратурі
- Першочергове завдання для технологічних процесів коксохімічного
виробництва. При порушенні теплообміну важко охолодження коксового газу
в первинних газових холодильниках, що призводить до втрат хімічних продуктів
і перевитрати електроенергії для його відсмоктування. Тривала експлуатація системи
оборотного водопостачання циклу первинних газових холодильників першого і
другого блоків цеху уловлювання Маріупольського коксохімічного заводу
показала, що використання підкислення, фосфатування і омагнічування зворотному
води не забезпечує безнакіпний режим роботи теплообмінної апаратури.
В даний час для запобігання накипформування
в оборотних системах охолодження в нашій країні і за кордоном дедалі більше
застосування знаходять фосфорорганічні сполуки. Ефективним з'єднанням
даного класу є оксіетілідендіфосфоновая кислота.
Освіта карбонатних відкладень важко запобігти
тому, що в умовах виробництва технічна вода, що надходить на поповнення
циклів, характеризується високою загальною (14 - 20 мг-екв/дм3) і карбонатної (5-7
мг-екв/дм3) жорсткістю. Напруженість водного балансу стічних вод заводу
вимагає зменшення кількості продувок, а отже, призводить до
необхідності експлуатувати оборотні цикли первинних газових холодильників
при високих значеннях коефіцієнта упарювання Ку = 3-4. У таких умовах добавка
оксіетілідендіфосфоновой кислоти не може забезпечити повного запобігання
відкладень карбонатних солей на поверхні теплообмінної апаратури.
Для забезпечення ефективного управління
кристалізацією малорозчинний солей у водній системі оксіетілідендіфосфоновой
кислотою пропонується проводити попереднє пом'якшення підживлюючий води. У
як реагенти для пом'якшення води рекомендують різні речовини: соляну
кислоту, сірчану кислоту, сульфат амонію, хлорид амонію та ін У аміачної води
газосборнікового циклу (далі газосборніковая вода) містяться амонійні солі,
в основному хлорид амонію (до 50 г/дм 3), що дозволяє застосовувати цю воду для
пом'якшення технічної води.
Оцінку стійкості двокарбонатний водних розчинів і
визначення ефективності обробки води провели попередньо в лабораторних
умовах. Певний обсяг технічної води, оброблений різними
способами, випарювали при 80-90 ° С до досягнення необхідної кратності
упарювання. Далі систему аналізували на вміст іонів кальцію і магнію,
після чого розраховували кількість кальцію, що випав в осад або
розчиниться.
Методика експерименту полягала в наступному. У
чотири склянки приливає по 1 дм3 технічної води. Вміст перший склянки
випарювали без будь-якої попередньої обробки. У другому стакані воду
попередньо зм'якшувати газосборніковой водою в кількості, розрахованому за
формулою (3-5 мл/дм3), після чого в якості інгібітора накипформування
додавали оксіетілідендіфосфоновую кислоту (1 - 5 мг/дм 3). У третьому склянці
для запобігання солеотложеній була присутня тільки оксіетілідендіфосфоновая
кислота, у четвертому упарюють воду, пом'якшену газосборніковой водою.
Результати лабораторних досліджень представлені в
таблиці.
Стакан
Ку
Кількість
інгібітора, мг/л
Пом'якшення газосборніковой водою
Випадання (+), розчинення (-) солей кальцію,
мг-екв/л
1
2
3
1,3
0
2
2
-
+
-
2,2
0,1
0,2
1
2
3
2,1
0
2
2
-
+
-
6,8
-2,4
3,8
1
2
3
3,4
0
2
2
-
+
-
11,7
-0,3
8,7
1
2
3
4
1,2
0
3
3
0
-
+
-
+
2,5
-0,1
-0,1
-0,7
1
2
3
4
1,8
0
3
3
0
-
+
-
+
5,8
-1,8
2,2
-3,4
1
2
3
4
2,3
0
3
3
0
-
+
-
+
6,7
-0,1
4,7
1,2
1
2
3
4
4,2
0
3
3
0
-
+
-
+
7,2
-0,1
-3,5
2,0
1
2
3
1,8
0
5
5
-
+
-
6,0
-0,6
3,0
1
2
3
2,0
0
5
5
-
+
-
7,0
-0,1
2,8
1
2
3
2,5
0
5
5
-
+
-
8,2
0,2
4,5
1
2
3
3,1
0
5
5
-
+
-
11,0
0,8
5,9
1
2
3
3,5
1
3
5
+
+
+
-0,1
-0,1
0,9
Як видно з таблиці, висока жорсткість технічної
води зумовила інтенсивне накипформування в першому і третьому склянках,
незважаючи на стабілізаційну обробку оксіетілідендіфосфоновой кислотою. При
введенні відповідного обсягу газосборніковой води в технічну спостерігається
ефект інгібування солеотложеній, який знижується при зростанні Ку-ку, а при
Ку> 2 починається випадіння солей кальцію.
