состав для удаления отложений и накипи с внутренних поверхностей теплообменного оборудования

Формула изобретения

Состав для удаления отложений и накипи с внутренних поверхностей теплообменного оборудования, состоящий из пиросульфата натрия, или калия, или аммония, полифенольных соединений коры хвойных пород, уротропина, неионогенного ПАВ, соляной кислоты и воды, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит ацетон, в качестве полифенольных соединений может содержать полифенольные соединения древесины хвойных пород, а вместо пиросульфата калия, натрия или аммония может содержать персульфат калия, натрия или аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пиросульфат натрия, или калия, или аммония или
персульфат натрия или калия, или аммония	0,09-10
Полифенольные соединения древесины или коры
хвойных пород	0,003-6,0
Уротропин	0,01-4
Неионогенное ПАВ	0,0015-0,1
Соляная кислота	2,0-24,0
Ацетон	1,0-8,0
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической промышленности, теплоэнергетике, водоснабжению и другим отраслям народного хозяйства, а именно к составам для удаления отложений и накипи с внутренних поверхностей труб, теплообменников и технологических аппаратов.

Известен состав для удаления накипи (Патент RU №2085517), содержащий в мас.%: бисульфат или пиросульфат калия или натрия 5-12, вода - остальное. Состав также может содержать соляную и уксусную кислоты в количестве 4-8 и 4-6 мас.% соответственно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для удаления накипи (Патент RU №2257354), содержащий в мас.%: пиросульфат натрия или калия, или аммония или надсернистокислый натрий или калий, или аммоний - 0,09-10,0, полифенольные соединения коры хвойных пород - 0,003-2,0, уротропин - 0,01-4,0, неионогенное ПАВ - 0,0015-0,009, полигексаметиленгуанидин хлорид - 0,1-1,5, соляную кислоту - 2,0-15,0, воду - остальное.

Накипь и отложения на внутренних поверхностях теплообменного оборудования содержат в своем составе, помимо неорганических компонентов, взаимодействующих с различными кислотами, значительное количество органических примесей. Образование подобных отложений и накипи связано с попаданием в систему водооборота машинных масел и биообрастанием. Наиболее характерно образование подобных отложений и накипи для промышленного теплообменного оборудования. Такие отложения и накипь обладают гидрофобными свойствами, что препятствует их взаимодействию с составами для удаления накипи и отложений на водной основе.

Указанные выше составы для удаления накипи имеют низкую проникающую способность в глубь железноокисных отложений и накипи, что требует значительного увеличения времени контакта, приводя как к увеличению времени очистки и химической коррозии внутренних поверхностей теплообменного оборудования, так и снижению эффективности очистки. Поэтому недостатками данных составов являются низкая скорость растворения накипи и отложений, содержащих в своем составе машинные масла или продукты биообрастания, низкая скорость растворения железноокисных отложений и накипи, а также высокая коррозионная активность составов к металлическим поверхностям.

Для устранения указанных недостатков: снижения химической коррозии, увеличения скорости растворения железноокисных отложений и увеличения скорости растворения накипи и отложений, содержащих в своем составе машинные масла и продукты биообрастания, предлагается состав (мас.%):

Пиросульфат натрия или калия, или аммония или персульфат
натрия или калия, или аммония	0,09-10
Полифенольные соединения древесины или коры
хвойных пород	0,003-6,0
Уротропин	0,01-4
Неионогенное ПАВ	0,0015-0,1
Соляная кислота-	2,0-24,0
Ацетон	1,0-8,0
Вода -	остальное.

Пример №1. Состав, содержащий в мас.%: соляную кислоту 4,0 и неионогенное ПАВ 0,002.

Испытания проводят на коррозионную активность, скорость растворения накипи, содержащей органические масла, и скорость растворения железноокисных отложений.

Для каждого испытания берут состав объемом 200 мл, нагревают в термостате до температуры 40°С, после чего в него помещают исследуемый образец.

