Способ очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического и технологического оборудования от накипных отложений с помощью препарата от накипи Российский патент 2020 года по МПК C11D1/00 C11D1/66 F28G9/00 B08B3/08 

Область техники

Изобретение относится к области очистки поверхностей от накипи и может применяться на предприятиях, где в процессе работы на оборудовании образуется накипь с различными включениями. К ним относятся как предприятия химической и нефтехимической промышленности, так и топливной промышленности. Способ включает в себя обследование оборудования с помощью мобильной лаборатории, исследование накипи на устойчивость к различным кислотосодержащим компонентам и применение микробиологического биопрепарата с необходимыми добавками.

Уровень техники

Известен состав для удаления накипи (RU 2085517, опубл. 27.07.1997), содержащий мас.% бисульфат или пиросульфат калия или натрия 5-12, вода - остальное. Состав также может содержать соляную и уксусную кислоты в количестве 4-8 и 4-6 мас.% соответственно. Состав применяют следующим образом. Проводят нагрев воды до температуры 60-80°C и прокачивают в циркуляционном режиме. Затем в циркулирующую воду вводят компоненты раствора. Обработку производят в циркуляционном режиме с отделением твердой фазы из раствора при помощи гидроциклона или отстойника. После обработки заменяют раствор на промывочную воду, промывают котел водой со сбросом в сборную емкость, причем объем промывочной воды составляет не менее 4-6 объемов промываемых емкости котла. Уксусная кислота довольно активно разрушает накипь, но она летуча и имеет острый неприятный запах.

Известен способ химической очистки в процессе эксплуатации теплообменного оборудования от накипи, а также образование на поверхностях теплообмена пленки, предохраняющей от повторного накипеобразования (RU 2285218, опубл. 10.10.2006). Данный способ очистки включает обработку внутренних поверхностей нагрева растворами при многократной циркуляции и с последующим удалением накипи, в качестве раствора используют водный раствор специально ремонтно-восстановительного состава, состоящего из измельченных до дисперсности 0,07-0,075 мм горных пород, включающих окислы элементов: SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MnO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, P₂O₅, SO₃, CO₂, H₂O, используемого в количестве не менее одного грамма на один литр объема обрабатываемого оборудования, при этом циркуляцию раствора осуществляют при температуре рабочего режима оборудования, а удаление накипи производят продувкой водой или паром не менее чем через 72 часа циркуляции раствора. Проведенные исследования показали, что этот способ энергоемкий и требует увеличения срока простоя оборудования в ремонте.

Известен состав для удаления отложений и накипи с внутренних поверхностей теплообменного оборудования (RU 2331591, опубл. 20.08.2008), состоящий из пиросульфата натрия или калия, или аммония или персульфата натрия или калия, или аммония, полифенольных соединений древесины или коры хвойных пород, уротропина, неионогенного ПАВ, соляной кислоты, ацетона и воды.

Так, известен состав для удаления накипи (RU 2257354, опубл. 27.07.2005), содержащий пиросульфат натрия или калия, или аммония либо надсернистокислый натрий или калий, или аммоний, соляную кислоту, неионогенное ПАВ, полифенольные соединения коры хвойных пород, ингибитор коррозии - уротропин, полигексаметиленгуанидин хлорид и воду.

Также известен состав для удаления накипи и отложений (RU 2324661, опубл. 20.05.2008), который содержит пиросульфат натрия, или калия, или аммония либо надсернокислый натрий, или калий, или аммоний, фторид натрия, или аммония, или калия, или плавиковую кислоту, полифенольные соединения древесины или коры хвойных пород, уротропин, соляную кислоту, неионогенное поверхностно-активное вещество и воду.

Также известен состав для удаления накипи с теплообменных поверхностей (RU 2443637, опубл. 27.02.2012), содержащий соляную кислоту в количестве 2-15 мас.%, ингибитор коррозии - уротропин или тиомочевина - 0,5-3%, фторид натрия, калия или аммония – 1-4%, мета-нитробензолсульфокислоту – 3-7% и воду – остальное до 100%. Оборотная система, содержащая накипь на теплообменных поверхностях, обрабатывается предлагаемым составом при температуре 70-80°C. Моющий состав после обработки сливается, и система промывается водой.

Недостатки описанных технических решений общие. Сильные минеральные кислоты, особенно соляная, не только активно растворяют поверхность металла, но и разрушают защитные пассивные слои на поверхности металлов, таких как нержавеющая сталь. Это приводит к коррозии металлического оборудования, особенно в местах сварных швов и стыков разнородных металлов. Уротропин в среде сильной кислоты частично разлагается с образованием формальдегида, обладающего неприятным запахом и канцерогенным действием. Применение описанных средств в бытовых условиях связано с опасностью химического ожога, отравления, онкологического заболевания. Кроме того, при использовании описанных средств возникает сложная проблема захоронения остатков использованного средства.

Ко второй группе составов для удаления накипи относятся композиции, содержащие комплексоны. Комплексоны активно связывают атомы кальция, магния, железа и других металлов, содержащихся в отложениях, что и приводит к разрушению этих последних.

Такую композицию имеет промывочный состав для удаления накипи (RU 2172301, опубл. 20.08.2001), который содержит комплексон (трилон-Б), натрий фосфорнокислый однозамещенный, спирт изопропиловый, четвертичную аммонийную соль перфторсульфокислоты, воду. Состав может дополнительно содержать флуоресцеин.

Для очистки загрязненных поверхностей теплотехнического оборудования применяют также органические средства с бактериями: биотехнологии с биологически активными жидкостями (RU 2036250, опубл. 27.05.1995), гидравлические и механические технологии (RU 2177594, опубл. 27.12.2001). Все эти средства и технологии, за исключением биотехнологии, наносят повреждения при очистке металлической поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки теплотехнического оборудования от накипи (RU 2213922, опубл. 10.10.2003). Этот способ включает воздействие на рабочую поверхность разрыхляющей смесью, отмывку водой и пассивацию, при этом предварительно заквашивают 2-3 л пастеризованного, охлажденного до 20-33°С молока с использованием штаммов молочнокислых бактерий, сквашивают и перемешивают полученную закваску, добавляют свежую охлажденную сыворотку, доводя объем закваски до 100 л, сквашивают полученный объем при 20-33°С в течение 2-3 суток с перемешиванием через каждые 3-4 ч по 5 мин. Полученную закваску и свежую охлажденную молочную сыворотку при соотношении 10:90 мас.% заливают во внутренний объем очищаемого оборудования, накипь разрыхляют в течение 4-5 суток, периодически прокачивая смесь со скоростью 0,5-1,0 м/с через 2-2,5 ч по 10-15 мин, при достижении кислотности смеси 3,5-2,5 рН ее прокачивают со скоростью 2-2,5 м/с и пассивируют внутренний объем очищаемого оборудования 0,5%-ным раствором соды при 20-25°С в течение 1 ч.

Этот способ по своей сущности – разрыхления накипи – близок к предлагаемому способу очистки внутренних поверхностей теплотехнического оборудования.

Недостатками указанного способа являются: длительность подготовки процесса очистки, большое количество технологических операций, длительный срок проведения процедуры очистки; необходимость подогрева растворов, использование дорогостоящего сырья для производства - молока.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является снижение длительности процедуры очистки, упрощение и уменьшение необходимых технологических операций, снижение энергоемкости и стоимости используемых компонентов, и соответственно, всего способа очистки от накипных отложений.

Указанный технический результат достигается тем, что способ очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического и технологического оборудования от накипных отложений с помощью препарата от накипи заключается в обработке внутренних поверхностей оборудования препаратом, содержащим микробную суспензию, пассивирующие добавки: уротропин, тиомочевину и мочевину, а также неионогенные ПАВ: тритон Х-100, TWEEN-80, и воду.

Препарат можно периодически прокачивать через внутренние поверхности оборудования каждый час по 20-30 минут, со скоростью 0,5-2,5 м/с, причем очистку осуществляют в течение 1-3 суток.

Микробная суспензия может быть изготовлена на основе молочной сыворотки с использованием чистых культур высокопродуктивных штаммов молочнокислых бактерий вида Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii и Lactobacillus acidophilus.

Препарат может иметь следующее соотношение компонентов, в мас.%: микробная суспензия 77,1-80,3, уротропин 0,3-0,5, тиомочевина 0,3-0,5, мочевина 3,5-3,7, тритон Х-100 1-2, TWEEN-80 0,5-1, вода – остальное.

