Спосіб очистки теплопередаючих поверхней теплообмінників від карбонатних відкладень

Изобретение относится к способам, очистки поверхностей теплообменного оборудования от отложений, преимущественно карбонатного состава и может найти применение в теплоэнергетике, в химической и сахарной промышленности, в термоопреснении минерализованных вод, в системах оборотного водоснабжения предприятий и других отраслях народного хозяйства. Отложения на теплопередающих поверхностях теплообменников приводят к резкому снижению коэффициента теплопередачи и являются серьезным препятствием для эффективного осуществления ряда процессов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки теплопередающих поверхностей от карбонатных отложений путем промывки 6-7% раствором фосфорной кислоты [1]. Промывной раствор фосфорной кислоты подают в выпарной аппарат с греющей камерой, теплообменные трубки которой покрыты отложениями карбоната кальция. Включают циркуляционный насос для рециркуляции кислоты по замкнутому контуру. Температура промывного раствора 40-45°С. Концентрацию фосфорной кислоты в промывном растворе поддерживают путем ее дополнительной периодической подачи. Через 6-7 часов имеющиеся карбонатные отложения с преимущественным содержанием ионов кальция, практически полностью растворяются и переходят в промывной раствор. Отработанную фосфорную кислоту отводят из аппарата в емкость. При многократных промывках оборудования таким промывным раствором, скорость его коррозии, в случае Ст.3, по данным наших лабораторных исследований составляет 2,08 мм/год. Недостатком известного способа является достаточно высокая скорость коррозии конструкционных материалов. Из анализа известных технических решений следует, что такая трудность, как снижение коррозии конструкционных материалов теплообменного оборудования, не преодолевается при реализации указанных способов. Задачей изобретения является разработка способа очистки теплообменного оборудования от карбонатных отложений, путем циркуляционной обработки промывным раствором, в котором дополнительное введение в раствор иона кальция обеспечивает снижение скорости коррозии конструкционных материалов, надежную защиту от коррозии, увеличивая срок службы основного технологического оборудования, Для решения поставленной задачи предложен способ очистки теплопередающих поверхностей теплообменников от карбонатных отложений путем циркуляционной обработки промывным 6-7% водным раствором фосфорной кислоты, в который, согласно изобретению, в промывной раствор вводят ионы кальция. Установлено, что совместное присутствие фосфорной кислоты и иона кальция в промывном растворе (0,3-0,5 мас.%) приводит к достижению обеспечиваемого изобретением технического результата, значительному снижению скорости коррозии конструкционных материалов. Способ реализуют следующим образом. Предварительно готовят 1,5-2 мас.% концентрации суспензию кальций содержащего материала, выбранного из группы, включающей: Са3(Р04)2- Са(ОН)2, CaSO4, СаСО3. В 6-7 мас,% концентрации раствор фосфорной кислоты вводят кальцийсодержагцую суспензию, в количестве, обеспечивающем 0,3-0,5 мас.% иона кальция. После отстаивания и отделения осадка, полученным раствором фосфорной кислоты с содержанием иона кальция 0,3-0,5 мас.% заполняют выпарной аппарат с греющей камерой. После заполнения включают циркуляционный насос для рециркуляции промывного раствора по замкнутому контуру. Температура промывного раствора 40-45°С. В промывном растворе поддерживают концентрацию фосфорной кислоты путем ее дополнительной периодической подачи. При этом исходное содержание ионов кальция в промывном растворе остается на уровне 0,3-0,5 мас.%. Через 6-7 часов отработанный раствор отводят из аппарата в отстойник. После нейтрализации, последний можно использовать для получения минеральных удобрений. Для оценки коррозионной устойчивости конструкционных материалов применяли гравиметрический метод (3, с. 39-42). Сущность метода заключается в определении потери массы образца после удаления продуктов коррозии. Для этого пластинки металла, в виде квадрата, после удаления карбонатных отложений помещали, в раствор фосфорной кислоты и выдерживали в течение месяца. Затем после удаления продуктов коррозии с пластинок, их промывали водой, высушивали и взвешивали. Скорость коррозии металла определяли по формуле: где m0 - масса исходного образца, г; m2 - масса образца после удаления продуктов коррозии, г; S - площадь образца, мг; t - время испытания, ч. Среднее значение глубины коррозионного проникновения можно вычислить с помощью скорости коррозии Vпм: где νΠΜ - скорость коррозии, г/м .