Меню

Новости Химической компании "Нитон"

12-ЫЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ СИМПОЗИУМ И ВЫСТАВКА
14-16 мая 2013 года, Екатеринбург

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ИНГИБИТОРОВ СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ И КОРРОЗИИ.

Дрикер Б.Н., Микрюков А.В., Тарантаев А.Г. Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия

Предотвращение образования минеральных отложений и коррозии до сих пор является одной из важнейших задач в системах теплоснабжения, оборотного и замкнутого водоснабжения. Для решения этих проблем предприятия вынуждены нести расходы, связанные с водоподготовкой.

Одним из способов водоподготовки является обработка воды комплексными ингибиторами солеотложений и коррозии на основе органофосфатов (ОФ) и полимерных соединений (как правило, на основе акриловой, малеиновой кислот).

Российские производители (ПО «Химпром», ХК «Нитон» и др.), а также арубежные компании (Nalco, GE, Guilini Chemie и др.) предлагают широкий список ингибиторов, поэтому потребитель сталкивается с проблемой выбора наиболее эффективного реагента, руководствуясь критериями экономичности и функциональности.

Цена и рекомендуемая концентрация ингибитора, являются для потребителя единственными критериями выбора поставщика в условиях тендера. При этом не учитывается, что результат проверки ингибитора в реальной водной среде предприятия может не соответствовать рекомендованной концентрации.

Предлагаемая же система дозирования и контроля способны значительно ухудшить конечный результат. Целью нашей работы является разработка единых критериев оценки эффективности различных реагентов и способов их применения, которые могут быть использованы потребителями в конкретных технологических системах.

При выборе ингибиторов солеотложений за основу могут быть взяты результаты испытаний на модельной воде. Полученные на модельной воде результаты, как правило, коррелируют с данными из технологических схем [1].

Однако, эти же реагенты, используемые для решения проблем коррозии, нуждаются в проверке и определении эффективных концентраций на реальной воде, взятой из конкретной технологической системы [2].

Экспериментальная проверка эффективности реагентов показала, что оптимальные концентрации, обеспечивающие защиту конструкционной стали от коррозии (>90%) отличаются от рекомендуемых на 50 - 100% [2]. Возвращаясь к параметрам, которые конкурируют на тендере, можно констатировать, что только одна цифра - цена продукции является надежной, другая же эффективная концентрация, может значительно измениться во время проведения пусконаладочных работ.

В ином случае, защита оборудования от коррозии будет решена не в полной мере. По нашему мнению, для оптимизации расходов на водоподготовку нужно проводить испытания реагентов на эффективность. Перед проведением тендера нужно испытать предлагаемые ингибиторы в оборотной воде предприятия и сравнить предполагаемые расходы, полученные на основании реальной эффективной концентрации. Решение, сделанное на основании паспортных данных, может преподнести неприятный сюрприз в будущем.

Правильный выбор реагента сам по себе не гарантирует потребителю успешное решение проблем коррозии оборудования. Далее необходимо провести разбор предлагаемых систем дозирования реагента в технологическую схему.

Существует 3 вида принципиально различающихся систем дозирования:

  • простые системы, основой которых являются импульсные насосы-дозаторы с настраиваемой частотой и продолжительностью импульса,
  • системы, учитывающие в автоматическом режиме величину подпитки, изменяющие при этом частоту импульсов,
  • системы с обратной связью. Наиболее известна 3D Trassar, где измеряемая датчиками скорость коррозии является аргументом для выработки частоты и длительности импульсов дозирующих устройств.

Первые две системы требуют организации периодического контроля концентрации реагента в системе и величины скорости коррозии. Влияние человеческого фактора при отсутствии четкой и жесткой системы контроллинга, как правило, оказывается негативным. Поэтому потребитель часто останавливается на третьей системе - свободной, на первый взгляд, от этого недостатка.

Исключение влияния человеческого фактора, а также обратная связь «скорость коррозии - объем дозирования» срабатывают далеко не всегда так, как хотелось бы потребителю, и этому посвящена вторая часть данной работы.