Для изучения коррозионной активности состава на металл используют образцы пластин из Стали 3, которые предварительно обезжиривают, высушивают при температуре 110°С и охлаждают до комнатной температуры. Испытания на коррозионную активность составов для удаления отложений и накипи с внутренних поверхностей теплообменного оборудования осуществляют следующим образом. Металлические пластины с одинаковой поверхностью взвешивают на аналитических весах с точностью до 4 знака после запятой. После взвешивания образцы замачивают в исследуемом составе для удаления накипи и отложений при температуре 40°С и времени контакта 4 часа. По окончании эксперимента металлические образцы извлекают, промывают в проточной воде, высушивают, охлаждают и взвешивают. Анализ результатов осуществляют исходя из разницы массы образцов до и после обработки их в исследуемых составах.

Скорость растворения накипи, содержащей органические масла, измеряют по убыли веса брусков, состоящих из СаО:CaSO ₄=34:66 (полученных смешением 34% извести и 66% гипса) размером 15×15×50 мм и пропитанных трансформаторным маслом при 80°С. Образец бруска взвешивают на аналитических весах с точностью до 4 знака после запятой. После взвешивания образец замачивают в исследуемом составе для удаления накипи и отложений в течение 2 часов. По окончании эксперимента образец извлекают из раствора, промывают в проточной воде, высушивают при температуре 100°С, охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. Анализ результатов осуществляют исходя из разницы массы образца до и после обработки его в исследуемом растворе.

Скорость растворения железноокисных отложений и накипи оценивают по увеличению количества ионов железа (III) в растворе. Определение содержания железа (III) проводят методом дифференциальной фотоколориметрии, основанным на образовании окрашенных комплексных соединений ионов железа (III) с сульфосалициловой кислотой. Определение содержания железа (III) проводят при рН 1,8-2,5 и длине волны 510 нм, что соответствует максимуму поглощения моносульфосалицилатного комплекса.

В качестве образцов железноокисных отложений используют распиленные вдоль трубы горячего водоснабжения города Иркутска, находившиеся в эксплуатации более 20 лет, с внутренним диаметром 15 мм и длиной 50 мм. Накипь и отложения в трубах содержат в мас.% карбонат кальция и магния - 6, оксид железа (III) - 83, продукты биообрастания - 6, песок - 5.

Образцы металлических труб одинаковой длины замачивают в исследуемом составе для удаления отложений и накипи. Содержание в растворе ионов железа определяют через 4 часа.

Пример №2. Состав, содержащий в мас.%: соляную кислоту 4,0 и ацетон 5,0. Испытания проводят в условиях примера 1.

Пример №3. Выполнен в условиях прототипа. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, пиросульфат аммония - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, полигексаметиленгуанидин хлорид - 1,5, неионогенное ПАВ - 0,0015, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №4. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, пиросульфат аммония - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 1, неионогенное ПАВ - 0,0015, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №5. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, пиросульфат калия - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 8, неионогенное ПАВ - 0,0015, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №6. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, пиросульфат натрия - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 10, неионогенное ПАВ - 0,0015, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №7. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, пиросульфат аммония - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 5, неионогенное ПАВ - 0,0015, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №8. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, персульфат аммония - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 5, неионогенное ПАВ - 0,0015, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №9. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, персульфат натрия - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 5, неионогенное ПАВ - 0,1, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №10. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 15, пиросульфат аммония - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 5, неионогенное ПАВ - 0,5, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №11. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 24, пиросульфат аммония - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения коры хвойных пород - 1, ацетон - 5, неионогенное ПАВ - 0,1, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №12. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 24, пиросульфат натрия - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения древесины хвойных пород - 1, ацетон - 5, неионогенное ПАВ - 0,1, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Пример №13. Состав, содержащий (мас.%): соляную кислоту - 30, пиросульфат аммония - 2, уротропин - 4, полифенольные соединения древесины хвойных пород - 1, ацетон - 5, неионогенное ПАВ - 0,1, воду - остальное. Испытания проводят в условиях примера №1.

