Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка нового эффективного и экологичного способа растворения накипно-коррозионных отложений

Сведения об участнике
ФИО
Дремлева Ольга Юрьевна
Вуз
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Химия и химические технологии
Раздел области наук
Неорганическая и координационная химия. Аналитическая химия неорганических соединений
Тема
Разработка нового эффективного и экологичного способа растворения накипно-коррозионных отложений
Резюме
Устранение накипно-коррозионных отложений и борьба с накипеобразованием — основная задача, решаемая на различных энергообъектах. Известны составы промывочных реагентов, в которых присутствует динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, которая практически не разлагается в живой природе. Нами представлен способ очистки внутренних полостей теплообменного оборудования, систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания от накипно-коррозионных отложений раствором, содержащим экологически безопасные комплексоны ЭДДЯК, ГМДДЯК, ИДЯК. На инновационный способ получено решение ФИПС о выдаче патента на изобретение.
Ключевые слова
накипно-коррозионные отложения, промывочные реагенты для растворения отложений, экологически безопасные комплексоны
Цели и задачи
Цель проекта. Разработка способа очистки внутренних полостей теплообменного оборудования (теплообменных контуров) и систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания или других агрегатов от накипно-коррозионных отложений без применения реагентов, оказывающих негативное воздействие на природную среду.
Задачи: - подбор экологически безопасных компонентов для включения в состав промывочной композиции растворения накипно-коррозионных отложений;
- создание инновационной, оптимально сбалансированной, промывочной композиции для растворения накипно-коррозионных отложений на основе экологически безопасных комплексонов (ЭБК) и закрепление авторского приоритета на неё патентом на изобретение.
Введение

Растворенные в воде вещества вызывают неполадки в работе энергетического оборудования, связаные с образованием накипных и коррозионных отложений, состоящих из солей кальция и магния, железа, содержащихся в используемой воде. Устранение накипно-коррозионных отложений и борьба с накипеобразованием — основная задача, решаемая на различных энергообъектах. Эти загрязнения приводят к снижению эффективности работы оборудования, а зачастую и выходу его из строя.

Сегодняшнее состояние отечественной экономики и окружающей среды предполагает применение альтернативных умягчению воды экологически безопасных, но в то же время дешевых технологических решений при эксплуатации энергетического оборудования.

Методы и материалы

Обычно промывочные реагенты содержат этилендиаминтетрауксусную кислоту. Этот комплексон практически не поддается разложению в живой природе и накапливается в мировом океане. В Европе в поверхностных водах содержится ЭДТА до 35 мг/л, в грунтовых водах США ЭДТА накопился до 72 мг/л. 

Нами представлен способ очистки внутренних полостей теплообменного оборудования от накипно-коррозионных отложений экологически безопасными реагентами. 

Предлагается способ растворения  отложений  промывкой обрабатываемой полости  реагентом при температуре 50-80°С со сменой направления движения потока  с последующей нейтрализацией промывочного реагента, содержащего  экологически безопасный комплексон (ЭБК). В качестве промывочного реагента  использован раствор, содержащий компоненты, мас.%: сульфаминовая кислота - 2-5; ЭБК {этилендиаминдиянтарная кислота (ЭДДЯК), или гексаметилендиаминдиянтарная кислота (ГМДДЯК), или иминодиянтарная кислота (ИДЯК)} – 1-1,5; ингибитор коррозии - 0,1-0,2; вода – остальное.

Для осуществления промывки систему  заполняют  водой и нагревают  до температуры 50-80°C. При циркуляции  добавляют ингибитор коррозии Через 10 мин добавляют ЭБК. Через 30-60 минут в раствор добавляют  сульфаминовую кислоту. Раствор имеет  pH= 0,5- 4,5. Циркуляцию обеспечивают до прекращения изменения  pH в течение 30 минут.