Нами были построены две модели, в которых сравнивалась эффективность ингибирования коррозии, расход реагента, и средняя концентрация реагента в системе в зависимости от применяемой системы дозирования.

В качестве исходных данных была взята технологическая схема «чистого» охлаждающего цикла металлургического комбината, где объем водной системы составляет 1200 м3, расход оборотной воды 3600 м /ч, объем подпитки 20 м3/ч, параметры качества воды, соответствующие оборотной воде АО «Уралмаш».

Для оценки эффективности ингибиторов коррозии использовалась экспресс-методика с помощью коррозиметра «Эксперт-004» [2]. Было установлено, что среди реагентов, выпускаемых отечественными и зарубежными компаниями, для воды данного качества наиболее эффективен реагент КИСК-1, выпускаемый ХК «Нитон».

Зависимость скорости коррозии от его концентрации в оборотной воде носит нелинейный характер. Эта же зависимость соблюдается и для других исследованных ингибиторов коррозии. Для КИСК-1 область эффективных концентраций, при которых скорость коррозии не превышает допустимого уровня, лежит правее значения 28 мг/л (Рис. 1).

При построении модели были следующие условия: согласно первой модели в системе поддерживается постоянная концентра! ингибитора 32мг/л, расход реагента составляет 0,64 кг/ч; согласно второй модели дозирующий насос включается, когда система получает сигнал от датчика, замеряющего скорость коррозии, превышающий пороговое значение бОмкм/год. Изучались 3 варианта, при которых расход реагента при дозировании составлял 0,7 кг/ч; 1,2 кг/ч; 1,8 кг/ч, при этом концентрация ингибитора в подпитке составляла 35 мг/л, 60 мгл/л и 0 мг/л соответственно.

Рис.1. Влияние концентрации ингибитора в оборотной воде на скорость коррозии

Влияние концентрации ингибитора в оборотной воде на скорость коррозии

В качестве примера в табл.1 (формат Exel) представлены расчетные данные ежечасного изменения концентрации реагента в системе Ci , скорости коррозии Vi, и расход реагента в соответствии с условиями построения модели. Для определения значений концентрации реагента в системе ( Ci) и скорости коррозии в системе (Vi) в конце каждого часа использованы следующие формулы:

Формула 1

где: Ci-i -значение концентрации реагента в системе на 1/3 час ранее; 1193,33 -коэффициент, учитывающий расход оборотной воды за 1/3 часа с учетом продувки; Сподп - значение концентрации реагента в подпитке (нами изучены 3 варианта, в которых оно равнялось 35 мг/л, 60 мг/л и 90 мг/л); 6,67 - коэффициент, учитывающий расход подпитки за 1/3 часа; 1200 - общий оборот воды в системе.

Формула 2

где: Ci-i - значение концентрации реагента в системе на конец предыдущего часа. Остальные коэффициенты определены на основании экспериментальных данных, которые получены при определении оптимальных концентраций реагента в данных условиях. Результаты, наглядно иллюстрируют, что в оборотных системах охлаждения российских предприятий, характеризующихся значительным объемом подпитки, где в течение 3-5 суток происходит полное обновление воды, автоматизированные дозирующие системы, типа 3D Trassa не позволяют получить приемлемого результата. Экономия реагента в 5 - 10% оборачивается в разы худшими результатами защиты оборудования от коррозии (10,6 мкм/год при постоянном дозировании и, соответственно, 47 68 мкм/год при автоматическом). Это обусловлено инерционностью системы при больших объемах подпитки.

В системах оборотного водоснабжения целесообразно постоянное дозирование реагента, при условии внедрения методик жесткого и постоянного мониторинга.