ч; у- удельная масса, г/см ; 8,76 - коэффициент пересчета. Характеристики основных реагентов, используемых в процессе промывки: Фосфорная кислота - ГОСТ 1067876 Карбонат кальция - ГОСТ 4530-76 Фосфат кальция - ГОСТ 320476 Кальция гидроокись - ГОСТ 9262-77 Πример 1, Образец из углеродистой стали 3, вырезанный из трубопровода покрытого карбонатными отложениями толщиной 0,15±0,05 мм вносили в специально приготовленный раствор фосфорной кислоты с концентрацией 7 мае. % и содержанием иона кальция 0,5 мас.%. Для приготовления промывного раствора фосфорной кислоты выше указанного состава, предварительно вносили в раствор фосфорной кислоты с концентрацией 7 мас.%.2% суспензию карбоната кальция в количестве, обеспечивающем содержание иона кальция в полученном растворе 0,5 мае. %. После отстаивания в течении 2 часов, сливали осветленную часть раствора и применяли для удаления карбонатных отложений с поверхности образца. Опыты проводили в стеклянном сосуде объемом 3 дм3, при постоянном перемешивании раствора. Полное удаление карбонатных отложений с поверхности образца 5-10-3 м2 достигалось в течении 20 мин. С очищенного от карбонатных отложений образца вырезали пластинки и использовали для оценки коррозионной устойчивости основных конструкционных материалов. Скорость коррозии основных конструкционных материалов составила (табл. пример 2): для широко используемой и легко подвергающейся коррозии, углеродистой стали 3. Для сравнения эффективности предложенного и известного способов были проведены опыты по удалению карбонатных отложений и определению коррозионной активности в условиях прототипа на образцах, аналогичных примеру 1. Πример 2. Образец из углеродистой стали 3, покрытый карбонатными отложениями толщиной 0,15±0,05 мм вносили в раствор фосфорной кислоты с концентрацией 7 мас.%. При постоянном перемешивании промывного раствора контролировали полноту удаления карбонатных отложений. Полное удаление карбонатных отложений с пластинки площадью 6,2*10 м2 достигалось в течение 20 мин. С очищенного образца вырезали пластинки и использовали для оценки коррозионной устойчивости основных конструкционных материалов. Для Ст.3 скорость коррозии составила: Скорость коррозии нержавеющей стали Х18Н10Т - 0,12 мм/год, сплава ЛАМш 77-2-0,06 - 0,28 мм/год. Установлено, что заявляемые параметры способа выбраны из условий, обеспечивающих минимальную скорость коррозии основных конструкционных материалов, при полном удалении карбонатных отложений (табл. примеры 1-11). Запредельное снижение содержания ионов кальция в растворе приводит к возрастанию скорости коррозии (пример 12). Запредельное повышение содержания ионов кальция приводит к уменьшению растворяющей способности промывного раствора (пример 13). Существенным моментом является содержание фосфорной кислоты в промывном растворе. При снижении концентрации фосфорной кислоты < 6% в промывном растворе не достигается полнота удаления карбонатных отложений даже при увеличении времени промывки, при этом скорость коррозии также возрастает (пример 14). А если содержание фосфорной кислоты выше 8%, то скорость коррозии конструкционных материалов резко возрастает и достигает уровня прототипа (примеры 15-1Ц,. Преимущества предложенного способа подтверждены данными табл. По сравнению с прототипом использование заявляемого способа позволяет эффективно снизить скорость коррозии: для Ст.3 в 2 раза, нержавеющей стали Х18Н10Т на порядок, сплава ЛАМш 77-2-0,06 в 2 раза; для достижении полного удаления карбонатных отложений. Это приводит к увеличению срока службы основного технологического оборудования в 2 раза. Достоинством способа является его безотходность за счет переработки полученного промывного раствора на минеральные удобрения.