СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ И КОРРОЗИИ Российский патент 1996 года по МПК C02F5/08 C02F1/48 

Изобретение относится к способам предотвращения отложений минеральных солей и коррозии оборудования в водных растворах и может быть использовано в области водоподготовки при создании замкнутых и бессточных систем водоснабжения.

Известен способ предотвращения отложений путем обработки воды в магнитном поле при оптимальной напряженности поля и скорости потока [1]
Однако, этот способ имеет ряд недостатков: магнитная обработка эффективна при определенном солевом составе воды определенной карбонатной кальциевой жесткости. В случае сульфатной жесткости этот способ не дает положительных результатов. Отрицательно влияет на эффект магнитной обработки наличие в воде большой концентрации диоксида углерода, наличие других растворенных и нерастворенных примесей. Все эти факторы оказывают значительное влияние на эффективность магнитной обработки, приводят к частым перенастройкам магнитных аппаратов вследствие изменения качества воды. Кроме того, магнитная обработка практически не влияет на изменение коррозионных свойств воды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ предотвращения отложений и коррозии путем введения в обрабатываемую воду водных растворов комплексонов, содержащих аминоалкилфосфоновые группы или их моноядерных комплексонатов цинка [2]
Известный способ недостаточно эффективен в замкнутых и бессточных системах водоснабжения по следующим причинам:
карбонатная жесткость, при которой возможно применение комплексонов, ограничено 7 мг-экв/л;
ингибирование коррозии фосфорсодержащими комплексонами недостаточно и не превышает 30% При использовании моноядерных комплексонатов цинка эффективность ингибирования коррозии повышает до 90-95% однако, расход реагента составляет 30-50 мг/л;
при использовании фосфорсодержащих комплексонов в бессточной системе водоснабжения они недостаточно эффективны из-за разрушения биоорганизмами. Для сохранения эффективности их необходимо использовать совместно с медьаммонийным комплексом оксиэтилендифосфоновой кислоты, что удорожает обработку воды.

разбавленные (1-5% ) растворы фосфорсодержащих комплексонов необходимо готовить на технической воде. Использование оборотной воды с высокой жесткостью (10 мг-экв/л) невозможно, т.к. при приготовлении растворов на такой воде образуются малорастворимые кальциевые соли, выпадающие в осадок, при этом снижается эффективность обработки воды.

Техническая задача изобретения повышение эффективности обработки воды при одновременном снижении расхода реагентов в замкнутых и бессточных системах водоснабжения.

Поставленная задача решается тем, что водные растворы органофосфонатов и их моноядерных комплексонатов растворяют и приготовляют в магнитном поле в течении 1-10 мин.

При приготовлении ингибиторов в магнитном поле создаются условия для активной ассоциации ионов, флуктуации их концентраций и нарушение гидратных оболочек ионов. В результате этих процессов повышается эффективность действия реагентов при их использовании в замкнутых и бессточных системах водоснабжения.

В качестве органофосфонатов используют следующие соединения:
оксиэтилидендифосфоновая кислота ОЭДФ (ТУ 6-09-20-13-78)

нитрилтриметиленфосфоновая кислота НТФ (ТУ 6-09-20-13-78)

2-гидрокси-1,3-пропилендиаминтетраметиленфосфоновая кислота ДПФ (ТУ 6-09-4915-80)

ИОМС ингибитор отложений минеральных солей, представляющий собой композицию, содержащую нитрилтриметиленфосфоновую, иминобисметилфосфоновую, полиэтиленполиаминополиметиленфосфоновую кислоты, выпускаемый согласно ТУ 6-05-21-1153-81.

Сравнительная характеристика эффективности предлагаемого и известных способов приведена в таблице 1.

Примеры выполнения способа.

Пример 1. Водный 5%-ный раствор оксиэтилендифосфоновой кислоты (ОЭДФ), готовят растворением в воде в магнитном поле при напряженности магнитного поля 1700 Э и скорости течения жидкости 0,6 м/с. Для приготовления раствора использован магнитный аппарат "Казмеханобр". Время обработки раствора 0,5-15 мин. Полученные растворы были испытаны в качестве ингибиторов солеотложений при кристаллизации карбоната кальция.

Раствор бикарбоната кальция готовят смешиванием эквивалентных количеств бикарбоната натрия и хлористого кальция. Концентрация полученного раствора 10 мг-экв/л. Пересыщенный раствор сульфата кальция готовят смешением эквивалентных количеств сульфата натрия и хлористого кальция. Концентрация сульфата кальция 7,5 г/л. Опыты проведены при перемешивании (Rе ц=12500) и температуре 60±0,1^oС. Полученные растворы реагента были использованы в виде 0,1% -ных растворов. Концентрация реагента в исследуемом растворе 5 мг/л. Эффективность была оценена по продолжительности периода индукции, определяемого по результатам химического анализа графическим методом. Данные приведены в таблице 2.