Табл.1. Результаты замеров скорости коррозии, концентрации реагента в системе при автоматическом дозировании

ПРОСМОТРЕТЬ ТАБЛИЦУ

Дозирование 0,7кг/ч Дозирование 1,2кг/ч Дозирование 1,8кг/ч
Конц-я реагента мг/л Скорость коррозии мм/год Расход реагента кг/ч Конц-я реагента мг/л Скорость коррозии мм/год Расход реагента кг/ч Конц-я реагента мг/л Скорость коррозии мм/год Расход реагента кг/ч
32,0 10,0 0,0 32,0 10,0 0,0 32,0 10,0 0,0
31,5 10,0 0,0 31,5 10,0 0,0 31,5 10,0 0,0
30,9 19,9 0,0 30,9 19,9 0,0 30,9 19,9 0,0
30,4 29,7 0,0 30,4 29,7 0,0 30,4 29,7 0,0
29,9 39,4 0,0 29,9 39,4 0,0 29,9 39,4 0,0
29,4 48,8 0,0 29,4 48,8 0,0 29,4 48,8 0,0
28,9 58,1 0,0 28,9 58,1 0,0 28,9 58,1 0,0
28,5 67,3 0,0 28,5 67,3 0,0 28,5 67,3 0,0
28,6 76,3 0,7 28,0 76,3 1,2 28,0 76,3 1,8
28,7 74,4 0,7 28,5 85,1 1,2 29,0 85,1 1,8
28,8 72,5 0,8 29,0 75,4 1,2 30,0 66,1 1,8
28,9 70,6 0,7 29,5 65,8 1,2 31,0 47,5 1,8
29,0 68,8 0,7 30,0 56,3 1,2 31,9 29,1 0,0
29,1 67,0 0,7 31,5 47,1 0,0 31,4 11,1 0,0
29,1 65,2 0,7 30,0 37,9 0,0 30,9 21,0 0,0
29,2 63,5 0,7 29,5 47,4 0,0 30,4 30,8 0,0
29,3 61,8 0,7 29,0 65,8 0,0 29,9 40,4 0,0
29,4 60,1 0,7 28,5 65,9 0,0 29,4 49,8 0,0
29,5 58,5 0,7 28,1 74,9 1,2 28,9 59,1 0,0
29,0 56,8 0,0 28,6 83,8 1,2 28,4 68,2 0,0
28,5 66,0 0,0 29,1 74,1 1,2 27,9 77,2 1,8
28,6 75,0 0,7 29,6 64,5 1,2 29,0 86,0 1,8
28,7 73,1 0,7 30,1 55,1 1,2 30,0 67,0 1,8
28,8 71,3 0,7 30,6 45,8 0,0 30,9 48,4 1,8
Через 3 суток (72 часа)
29,0 67,6 0,7 29,6 46,2 0,0 31,4 11,9 0,0
29,1 66,9 0,7 28,9 77,1 1,2 28,5 67,3 0,0
29,2 65,1 0,7 29,4 67,4 1,2 28,0 76,3 1,8
Через 6 суток (144 часа)
29,2 64,7 0,7 29,8 42,6 0,0 31,0 18,7 0,0
29,3 63,0 0,7 29,3 52,0 0,0 30,5 28,5 0,0
29,4 61,3 0,7 28,8 61,3 0,0 30,0 38,2 0,0
Через 10 суток (240 часов)
29,4 60,8 0,7 29,9 58,0 1,2 30,9 48,4 1,8
29,5 59,1 0,7 30,4 48,7 0,0 31,9 30,0 0,0

В таблице 2. приведен сопоставительный анализ скорости коррозии и расхода реагентов.

Табл.2, Сопоставительный анализ скорости коррозии и расхода реагентов.

ПРОСМОТРЕТЬ ТАБЛИЦУ

Постоянный расход реагента Bap.1 Дозирование с расходом 0,7 кг/ч Вар.2 Дозирование с расходом 1,2 кг/ч Вар.З Дозирование с расходом 1,8 кг/ч
Средняя скорость коррозии ш/год Расход реагента кг/мес Средняя скорость коррозии мм/год Расход реагента кг/мес Средняя скорость коррозии мм/год Расход реагента кг/мес Средняя скорость коррозии мм/год Расход реагента кг/мес
10,6 462,3 68,2 411,6 58,4 422,36 47,3 436,3

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ресурсосберегающие технологии в водоподготовке /Б.Н.Дрикер [и др.] //Энергосбережение и водоподготовка. 2001. №4. С. 13 - 16

2. Выбор ингибиторов коррозии для систем водоснабжения /Б.Н.Дрикер [и др.] //Энергосбережение и водоподготовка.2012. №5. С.2 - 5