состав для удаления минеральных отложений

Формула изобретения

Состав для удаления минеральных отложений с внутренней поверхности теплообменного оборудования, содержащий соляную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тиомочевину и соль меди (II) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Соляная кислота	7-12
Тиомочевина	5-9
Соль меди (II)	0,3-0,7
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к моющим составам для удаления высокотемпературных минеральных отложений с внутренних поверхностей теплообменного оборудования и может быть использовано в химической промышленности, теплоэнергетике, водоснабжении, машиностроении, авиастроении и других отраслях производства.

Известен состав для удаления накипи, содержащий водорастворимые натриевые и калиевые соли серокислородсодержащих кислот, соляную или уксусную кислоты [пат. РФ №2085517, опубл. 27.07.97]. Недостатками этого состава являются необходимость работы при повышенных температурах (60-80°С), что обусловливает дополнительные энергозатраты и необходимость использования специального оборудования для нагревания раствора, а также длительное время растворения накипи (в оптимальных условиях 8-11 часов).

Известен очищающий агент для удаления отложений в бойлерах и системах горячего водоснабжения [пат. CN №1245836, опубл. 01.03.2000], который включает (мас.%): 50-60 соляной кислоты, 0,6-0,9 уротропина, 0,5-0,7 сульфомочевины, 0,4-0,7 аминобензола и воду. Известный очищающий агент получают путем размешивания в реакторе с водой уротропина, сульфомочевины и аминобензола в течение 1-2 часов с последующим добавлением соляной кислоты и повторного размешивания в течение 1-2 часов.

Недостатками известного очищающего агента являются необходимость использования дорогостоящих органических соединений, высокое содержание соляной кислоты, что приводит к повышению скорости коррозии очищаемых конструкций и перерасходу кислоты, а также токсичность аминобензола.

Наиболее близким к предлагаемому является состав для удаления высокотемпературных минеральных отложений с теплоэнергетического оборудования, содержащий нитрилтри(метиленфосфорную) кислоту (НТФ), метилиминодиметиленфосфорную кислоту (МИДФ), соляную кислоту в количестве 10-14 мас.% и ингибитор кислотной коррозии [пат. РФ №2177458, опубл. 27.12.01].

К недостаткам этого состава относятся высокая стоимость входящих в него компонентов и необходимость осуществления промывки при повышенной температуре (60°С), что требует специального кислотостойкого оборудования для нагревания исходного раствора и дополнительно удорожает процесс за счет энергозатрат.

Задачей изобретения является разработка состава для удаления минеральных, в том числе высокотемпературных, отложений, обеспечивающего эффективную очистку при комнатной температуре при одновременном удешевлении процесса очистки за счет снижения стоимости оборудования и компонентов состава, а также уменьшения энергозатрат, необходимых для осуществления очистки.

Поставленная задача решается тем, что состав для удаления минеральных отложений содержит соляную кислоту, тиомочевину и соль двухвалентной меди при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Соляная кислота 7-12

Тиомочевина 5-9

Соль меди (II) 0,3-0,7

Вода - остальное.

Одновременное присутствие в заявляемом составе для удаления минеральных отложений тиомочевины и соли двухвалентной меди, в частности сульфата или хлорида меди, в солянокислом растворе, обеспечивает высокую эффективность растворения минеральных отложений, в частности высокотемпературных, и ускорение процесса очистки при комнатной температуре благодаря синергическому эффекту. Высокая эффективность очистки с помощью заявляемого состава является тем более неожиданной, что введение в солянокислый раствор одной тиомочевины обеспечивает лишь незначительное повышение степени растворения минеральных отложений, а добавка к солянокислому раствору только соли двухвалентной меди (без тиомочевины) приводит к резкому ухудшению процесса растворения отложений (таблица 1).

Таблица 1
Зависимость степени растворения от концентрации HCL
№ примера	Состав раствора	Степень растворения
		7% HCl	10% HCl	12% HCl
1	HCL тиомочевина 7% CuSO4 0,5%	82,1	85,1	93,1
2	HCl	50,7	56,7	63,1
3	HCl тиомочевина 7%	67,2	75,6	79,8
4	HCl CuSO4 0,5%	26,1	39,5	44,2

Оптимальным содержанием компонентов в заявляемом составе является следующее, мас.%: соляная кислота 7-12; тиомочевина 5-9; соль двухвалентной меди 0,3-0,7, вода - остальное.

Уменьшение концентрации соляной кислоты ниже 7% приводит к снижению степени растворения отложений (табл.1), а повышение ее концентрации выше 12% к неоправданному расходу кислоты и увеличению скорости коррозии стали.

Верхний предел содержания тиомочевины обусловлен ее растворимостью, а снижение ее концентрации ниже 5% приводит к снижению степени растворения отложений.

Выход за рамки заявленного интервала содержания соли меди (II) в заявляемом составе как в одну, так и в другую сторону приводит к снижению степени растворения отложений.

Кроме того, увеличение содержания соли меди (II) в заявляемом составе выше 0,7% приводит к росту скорости коррозии очищаемого металла. Известно, что присутствие в промывочных солянокислых растворах ионов двухвалентной меди значительно ускоряет скорость коррозии промываемых стальных изделий [Сурин С.М. Химическая очистка судового энергетического оборудования. М.: Транспорт, 1981].

Примеры конкретного осуществления

Растворению подвергали высокотемпературные минеральные отложения, образующиеся на внутренних поверхностях рубашек охлаждения вакуумных печей и обнаруживающие состав, %: SiO₂ 7,72 и в пересчете на металл: Fe 33,5; Са 0,25; Mg 0,15; Mn 9,2; Cr 0,02; Ni 0,07; Al 0,08. Навеску отложений массой 2 г помещали в химический стакан и заливали 100 мл состава для удаления минеральных отложений.

Растворение осуществляли при комнатной температуре с перемешиванием в течение времени от 1 до 24 часов.

Степень растворения оценивали по извлечению в раствор железа и марганца.

Одновременно в растворе такого же состава на пластинках из нержавеющей стали и стали-3 определяли скорость коррозии по убыли массы стальных пластинок после экспозиции в течение времени растворения минеральных отложений.

Результаты по эффективности очистки (% растворенных минеральных отложений в зависимости от времени обработки) и скорости коррозии очищаемого металла с помощью заявляемого состава при различных концентрациях входящих в него компонентов приведены в таблице 2.

Была также осуществлена очистка аналогичных минеральных отложений с помощью известного состава (прототип) с концентрацией соляной кислоты, соответствующей ее концентрации в заявляемом составе, при этом в качестве ингибитора кислотной коррозии был использован ингибитор коррозии цветных металлов ПБ-5 (пример 1 в таблице 2).

Как видно из таблицы 2, предлагаемый состав для удаления минеральных отложений обеспечивает высокую степень и скорость растворения минеральных отложений при незначительной скорости коррозии. Скорость коррозии во всех случаях не превышала 0,5-1,2 г/м²·ч.

Вдобавок, предлагаемый состав обеспечивает более высокую, по сравнению с прототипом, начальную скорость растворения отложений.

Таким образом, предлагаемый состав для удаления минеральных отложений, в частности высокотемпературных, обеспечивает эффективную очистку при комнатной температуре, а также позволяет снизить стоимость этой очистки, что является техническим результатом изобретения.

Кроме того, более высокая, в сравнении с прототипом, начальная скорость растворения минеральных отложений в некоторых частных случаях использования изобретения (например, когда не требуется полной очистки) позволяет сократить время очистки, что является дополнительным техническим результатом изобретения.

Таблица 2
№ примера	Состав смеси	Содержание компонента, мас.% (остальное - вода)	Кол-во растворившихся отложений, % во времени			Скорость коррозии г/м2 час
			1 час	2 часа	4 часа
	НТФ	15
1	МИДФ	6
прототип	HCl	10	45	80	90	1,2
	Ингибитор коррозии	0,5
	ПБ-5
	HCl	10
2	тиомочевина	7	73,2	77,6	85,1	0,5
	CuSO4	0,5
	HCl	12
3	тиомочевина	9	75,1	80,2	91,0	0,7
	CuSO 4	0,5
	HCl	7
4	тиомочевина	5	57,4	61,2	74,3	0,8
	CuSO 4	0,5
	HCl	10
5	тиомочевина	7	50,3	58,1	62,3	1,2
	CuSO 4	0,7
	HCl	10
6	тиомочевина	7	56,2	61,3	65,1	0,4
	CuCl 2	0,3