Из данных, представленных в таблице 2 видно, что в тех случаях, когда приготовление реагента проведено в магнитном поле, индукционный период кристаллизации увеличился на 20-100% Оптимальными условиями обработки является время от 1 до 10 мин. Уменьшение или увеличение указанного времени обработки не позволяет достичь заявляемого технического результата.

Пример 2. Получение моноядерного комплексоната в магнитном поле при напряженности поля 1700 Э и скорости течения жидкости 0,6 м/с. Раствор сульфата цинка (5%) обработан раствором щелочи (40%) до достижения рН среды 9. В образовавшуюся суспензию, представляющую собой гидроокись цинка, постепенно вводят 25%-ный раствор нитрилтриметиленфосфоновой кислоты (НТФ) или ингибитор отложений минеральных солей (ИОМС) до получения гомогенного раствора. Обработка в магнитном поле проведена в течение 0,5-15 мин. Приготовленные растворы испытаны в качестве ингибиторов коррозии на воде следующего химического состава: рН 9,5, щелочность 0,7 мг-экв/л, жесткость 2,5 мг-экв/л, солесодержание 230 мг/л, железо (общее) 8,0 мг/л, сульфаты 45 мг/л, хлориды 80 мг/л.

Скорость коррозии конструкционной стали определена на коррозиометре "Ока" по известной методике. Данные представлены в таблице 3.

Из данных, представленных в табл.3, видно, что в случае приготовления моноядерного комплексоната цинка в магнитном поле возможно не только повысить эффективность ингибирования коррозии, но и снизить концентрацию комплексоната в 6 10 раз. Это позволяет сократить расход реагента, особенно в случае использования его в открытых системах. Оптимальное время обработки 1-10 минут.

Пример 3. Водные растворы комплексонатов были приготовлены в магнитном поле напряженностью 1700 Э при скорости потока 0,6 м/с. Время обработки в магнитном поле 5 мин. Растворы термостатированы при 40^oС в течение 60 суток. Один раз в 20 суток определяли влияние приготовленных растворов на кристаллизацию сульфата кальция. Пересыщенный раствор сульфата кальция исходной концентрации 8 г/л готовят смешением эквивалентных количеств сульфата натрия и хлористого кальция. Эффективность реагентов проверена при 80^oС и времени выдержки 3 часа. Концентрация реагентов 5 мг/л. При аналогичных условиях испытаны смеси НТФ с медьаммонийным комплексом оксиэтилидендифосфоновой кислоты (МДФК) при оптимальном соотношении. Данные приведены в таблице 4.

Как видно из данных, представленных в табл.4, обработка раствора комплексона в магнитном поле позволяет отказаться от использования в составе композиции МДФК, применение которой существенно повышает стоимость обработки воды. По сравнению с реагентами, не обработанными в магнитном поле, эффективность заявляемого способа выше более чем на 60%
Пример 4. Приготовление водных 1-2% растворов комплексонов проводили на воде с общей жесткостью 15 мг-экв/л в магнитном поле напряженностью 1700 Э при скорости потока 0,6 м/с в течение 10 минут и без него. Потери реагентов в результате образования осадков, представляющие собой полиядерные комплексонаты кальция, определяли по изменению концентрации комплексонов в растворе по стандартной методике и визуально.

Данные представлены в таблице 5.

Из данных, приведенных в таблице 5, видно, что в случае приготовления растворов реагента в магнитном поле его потери, практически, равны нулю. Если же приготовление реагентов проводят не в магнитном поле, потери составляют 27-35%
Таким образом, технико-экономические преимущества способа заключаются в повышении эффективности обработки воды с целью предотвращения образования отложений и коррозии, расширение возможности использования комплексонов в бессточных системах водоснабжения, сокращения расхода реагентов при ингибировании коррозии, приготовлении растворов на водах высокой минерализации. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4

Использование: предотвращение образования отложений и коррозии при создании замкнутых и бессточных систем водоснабжения. Сущность изобретения: способ включает растворение фосфонсодержащих комплексонатов в воде и введение полученного раствора и обрабатываемую воду, при этом растворы комплексонатов и комплексонов готовят в магнитном поле в течение 1-10 мин. 1 с.п. ф-лы, 4 прим., 5 табл.

Способ предотвращения образования отложений и коррозии путем введения в обрабатываемую воду растворов фосфонсодержащих комплексонов, отличающийся тем, что растворы комплексонов и комплексонатов металлов готовят в магнитном поле в течение 1 10 мин.