Описание и обсуждение результатов

Установлено, что ингибирование процесса солеотложений с помощью комплексонов основано на явлении порогового (или субстехиометрического) эффекта. Пороговым эффектом называют предотвращение осадкообразования в пересыщенных растворах неорганических солей, содержащих субстехиометрические (микродозы) количества ингибитора. При этом следует отметить, что эффективность комплексонов в 5 — 10 раз выше, чем при применении традиционных неорганических фосфатов.

Экспериментально установлено, что комплексоны вызывают также разрушение уже образовавшихся карбонатных отложений: в присутствии комплексонов происходит перестройка кристаллов СаСОЗ, рост отдельных кристаллов приводит к возникновению механических напряжений в слое накипи, что вызывает ее растрескивание. Это явление используют иногда для очистки оборудования «на ходу» т.е. не останавливая его.

Наряду с ингибированием накипеобразования не менее важна проблема защиты теплообменного оборудования, контактирующего с водой, от коррозии.

Исследования показали, что комплексоны, при концентрации более 50 мг/л, проявляют эффект ингибирования коррозии низкоуглеродистой стали.

ЭБК обеспечивают умягчение используемой воды в течение всего процесса промывки путем образования комплексных соединений с ионами металлов, в том числе железа, кальция и магния. Информация о комплексообразовании ЭДДЯК, ГМДДЯК и ИДЯК с ионами железа, кальция и магния изложена в научной литературе.

В отличие от неразлагаемого в живой природе классического комплексона ЭДТА, используемого в качестве лиганда в ранее использованных растворах, заявляемый состав основан на использовании ЭБК, которые содержат в своем составе фрагменты янтарной кислоты. И это важно, так как комплексоны, производные янтарной кислоты при попадании в окружающую среду быстро разлагаются под действием света на составляющие их безвредные усвояемые аминокислоты.

Предлагаемые комплексоны являются экологически безопасными, т.к. в условиях природных сбросов разлагаются на составляющие аминокислоты и не загрязняют окружающую среду.

Техническим результатом, обеспечиваемым предложенным составом, является растворение накипно-коррозионных отложений экологически безопасным способом. На предлагаемый проект получено решение Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 05.05.2016 г. о выдаче патента на изобретение по заявке №2014153073.

 

Используемые источники
Патент РФ №2532867, опубл. 10.11.2014.
Metsarinae S., Tuhkanen T., Aksela R. // Chemosphere. 45 (2001). P. 949-955.
Sillanpaa M.E.T., Kurniawan T.A., Lo W.-H.// Chemosphere,2011,V.83,№11,P. 1443.
Nowack B., VanBriesen J.M.// ACS Symposium Series 910 - N.Y.:Washington, DC.-2005. P. 1.
Горелов И.П., Бабич В.А. // Журн. неорган. химии, 1971, 16, 4, 902.
Никольский В.М., Симонова М.В., Гридчин С.Н. и др.// Известия ВУЗов. Химия и химическая технология, 2013, 56, №9, С. 112.
Малахаев Е.Д., Никольский В.М., Горелов И.П. // Журн. общ. химии, 1978, 48, 11, 2601.
Позняк А.Л., Стельмашок В.Е., Стоплянская Л.В. //Координационная химия, 17, №2, 1991, С.188.
Hyvonen H., Orama M., Saarinen H., Aksela R. //Green Chemistry, 2003, 5, 410.
Tolkacheva L. N., Nikol’skii V. M. //Russian Journal of Physical Chemistry A, 2013, Vol. 87, No. 9, Р. 1500.
Information about the project
Surname Name
Dremleva Olga Yurievna
Project title
Development of the new efficient and ecological way of dissolving crustose-corrosion deposits
Summary of the project
Eliminating crustose-corrosive deposits and control of scale formation - the main problem to be solved at various power facilities. The compositions of washing reagents, in which there is disodium edetate, which practically does not decompose in nature are known. We have provided a method for cleaning internal cavities of heat transfer equipment, cooling systems of internal combustion engines by crustose-corrosion deposits with a solution containing environmentally friendly chelating EDDS, GMDDS, IDS. The Patent Office has allowed Patent grants for innovative formulation
Keywords
crustose-corrosive deposits, rinsing agents for dissolving deposits, environmentally friendly chelating