Патент на изобретение №2328452

(54) СОСТАВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НАКИПИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к составам, предназначенным для эффективного удаления или предотвращения образования накипи и коррозии на поверхности водогрейных аппаратов. Заявленный состав содержит катионный полиэлектролит “ЭПАМ”, представляющий собой водорастворимый аминоэпихлоргидриновый сополимер, содержащий катионные функциональные группы, полученный взаимодействием эпихлоргидрина с аминами – смесью первичного R-NH₂ или вторичного RR’-NH с аммиаком и введением ингибитора гелеобразования – третичного алифатического амина RR’R”N, где R представляет группу СН₃ при R₃N, RR”N; R’-C₂H₅ при R’₃N, R’R”N; R”-(СН₃)(СН₂Н₅), и лимонную кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%: водорастворимый катионный полиэлектролит “ЭПАМ” 1-2, лимонная кислота 0,5-1,5, вода остальное. Изобретение обеспечивает расширение ассортимента используемых составов для удаления накипи, повышение эффективности действия состава, уменьшение коррозии стали и количества компонентов состава. 2 табл.

Изобретение относится к составу, предназначенному для эффективного удаления или предотвращения образования накипи и коррозии на поверхности водогрейных аппаратов.

Известны многочисленные составы, применяемые для очистки теплообменных поверхностей от накипи, предотвращения образования накипи и защиты их от коррозии. В основном используются водные растворы кислот, кислых солей или щелочей.

Недостаток их использования – достаточно большая скорость растворения металлов, экологическая вредность, кроме того, необходимость применения ингибиторов, антикоррозионной защиты оборудования.

Одним из путей уменьшения агрессивного воздействия моющих растворов на металл при удалении накипи и других отложений является использование в них комплексонов (комплексообразователей, связывающих катионы металлов, входящих в состав накипи и других отложений).

Так, известен состав для химической очистки поверхностей изделий от накипно-коррозионных отложений (патент RU №2114215, Кл. C23F 14/02, C23G 1/06, опубл. 1998.06.27), содержащий, г/л: комплексон 24,0-26,0 и аскорбиновую кислоту 1,0-3,0. В качестве комплексонов в составе по изобретению используют этилендиаминтетрауксусную кислоту, диэтилентетраминпентауксусную, гексаметилдиаминтетрауксусную, 2 – оксиэтилиминодиуксусную, оксиэтилидендифосфорную кислоту и т.п. Состав позволяет эффективно удалять накипно-коррозионные отложения любой плотности при скорости удаления 0,5-0,6 г/см²·ч и при малом расходе состава.

Недостатками данного изобретения является токсичность состава, его высокий расход и недостаточная эффективность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату с заявленным изобретением является состав для удаления накипи (патент RU 2209187, Кл. C23F 14/02, C02F 5/10). Состав содержит высокоосновный оксихлорид алюминия, водорастворимый катионный полиэлектролит ВПК – 402 и трилон “Б” при следующем соотношении компонентов, вес.%: высокоосновный оксихлорид алюминия 1-3, водорастворимый катионный полиэлектролит ВПК – 402 0,25-0,75, трилон “Б” 0,01-0,05, вода – остальное. Использование в составе высокоосновного оксихлорида алюминия в указанном соотношении обеспечивает эффективность состава для удаления накипи за счет того, что в водных растворах высокоосновный оксихлорид алюминия находится в равновесном состоянии с кислотами и основаниями с различной активностью: HCl, HAlO₂, Н₃AlO₃, Al(OH)Cl₂, Al(OH)₂Cl, Al(ОН)₃. Комплексное и избирательное действие вышеперечисленных кислот и оснований обеспечивают растворение накипи и коагуляцию отложений в растворе солей.

Недостатками известного изобретения являются:

– невысокая эффективность;

– коррозионное действие на сталь;

– большое количество компонентов состава.

Задача заявленного изобретения – повышение эффективности действия состава, уменьшение коррозии стали и количества компонентов состава, а также расширение ассортимента используемых составов для удаления накипи.

Поставленная задача достигается тем, что состав для удаления накипи на основе кислоты и воды содержит катионный полиэлектролит “ЭПАМ”, представляющий собой водорастворимый аминоэпихлоргидриновый сополимер, содержащий катионные функциональные группы, полученный взаимодействием эпихлоргидрина с аминами (со смесью первичного R-NH₂ или вторичного RR’-NH с аммиаком и введением ингибитора гелеобразования третичного алифатического амина RR’R”N, где R представляет группу СН₃ при R₃N, RR”N; R’-C₂H₅ при R’₃N, R’R”N; R”-(СН₃)(C₂H₅)), и лимонную кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Водорастворимый катионный полиэлектролит “ЭПАМ” 1-2

Лимонная кислота 0,5-1,5

Вода – остальное.

Характеристика компонентов состава:

1) лимонная кислота – трехосновная органическая кислота; с ионами металлов образует растворимые, устойчивые комплексные соединения, не разрушающиеся при нагревании. При химической отмывке хорошо растворимы в воде соли щелочных металлов; соли других металлов труднорастворимы.