Технический результат достигается за счёт обработки внутренних поверхностей оборудования препаратом на основе микробной суспензии с пассивирующими добавками: уротропин, тиомочевина и мочевина, которые предотвращают коррозию оборудования в процессе его очистки и обладают протекторным действием образования накипи, неионогенные ПАВ: тритон Х-100 и TWEEN-80 повышают способность препарата растворять накипь.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В ферментёрах нарабатывается необходимый объём препарата, содержащего микробную суспензию, пассивирующие добавки: уротропин, тиомочевину и мочевину, а также неионогенные ПАВ: тритон Х-100, TWEEN-80, и воду. Препарат может иметь следующее соотношение компонентов, в мас.%: микробная суспензия 77,1-80,3, уротропин 0,3-0,5, тиомочевина 0,3-0,5, мочевина 3,5-3,7, тритон Х-100 1-2, TWEEN-80 0,5-1, вода – остальное. Объём оборудования, занятый накипью, определяется путём полного заполнения оборудования водой и на основе разницы между объёмом воды, пошедшим на полное заполнение оборудования и его объёмами, согласно его паспортными данным – высчитывается объём, заполненный накипью.

Микробная суспензия может быть изготовлена на основе молочной сыворотки с использованием чистых культур высокопродуктивных штаммов молочнокислых бактерий вида Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii и Lactobacillus acidophilus. При выращивании микроорганизмов рода Lactobacillus используется питательная среда, состоящая из: глюкозы, сухого молочного обрата, калия двухзамещённого, сульфата марганца, сульфата магния, ТВИН-80. Температура выращивания варьируется в широком диапазоне от 30 до 38°С.

В полученную микробную суспензию добавляют ПАВы, пассивирующие добавки и воду, заливают во внутренний объем очищаемого оборудования, периодически прокачивают препарат через внутренние поверхности оборудования каждый час по 20-30 минут со скоростью 0,5-2,5 м/с. Накипь разрыхляется в течение 1-3 суток, в отдельных случаях срок проведения процедуры очистки может быть увеличен до 5 суток. Способ обеспечивает очистку поверхности от накипи и других загрязнений, не вызывая коррозии металла и не нанося вреда окружающей среде. Контролируют качество очистки визуально, пропуском шарика или приборами.

Таким образом, в результате осуществления заявленного способа достигается снижение длительности процедуры очистки, упрощение и уменьшение количества необходимых технологических операций, снижение энергоемкости и стоимости используемых компонентов.

Сопоставительный анализ заявленного способа очистки показывает, что совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».

В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного способа и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Приведённые сведения подтверждают возможность применения в заявленного способа для очистки внутренних теплоэнергетического и технологического поверхностей оборудования от накипных отложений, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Изобретение относится к области очистки поверхностей от накипи и может применяться на предприятиях, где в процессе работы на оборудовании образуется накипь с различными включениями. Способ очистки заключается в обработке внутренних поверхностей оборудования препаратом. Препарат содержит микробную суспензию на основе молочной сыворотки с использованием чистых культур высокопродуктивных штаммов молочнокислых бактерий. Содержит пассивирующие добавки: уротропин, тиомочевину и мочевину, а также неионогенные ПАВ: тритон Х-100, TWEEN-80, и воду. Соотношение компонентов составляет, в мас.%: микробная суспензия 77,1-80,3; уротропин 0,3-0,5; тиомочевина 0,3-0,5; мочевина 3,5-3,7; тритон Х-100 1-2; TWEEN-80 0,5-1; вода – остальное. Изобретение обеспечивает снижение длительности процедуры очистки, упрощение и уменьшение необходимых технологических операций, снижение энергоемкости и стоимости используемых компонентов, и соответственно, всего способа очистки от накипных отложений. 1 з.п. ф-лы; 1 пр.

1. Способ очистки внутренних поверхностей теплоэнергетического и технологического оборудования от накипных отложений с помощью препарата от накипи, заключающийся в обработке внутренних поверхностей оборудования препаратом, содержащим микробную суспензию на основе молочной сыворотки с использованием чистых культур высокопродуктивных штаммов молочнокислых бактерий вида Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii и Lactobacillus acidophilus, пассивирующие добавки: уротропин, тиомочевину и мочевину, а также неионогенные ПАВ: тритон Х-100 и TWEEN-80, воду, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: микробная суспензия 77,1-80,3, уротропин 0,3-0,5, тиомочевина 0,3-0,5, мочевина 3,5-3,7, тритон Х-100 1-2, TWEEN-80 0,5-1, вода – остальное.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что препарат периодически прокачивают через внутренние поверхности оборудования каждый час по 20-30 мин, со скоростью 0,5-2,5 м/с, причем очистку осуществляют в течение 1-3 сут.