Меню

Новости Химической компании "Нитон"

Журнал "Энергосбережение и водоподготовка",   1, 2000

 

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ИМПОРТНЫХ ИНГИБИТОРОВ СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ

Д.Т.Н., проф. Б.Н. ДРИКЕР; асп. А.Л. ВАНЬКОВ ( Уральская Государственная Лесотехническая Академия )

Из письма в Редакцию:

Уважаемая редакция!

Основанием для подготовки, направленной в адрес редакции работы является то обстоя­тельство, что на российский рынок, наряду с отечественными реагентами, предлагаются реа­генты зарубежных фирм "Giulini Chemie", "Nalco" и др. При этом в прилагаемой к проспектам документации приводятся данные о том, что предлагаемые реагенты лучше отечественных.

Мой личный опыт использования органофосфонатов в металлургии, в частности, на Оскольском электрометаллургическом комбинате. Белорусском металлургическом заводе свиде­тельствует как раз об обратном. В результате проведенных в 1984-1986гг. работ была осуществлена замена импортных реагентов на этих предприятиях, при этом сумма экономии состави­ла 1,5 млн. марок ФРГ и 11 млн. австрийских шиллингов.

Полученные в ходе данной работы экспериментальные данные также свидетельствуют о том же...

Иногда за "державу бывает обидно".

С уважением

Лауреат премии СМ СССР, заслуженный изобретатель России, д.т.н., профессор Б. Н. Дрикер

В последние годы для предотвра­щения минеральных отложений предло­жено значительное количество реагентов из класса комплексонов и органофосфона­тов [1, 2].

Их применение в теплоэнергетике, согласно нормативным документам НТС РАО "ЕЭС России" ограничено реагентами ИОМС и ОЭДФ, температурой 110 °С и максимально достигаемым карбонатным индексом 8.

В то же время, отечественные про­изводители органофосфонатов предлага­ют реагенты: оксидиаминопропилентетра-метилфосфоновую кислоту (ДПФ), компо­зицию ПАФ-13, основными компонентами которой в соответствии с ТУ являются этилендиаминтетраметилфосфоновая и диэтилентриаминпента_ метилфосфоновая кислоты, СК-110 - смесь ОЭДФ с низкомо­лекулярным полиакрилатом. Компания"ВК Giulini Chemie" рекомендует для тепло­энергетики Гилуфер 422 - композицию фосфонатов и поликарбоксилатов.

Целью данной работы является со­поставление эффективности отечествен­ных и импортных ингибиторов солеотложений в зависимости от температурных условии эксплуатации и качества исполь­зуемой в теплоэнергетике воды.

Оценку эффективности исследуе­мых образцов реагентов определяли по их склонности к термолизу в диапазоне тем­ператур 150-300 °С и влиянию продуктов термолиза на кристаллизацию сульфата и карбоната кальция, как наиболее часто встречающихся в составе минеральных отложений.

Термолизу подвергали 1% растворы реагентов, приготовленные на деминера­лизованной воде, запаянные в стеклянные ампулы и помещенные в автоклав, кото­рый термостатировали в интервале тем­ператур 150-300 °С в течение 3 часов. По окончании экспозиции ампулы вскрывали, раствор разбавляли до рабочей концен­трации, определяли степень разложения реагентов по количеству образовавшегося ортофосфата по стандартной методике [3] и влияние продуктов термолиза на кри­сталлизацию сульфата и карбоната каль­ция.

Влияние температуры на степень термолиза органофосфонатов представ­лено в табл. 1.

Таблица 1. Влияние температуры на степень термолиза органофосфонатов 

ПРОСМОТРЕТЬ ТАБЛИЦУ

т,°с

Степень термолиза, %

ОЭДФ

СК-110

Гилуфер 422

ДПФ

ПАФ-13

ИОМС

150

0

0

0

0

0

0

175

6

3

5

3

0

2

200

17

20

45

3

2

7

225

26

40

55

6

7

10

250

39

50

62

9

10

12

275

44

82

66

30

58

35

300

80

90

80

50

74

72

Из данных, представленных в табл. 1 видно, что наименее склонны к термоли­зу реагенты ДПФ - ПАФ-13 - ИОМС. При температурах до 250 °С степень термоли­за не превышает 10-12%. При дальней­шем росте температуры величина термо­лиза резко возрастает до 30-74%. Более склонны к термогидролизу ОЭДФ и СК-110, присутствие в последнем низкомоле­кулярного полиакрилата никак не сказыва­ется на стабильности реагента. Уже при 200 °С степень термогидролиза составля­ет для этих реагентов 17-20%, заметно возрастает при росте температуры. По нашему мнению, это обусловлено отсутст­вием азота в молекуле ОЭДФ. Еще мень­шей термостабильностью обладает Гилуфер 422.