Таблица 1. Коррозионная активность, скорость растворения накипи, содержащей органические масла, и скорость растворения железноокисных отложений для примеров 1-13.
№ примера	Степень защиты от коррозии относительно состава, приведенного в примере 3, %	Скорость растворения промасленной накипи относительно состава, приведенного в примере 3, %	Скорость растворения железноокисных отложений и накипи относительно состава, приведенного в примере 3, %
1	5	81	53
2	17	93	91
3	100	100	100
4	115	131	125
5	134	170	140
6	135	178	142
7	129	153	135
8	128	154	136
9	136	195	147
10	136	199	147
11	120	175	161
12	123	175	162
13	89	181	162

Результаты коррозионной активности, скорости растворения накипи, содержащей органические масла, и скорости растворения железноокисных отложений приведенных примеров представлены в таблице №1. В качестве репера для оценки влияния компонентов состава на степень защиты от коррозии, скорость растворения промасленной накипи и скорость растворения железноокисных отложений и накипи был выбран состав прототипа (пример №3).

Как видно из сравнения данных (таблица 1) примера 1 и примера 2, следует, что введение в состав ацетона повышает степень защиты от коррозии. При этом наблюдается рост скорости растворения замасленной накипи и железноокисных отложений и накипи.

Сравнение результатов, представленных в примерах 1, 2 и 3, показывает, что состав прототипа превосходит по степени защиты от коррозии, скорости растворения замасленных отложений и скорости растворения железноокисных отложений и накипи соляную кислоту с добавками ПАВ или ацетона.

При сопоставлении результатов примеров 3 и 4 видно, что добавка ацетона повышает степень защиты от коррозии и увеличивает растворение промасленной накипи и жлезноокисных отложений и накипи. Увеличение концентрации ацетона (пример 5) снижает степень коррозии, а также значительно увеличивает растворение промасленной накипи и жлезноокисных отложений и накипи. Повышение содержания ацетона до 10 мас.% (пример 6) не влияет на степень защиты от коррозии. При этом скорость растворения замасленной накипи и железноокисных отложений практически не меняется. Поэтому дальнейшее увеличение содержания ацетона в предлагаемом составе нецелесообразно.

При сравнении примера 7 и примера 8 видно, что замена пиросульфата аммония на персульфат аммония не влияет на степень коррозии и скорости растворения отложений и накипи, что значительно расширяет сырьевую базу для получения составов для снятия отложений и накипи.

При сравнении данных примера 5 и 7 видно, что снижение концентрации неионогенного ПАВ значительно снижает скорость растворения замасленных отложений и практически не сказывается на степени защиты от коррозии и растворения железноокисных отложений. При увеличении количества неионогенного ПАВ (пример 9) наблюдается увеличение скорости растворения замасленных отложений и скорости растворения железноокисных отложений и накипи. На степень защиты от коррозии увеличение количества ПАВ практически не сказывается. Дальнейшее увеличение количества неионогенного ПАВ, представленного в примере 10, практически не влияет на: степень защиты от коррозии, скорость растворения замасленных отложений и скорость растворения железноокисных отложений и накипи. При этом наблюдается значительное вспенивание раствора, что затрудняет работу с составом.

При сопоставлении данных примеров 4, 5, 7, 9 с примером 11 видно, что увеличение содержания кислоты повышает скорость растворения железноокисных отложений и накипи, а также замасленных отложений, однако при этом наблюдается снижение степени защиты металла от коррозии. Дальнейшее повышение содержания кислоты (пример 13) значительно снижает степени защиты металла от коррозии. При этом увеличение содержания кислоты выше 24% нецелесообразно, так как она не расходуется полностью и требуются дополнительные затраты, направленные на нейтрализацию отработанных растворов.

При сопоставлении скорости растворения железноокисных отложений и степени защиты металла от коррозии, представленных в примерах 11 и 12, видно, что возможно использование не только полифенольных соединений коры хвойных пород, но и полифенольных соединений древесины хвойных пород, что значительно расширяет сырьевую базу для получения составов для снятия отложений и накипи с внутренних поверхностей теплообменного оборудования.

Наиболее оптимальными являются приведенные в примерах 4, 5, 7, 8, 9, 11, 12 концентрации компонентов состава в мас.%: пиросульфат натрия или калия, или аммония или персульфат натрия или калия, или аммония - 0,09-10,0, полифенольные соединения древесины или коры хвойных пород - 0,003-6,0, уротропин - 0,01-4,0, неионогенное ПАВ - 0,0015-0,1, соляная кислота - 2,0-24,0, ацетон - 1,0-8,0, вода - остальное.