способ очистки металлических поверхностей от отложений

Формула изобретения

Способ очистки металлических поверхностей от отложений, включающий двухстадийную обработку поверхности: на первой стадии - водным 35-43 мас. % раствором едкого натра, а на второй - водным раствором, отличающийся тем, что на первой стадии используют водный раствор, дополнительно содержащий 3-4 мас. % полифосфата натрия, остальное вода, а на второй стадии - водный раствор, содержащий 0,08-0,15 мас. % аминоэфира ортофосфорной кислоты, 0,3-0,7 мас. % полидиметилдиаллиламмонийфторида, остальное вода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке металлических поверхностей котлов, холодильников, электрофильтров и другого оборудования различных производств от отложений, содержащих карбонаты, сульфаты, силикаты щелочноземельных металлов, свинца и железа, а также кремнезем и некоторые другие примеси, и может быть использовано для очистки и предотвращения отложений на стенках теплообменников, конденсаторов, бойлеров и другого оборудования

Известен способ, в котором для очистки свинцовых анодов используется раствор, содержащий динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон 5) и щелочной агент-гидрат аммиака. (SU 332143 А, 1970, С 23 G 1/14).

Недостатком способа является низкая степень очистки анодов от загрязнений и невозможность удаления силикатных отложений.

Известен способ, в котором для очистки поверхности металлических изделий обработку проводят сначала в щелочном растворе перманганата калия при соотношении едкой щелочи к перманганату калия, равном 1:2 с последующей обработкой в 15-20%-ном водном растворе щавелевой кислоты. (SU 261862 А, 1970, С 23 G 1/14).

Недостатком способа является низкая степень очистки металлических поверхностей от сульфатно-карбонатных отложений свинца и щелочноземельных металлов.

Прототипом изобретения является способ очистки металлических поверхностей от отложений, включающий двухстадийную обработку поверхности - на первой стадии водным раствором щелочи и на второй - 45-55%-ным раствором азотной кислоты с добавками сульфированного полидиметилдиаллиламмонийхлорида и полиаминсульфоната натрия. (RU 2036980 А, опубл. 1991).

Недостатками способа является то, что он не предусматривает предотвращение повторного отложения на стенках оборудования и то, что способ требует точного соблюдения технологического режима проведения операций очистки, чтобы исключить растворение оборудования в азотной кислоте.

В изобретении решается задача увеличения степени очистки металлических поверхностей и предотвращения повторного отложения.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Способ очистки металлических поверхностей от отложений включает двухстадийную обработку поверхности - на первой стадии водным раствором 35-43 мас.% едкого натра, а на второй - водным раствором.

Отличие способа заключается в том, что в качестве водного щелочного раствора используют раствор, содержащий 3-4 мас.% полифосфата натрия, остальное вода, а на второй стадии - водный раствор, содержащий 0,08-0,15 мас.% аминоэфира ортофосфорной кислоты, 0,3-0,7мас.% полидиметилдиаллиламмонийфторида, остальное вода.

Использование щелочи обеспечивает уменьшение адгезии отложений к обрабатываемой поверхности, кроме того, под действием щелочи происходит разрушение кремнезема и силикатных отложений. Щелочной раствор размягчает старую плотную накипь и переводит ее в жидкую фазу. Полифосфаты натрия являются центрами кристаллизации, и имеющиеся в растворе катионы Са²⁺ Mg²⁺, Fe²⁺ Pb²⁺ кристаллизуются не на стенках котлов, а внутри воды. Образуются кристаллики труднорастворимых ортофосфатов этих элементов и вокруг них кристаллизуются накипеобразователи. Добавляемая на второй ступени смесь не только заметно увеличивает агрегирование соединений щелочноземельных металлов, но и приводит к образованию на стенках котлов и коммуникаций тонкой пленки фосфата железа, обладающего большой прочностью и устойчивостью к коррозии и препятствующего повторному отложению на стенках оборудования. Добавка полидиметилдиаллиламмонийфторида обусловлена тем, что данный высокомолекулярный полиэлектролит, являющийся эффективным ингибитором солеотложений, связывает микрокристаллы солей, препятствуя тем самым их агрегированию и повторному нарастанию на поверхность аппаратуры. Присутствие в этом соединении фторид-иона приводит к увеличению степени очистки от силикат-ионов за счет связывания их в летучий тетрафторид кремния. Роль аминоэфира ортофосфорной кислоты заключается в том, что это соединение, являющееся анионным поверхностно-активным веществом, образует, с одной стороны, устойчивые растворимые соединения с металлами, тем самым способствуя удалению отложений, а с другой - приводит к гашению пены, которая возникает, главным образом, за счет углекислого газа, выделяющегося при растворении карбонатов.

Пример

Фрагмент теплообменника массой 150 г, находившийся в производстве в течение двух лет и содержащий на поверхности сульфатно-карбонатные и силикатные отложения, помещают в раствор, содержащий едкий натр и полифосфат натрия, и обрабатывают им при непрерывном перемешивании при 20^oС. После этого образец промывают дистиллированной водой и просушивают. На второй стадии обработку проводят при той же температуре композицией, состоящей из водного раствора, содержащего 0,08-0,15 мас. % аминоэфира ортофосфорной кислоты, 0,3-0,7 мас.% полидиметилдиаллиламмонийфторида, остальное вода.

Степень очистки от отложений определяют путем взвешивания образцов. Результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при использовании в качестве реагента только едкого натра степень очистки от отложений растет с увеличением содержания щелочи и при ее концентрации 35-43% достигает 42% за 24 часа обработки поверхности. Большего эффекта с использованием щелочи достичь не удается.

Значительное увеличение степени очистки поверхности от отложений достигается при использовании смеси щелочи с полифосфатом натрия. Установлено, что при использовании раствора, содержащего 40% едкого натра и 3-4% полифосфата натрия степень очистки поверхности от отложений за 24 часа обработки достигает 91%. Увеличение концентрации полифосфата не приводит к увеличению степени очистки поверхности.

Дальнейшее повышение степени очистки поверхности от отложений и одновременно скорости их удаления обеспечивается использованием на второй стадии обработки смеси, состоящей из полидиметилдиаллиламмонийфторида и полиэфира ортофосфорной кислоты. Оптимальный интервалом концентраций полидиметилдиаллиламмонийфторида является интервал 0,08-0,15%. При меньших концентрациях степень очистки является недостаточной. При увеличении концентрации выше 0,15% степень очистки перестает расти. В оптимальном интервале концентраций степень очистки за 24 часа обработки достигает 95%.

Максимальная степень очистки металлических поверхностей от отложений достигается при использовании на второй стадии обработки полиэфира ортофосфорной кислоты в интервале концентраций 0,3-0,7%. Меньшие концентрации его не приводят к увеличению степени очистки. Увеличение концентрации выше 0,7% не только не увеличивает, но и уменьшает степень очистки поверхности от отложений. При оптимальности соотношений концентраций всех компонентов степень очистки за 24 часа обработки достигает 98-99%.

Применение изобретения позволит значительно увеличить сроки эксплуатации соответствующей аппаратуры, избежать ее систематического капитального ремонта, требующего больших трудовых и материальных затрат.