Для определения влияния продук­тов термолиза на кристаллизацию карбо­ната кальция, техническую воду в количе­стве 200 см3 от природных источников во­доснабжения [4] со следующими парамет­рами, мгэкв/л: жесткость общая (Жоб) 11,0; жесткость кальциевая (Жса) 5,3; щелоч­ность (Щ) 4,0 (карбонатный индекс 21,2 (мгэкв/л) ) подвергали нагреванию в авто­клаве (объемом 300 см3) при температуре 120 °С в течение 2 часов, без перемешивания. Концентрация испытуемых реаген­тов составляла 2 мг/л. По окончании экс­позиции, автоклав охлаждали до комнат­ной температуры и вновь определяли вы­шеперечисленные параметры. Эффектив­ность (Э) продуктов термолиза реагентов определяли по формуле:

К2 - карбонатный индекс после опы­та с используемым реагентом, (мгэкв/л)2;

Кз - карбонатный индекс после опы­та без реагента, (мгэкв/л)2;

Э - эффективность, %.

Данные представлены в табл. 2.

Из данных, приведенных в табл. 2 видно, что наибольшей эффективностью в ряду исследованных реагентов обладает Гилуфер 422 и ИОМС. При этом на эф­фективность Гилуфер 422, практически не оказывает влияние то обстоятельство, что при температуре свыше 200 °С степень его термолиза превышает 50%. Очевидно, это обусловлено тем обстоятельством, что в состав композиции входит поликарбоксилат, оказывающий положительное влия­ние на эффективность ингибиторов солеотложений [5, 6]. Следует, однако, отме­тить, что реагент ИОМС, не уступает по эффективности Гилуфер при значительно более низкой стоимости, а реагент ПАФ-13 имеет, практически, ту же эффективность до температуры 250 С. Уменьшение эффективности для ПАФ-13 при температу­рах свыше 250 °С, по нашему мнению, связано с более высокой молекулярной массой соединений, входящих в его со­став, а, следовательно, меньшей мольной долей и количеством молекул действую­щего вещества. Более низкая эффектив­ность ДПФ, по-видимому, является след­ствием наличия в молекуле реагента гидроксогруппы и тем, что продуктами термо­лиза являются спирты, обладающие гид­рофобными свойствами. Заметно уступа­ют по эффективности перечисленным реа­гентам ОЭДФ и СК-110. При этом наличие в составе СК-110 низкомолекулярного поликрилата, практически, никак не отража­ется ни на термостабильности ни на его эффективности.

формула1

Таблица 2. Влияние продуктов термолиза на кристаллизацию карбоната кальция при термическом разложении гидрокарбоната кальция

ПРОСМОТРЕТЬ ТАБЛИЦУ

Реагент

Температура

Качество воды после экспозиции

, мгэкв/л

Эффективность,

 

термолиза, °С

Жобш

Жса

щ

%

1

2

3

4

5

6

х.о.

 

9,7

3,9

2,7

 

Гилуфер 422

150

10,9

5,2

3,9

91

 

175

10,9

5,2

3,9

91

 

200

10,8

5.1

3,8

83

 

225

10.8

5,1

3.8

83

 

250

10,7

5,0

3,7

79

 

275

10,7

5,0

3,7

75

 

300

10,7

5,0

3,6

75

ИОМС

150

10,9

5.2

3,9

91

 

175

10,9

5,2

3,9

91

 

200

10,8

5,1

3,8

83

 

225

10,8

5,1

3,7

78

 

250

10,7

5,0

3.7

75

 

275

10,7

5.0

3,7

75

 

300

10,6

4.9

3,6

67

ПАФ-13

150

10,8

5,1

3,8

83

 

175

10,8

5,1

3,8

83

 

200

10,8

5,1

3,8

83

 

225

10,6

4,9

3,7

71

 

250

10,5

4,8

3,5

59

 

275

10,1

4,4

3,1

29

 

300

10,0

4,3

3,0

22

ДПФ

150

10,4

4,7

3,4

51

 

175

10,4

4,7

3,4

51

 

200

10,4

4,7

3,3

47

 

225

10,3

4,6

3,2

39

 

250

10,3

4,6

3,2

39

 

275

10,2

4,5

3.1

32

 

300

10,1

4,4

3,1

29

ОЭДФ

150

10,8

5.1

3,8

83

 

175

10,7

5,0

3,7

75

 

200

10,7

5,0

3,7

75

 

225

10,5

4,8

3,5

59

 

250

10,5

4,8

3,5

59

 

275

10,1

4,4

3,1

29

 

300

10,0

4,3

3,0

22

СК-110

150

10,9

5,2

3,9

91

 

175

10.8

5,1

3,8

83

 

200

10,7

5,0

3,7

75

 

225

10,6

4,9

3,6

67

 

250

10,5

4,8

3,5

59

 

275

10,1

4,4

3,1

29

 

300

10,0

4,3

3,0

22

Следует отметить, что все исследо­ванные реагенты в различной степени оказывают влияние на кристаллизацию карбоната кальция. Очевидно, это связано с тем, что основным и конечным продуктом термогидролиза являются ортофосфаты, применение которых для обработки воды с целью предотвращения отложений карбоната кальция хорошо известно [7].Влияние исследованных реагентов и продуктов термогидролиза на кристал­лизацию сульфата кальция проводили на установке и по методике описанной в ра­боте [8]. Эффективность определяли по продолжительности периода индукции -времени, в течение которого не наблюда­лось видимой кристаллизации.

