2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................... 5
Глава 1. Методы, предотвращающие образование отложений малорастворимых минеральных солей (литературный обзор). Постановка задачи.................................................................. 9
1.1. Физические методы предотвращения образования отложений 11
1. 2. Химические методы водоподготовки........................ 15
1.2. 1. Ингибиторы кристаллизации малорастворимых солей
и применение их в водоподготовке.................... 21
1. 2. 2. Опыт и перспективы применения органофосфонатов.. 30
Выводы по главе 1...................................................... 40
Постановка задачи...................................................... 41
Глава 2. Изучение термолиза органофосфонатов........................... 43
2.1. Характеристика реагентов. ................................ 43
2. 2. Изучение влияния температуры на термолиз органофосфона-
тов в деминерализованной воде............................ 44
2. 2. 1. Методика эксперимента............................ 44
2. 2. 2. Влияние температуры на термолиз органофосфонатов
в деминерализованной воде........................... 45
2. 3. Изучение влияния температуры на термолиз органофосфонатов в воде содержащей ионы металлов Са2+, Ге3+, Мп2~ 48
2. 3. 1. Методика эксперимента............................ 48
2. 3. 2. Влияние температуры на термолиз органофосфонатов
в воде содержащей ионы металлов Са2+, Ге3+, Мп2+.... 49
2. 4. Исследование водных растворов органических фосфонатов
методом ИК- спектроскопии................................. 52
Выводы по главе 2...................................................... 58
3
Глава 3. Исследование влияния продуктов термолиза на кристаллизацию
малорастворимых солей......................................... 60
3.1. Изучение влияния продуктов термолиза на кинетические параметры зародышеобразования сульфата кальция................... 66
3. 1. 1. Методика эксперимента и аппаратурное
оформление.......................................... 66
3. 1.2. Влияние продуктов термолиза на кинетические
параметры зародышеобразования сульфата кальция... 69
3. 2. Изучение влияния продуктов термолиза на кристаллизацию
сульфата кальция.......................................... 76
3. 2. 1. Методика эксперимента............................ 76
3. 2. 2. Влияние продуктов термолиза на
кристаллизацию сульфата кальция..................... 77
3.3. Изучение влияния продуктов термолиза на кристаллизацию
карбоната кальция....................................... 81
3. 4. Связь между степенью разложения и эффективностью
органофосфонатов.......................................... 87
3.5. Исследование процесса кристаллизации и механизма его ингибирования кондуктометрическим методом........................ 93
3. 6 Влияние фосфорсодержащих комплексонов на образование
накипи малорастворимых солей............................ 112
Выводы по главе 3.................................................... 124
Глава 4. Использование результатов исследований в промышленности.... 126
4. 1. Промышленные испытания и внедрение в котельной
аэропорта «Кольцово»..................................... 133
4. 2. Разработка технологии стабилизационной обработки охлаждающей воды чистого оборотного цикла агрегата «печь-ковш» Северского трубного завода.............................. 135
15
детельствуют о целесообразности использования других методов ингибирования накипеобразования.
1. 2. Химические методы водоподготовки
Альтернативным физическим методам является химические методы водоподготовки. Эти методы могут осуществляться несколькими способами:
1) регулирование pH;
2) применение затравки;
3) осаждение ионов щелочноземельных металлов реагентами образующих с ними труднорастворимые соединения;
4) извлечение ионов щелочноземельных металлов ионообменными смолами;
5) отмывка отложений реагентами;
6) совместное использование физических полей и реагентов;
7) дозирование в воду регентов, стабилизирующих ионный состав воды.
Первые три способа имеют существенные недостатки, опасность коррозии при подкислении, высокую стоимость и сложность приготовления активной затравки, точного дозирования реагентов при осаждении и затрат на строительство оборудования (отстойников), а, главное, эти способы имеют невысокую эффективность.
Извлечение ионов щелочноземельных металлов ионообменными смолами метод высокоэффективный, но требует больших капитальных затрат при строительстве и реконструкции узлов На-катионирования, и больших эксплуатационных затрат для ведения реагентного хозяйства, затрат свежей воды на регенерацию фильтров, поэтому этот метод используется, в основном, на больших энергетических предприятиях.
Отмывка водогрейного оборудования минеральными и органическими
16
кислотами, комплексонами также находит применение. Предлагается в работе [27] для промывки котлов использовать сульфаминовую кислоту [28- 31]. В ходе эксперимента установлено, что время полного растворения карбонатной накипи занимающей 50% полезного сечения трубы 4... 6 ч, а при 80... 90%- 8... 12 ч. Рабочая концентрация составляла кислоты 6... 8%. С целью создания малоотходной технологии предусмотрена регенерация отработанной кислоты в соответствии с уравнениями реакций:
Ме(80зШ2)2+Са(0Н)2= Ме(0Н)2+Са(803Ш2)2, Са(803Ш2)2+Н2804=Са8041+ 2Н803Ш2 и утилизация сульфата кальция. Исходя из полученных данных отмывка -суль-фаминовой кислотой предпочтительней в техническом плане и с экологической точки зрения, чем отмывка серной, соляной и азотной кислотами. Кроме отмывки отложений минеральными (серной, соляной, азотной), сульфаминовой кислотами предлагалось использовать комплексоны ОЭДФ и НТФ [32]. Предлагается их использовать для отмывки фильтров водозаборных скважин. Па поверхности насосов образуется отложения, состоящие из гипса, гетита, кальцита и арагонита. В ходе исследования установлено, что этот химически сложный и многокомпонентный состав хорошо растворяется в растворах этих комплексонов. Послеремонтная промывка позволяет удалить продукты реакции и остатки комплексонов ОЭДФ и НТФ и восстановить работу фильтров. Предлагается [33] для удаления с поверхности нагрева котлов отложений, включающих в себя нерастворимые в воде соединения кальция и оксиды железа, использовать композицию, содержащую 10% четырехзамещенной натриевой соли ЭДТА, 10% гидроксиэтан- 1,1- дифосфоновой кислоты, 10% полиакрилата с молекулярной массой 2... 6тыс., 2% сополимера акрилата и гипофосфита натрия с молекулярной массой 200... 1500, 1% глюконата натрия, 2% лигиосульфоната иа-
I
трия и гидроксида натрия в количестве, необходимом для обеспечения pH промывного раствора на уровне 10,2... 12,5. Концентрацию композиции при про-
- Київ+380960830922