Попередження утворення карбонатних відкладень
прііспользованіі суміші технічної та газосборніковой води пояснюється в
основному протіканням обмінної реакції між бікарбонатом кальцію і солями
амонію з утворенням хлориду кальцію. Взаємодією пов'язаних солей амонію
з бікарбонатом кальцію солі тимчасової жорсткості переводяться в солі постійної
жорсткості, не кристалізується в теплообмінної апаратурі. У той же час
присутність в оборотній системі пов'язаних солей аміаку сприяє
розчиненню старих карбонатних відкладень:
CaC03 + 2NH4Cl = CaCl2 + 2NH3 + C02 + H20.
Лабораторні дослідження свідчать про те,
чтостабілізаціонная обробка попередньо зм'якшеної технічної води
оксіетілідендіфосфоновой кислотою є найбільш ефективною. Вода, оброблена таким
чином, характеризується високою стабільністю при значних коефіцієнтах
упарювання (^ 3). Солеотложенія на стінках і дні стакана відсутні, за
винятком тих проб, де вводили 5 мг/дм 3 кислоти. При концентрації кислоти в
оборотній воді 1-3 мг/дм3 і пом'якшення газосборніковой водою глибина розпаду карбонатної жорсткості не перевищує величину 0,3
мг-екв/дм3, що забезпечує безнакіпний режим в
системі.
Таким чином, уменьшаябікарбонатную жорсткість
додаткової технічної води змішуванням з водою газосборнікового циклу, отримують
таку концентрацію карбонату кальцію в оборотній воді, при якій ефективно
проявляється стабілізуючу дію оксіетілідендіфосфоновой кислоти. Результати
досліджень в лабораторних умовах дозволили перейти до промислових випробувань
та подальшого впровадження.
На Маріупольському коксохіміческомзаводе два оборотних
циклу первинних газових холодильників (на двох блоках цеху уловлювання). На
першому блоці оборотна вода обробляється стічної водою після аміачної
колони (концентрація пов'язаного аміаку 0,2-0,8; летючого 0,3-0,7 г/дм 3) і
оксіетілідендіфосфоновой кислотою (1-2 мг/дм 3), на другому блоці --
газосборніковой водою (концентрація пов'язаного аміаку 15,3-19,1; летючого
0,5-1 г/дм 3) і тією ж кислотою (1-3 мг/дм 3). Загальна жорсткість свіжої технічної
води коливалася в межах 16 - 20 мг-екв/дм3, двокарбонатний 5-7 мг-екв/дм3.
Оксіетілідендіфосфоновая кислота подається безперервно зі спеціального бачка в
вигляді 2-3%-ного розчину.
У оборотному циклі первинних газових холодильників
першого блоку середнє значення коефіцієнта упарювання за останні шість
місяців склало 3,1 і спостерігалося випадання солей кальцію (в середньому) 2,9
мг-екв/дм3, на другому блоці відповідно 3,4 і -0,5 мг-екв/дм3 (невелика
розчинення старих карбонатних відкладень).
Низька ефективність обробки оборотної водина першим
блоці пояснюється незначною концентрацією в аміачної воді солей
пов'язаного аміаку. Результати, отримані на другому блоці, підтверджують
високий ефект інгібування відкладень карбонатних солей у присутності
оксіетілідендіфосфоновой кислоти з попередніми пом'якшення свіжої
технічної води пов'язаними солями амонію газосборніковой води при дотриманні
оптимальних концентрацій.
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://masters.donntu.edu.ua