Пересыщенный раствор сульфата кальция (7,5 г/л) готовили смешением эк­вивалентных количеств сульфата натрия и хлористого кальция. Опыты проводили при температуре 40 °С при перемешивании (Re4= 12500). Реагенты и продукты их тер­могидролиза использовали в виде 0,1% водных растворов. В качестве объектов исследований испытали ИОМС, Гилуфер 422, ДПФ, ПАФ-13, т.к. ОЭДФ и СК-110 не оказывают влияния на кристаллизацию сульфата кальция.

Данные представлены в табл. 3.

Из данных представленных в табл. 3 видно, что эффективность ЙОМС. ПАФ - 13, ДПФ удовлетворительно коррелируется с термостабильностью до температуры 250 °С. При дальнейшем росте температу­ры термолиза, рост эффективности воз­можен при увеличении концентрации в 3-15 раз. Гилуфер 422 имеет несколько бо­лее низкую эффективность, чем ИОМС, но сохраняет ее во всем диапазоне темпера­тур при небольшом изменении концентра­ции, несмотря на существенно более вы­сокую величину термолиза. Очевидно, что это связано с наличием в его составе поликарбоксилата.

Таким образом, результаты анализа эффективности отечественных и импорт­ных ингибиторов солеотложений показы­вает, что реагенты ИОМС, ПАФ-13, прак­тически, не уступают реагенту компании "ВК Giulini Chemie" - Гилуфер 422, а реа­гент ДПФ по своей эффективности и уни­версальности действия превосходит ОЭДФ и СК-110.

Таблица 3.Влияние продуктов термолиза на кристаллизацию сульфата кальция

ПРОСМОТРЕТЬ ТАБЛИЦУ

Реагент

Температура термолиза, °С

Концентрация,

Индукционный

Степень

 

 

 

мг/л

период, мин.

термолиза, %

Гилуфер 422

150

175

1.0

1,1

268

290

0

5

 

200

1,5

290

45

 

225

1,6

295

55

 

250

1.7

287

62

 

275

1,7

268

66

 

300

2,2

287

80

ИОМС

150

1.0

292

0

 

175

1,0

294

2

 

200

1,1

319

7

 

225

1,25

270

10

 

250

1,35

291

12

 

275

3,5

309

35

 

300

13,0

307

72

ПАФ-13

150

1,0

282

0

 

175

1,1

300

0

 

200

2,0

266

2

 

225

2,1

280

7

 

250

2.2

309

10

 

275

10,0

265

58

 

300

-

-

74

ДПФ

150

175

1,4

 1,5

285

306

0, 3

3

 

200

1,5

291

3

 

225

1,6

318

6

 

250

1,7

318

9

 

275

9,4

312

30

 

300

18,0

283

5

 

Опыт применения ИОМС в котельной аэропорта "Кольцово" [4] и экспериментальные данные, полученные в данной работе, показывают, что диапазон изменения органофосфонатов в теплоэнергетике может быть расширен как по температуре, так и по карбонатному.

Литература.

1. Маргулова T.X, Новосельцев В.Н., Маклакова В.П. // Журнал ВХО , 1984, 29, № 3.- с. 95.

2. Федосеев B.C., Балабан-Ирменин Ю. Теплоэнергетика, 1994, № 5.- с. 17-18.

3. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1971-375 с.

4. Дрикер Б.Н., Иванцов Н.Д., Посыпайко А.Ф., Ваньков А.Л., Ахметшин Р.Ф. // Энерго­сбережение и водоподготовка, 1998, № 4.- с. 90-95.

5. Libutti B.Z., Knudsen J.A., Mucliez R.W. // Mater. Perform., 1984, 23, № 11- p. 47-50.

6. Bernard I.e., Demofins E. // Desalina­tion, 1985, 54, № 2.- p. 301-305.

7. Гамер П., Джексон Д., Серстон И. / Очистка воды для промышленных предпри­ятий. М.: Изд. Литературы по строительству, 1968.-416 с.

8. Простаков СМ., Дрикер Б.Н., Ремпель СИ. / ЖПХ, 1982, т. 55, № 11.- с. 2576-2578.