2) ЭПАМ (ТУ 2494-008-55868659 – 2003, патент RU №2266301, Кл. C08G 65/26)

– водорастворимый аминоэпихлоргидриновый сополимер, содержащий катионные функциональные группы, полученный взаимодействием эпихлоргидрина с аминами (со смесью первичного R-NH₂ или вторичного RR’-NH с аммиаком и введением ингибитора гелеобразования третичного алифатического амина RR’R”N, где R – CH₃ при R₃N, RR”N; R’-С₂Н₅ при R’₃N, R’R”N; R”-(CH₃)(С₂Н₅)).

Полярные аминогруппы удерживаются на поверхности электростатическими силами, а полимерные цепи ориентируются перпендикулярно поверхности. Таким образом, на поверхности металла формируется защитная пленка, причем коррозионно-агрессивные вещества, присутствующие в воде, сталкиваются с двумя препятствиями:

1) полимерные цепи;

2) адсорбированные аминогруппы, расстояние между которыми меньше, чем размеры молекул воды, кислорода и углекислого газа.

При образовании защитной пленки проявляются флотирующие свойства полимера ЭПАМ. Молекулы аминных групп проникают в микротрещины отложений, окружают частицы отложений, ослабляют их связь с поверхностью и, в конце концов, отрывают. Таким образом, происходит постепенное разрыхление отложений и удаление с поверхности металла под действием потока жидкости.

Состав готовят простым смешением компонентов, при нормальных условиях.

Способ применения состава зависит от типа очищаемого объекта (оборудования), от типа материала, от толщины и состава отложений: состав заливают или прокачивают через систему (оборудование), подвергаемую очистке. Процесс очистки осуществляют при 60°С и выше. Верхний предел температуры определяется термостабильностыо материала оборудования.

Для оценки состояния поверхностей нагрева были вырезаны образцы труб из следующих зон КВГМ-100:

1) фронтовой экран – труба №39;

2) верхний конвективный пакет – труба №33.

На вырезках присутствуют отложения бурого цвета толщиной от 3 до 5 мм с включением отдельных очагов накипи толщиной от 8 до 12 мм, прочно сцепленные с металлом, практически не удаляемые с металла механическим путем.

Удельная загрязненность поверхности на проверенных вырезках – от 1999.4 г/м до 10000 г/м².

Состав отложений:

Вырезки труб заливают предлагаемым составом, содержащим, вес.%: 1,0-2,0 г катионного полиэлектролита “ЭПАМ”, 0,5-1,5 г лимонной кислоты и воду до 100 мл, обрабатывают при перемешивании в течение 40 мин – время полного растворения накипи. Отмывка слоя накипи с поверхности вырезок труб, имеющих удельную загрязненность 2932 г/м² и 4691 г/м², происходит полностью, на 100% удаления отложений. При этом отмытый металл имеет чистую ровную поверхность серебристого цвета.

В таблице 1 представлены конкретные примеры, иллюстрирующие эффективность состава в зависимости от соотношения компонентов. Из таблицы видно, что понижение лимонной кислоты до 0,3 вес.% приводит к увеличению времени полного растворения – 60 мин, а также к понижению эффективности состава до 98%. Повышение лимонной кислоты до 2,0 вес.% не приводит к уменьшению времени полного растворения – 40 мин и повышению эффективности – те же 100%.

Также были проведены испытания на коррозийную стойкость (по стандартным методикам) по показателю скорости коррозии металлов. Результаты испытаний приведены в табл.2. Установлено, что при обработке стали предлагаемым составом коррозия практически отсутствует.

Таким образом, применение предлагаемого состава позволяет повысить эффективность действия состава, уменьшить коррозию стали и количество компонентов состава, а также расширить ассортимент используемых составов для удаления накипи.

Следует отметить, что при визуальном контроле, после проведения очистки, на поверхности труб появляется пленка, что свидетельствует о выраженных свойствах заявленного состава предохранять металлические поверхности от образования накипи и коррозии. Следовательно, заявленный состав может применяться для обработки теплоагрегатов до начала их использования с целью предотвращения образования накипи в процессе эксплуатации.

Отработанный раствор не представляет опасности для окружающей среды и не требует особых мер по утилизации.

Формула изобретения

Состав для удаления накипи из водогрейных аппаратов на основе кислоты и воды, отличающийся тем, что состав содержит катионный полиэлектролит “ЭПАМ”, представляющий собой водорастворимый аминоэпихлоргидриновый сополимер, содержащий катионные функциональные группы, полученный взаимодействием эпихлоргидрина с аминами – смесью первичного R-NH₂ или вторичного RR’- NH с аммиаком и введением ингибитора гелеобразования – третичного алифатического амина RR’R”N, где R представляет группу СН₃ при R₃N, RR”N; R’-C₂H₅ при R’₃N, R’R”N; R”-(СН₃)(CH₂Н₅), и лимонную кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%: