Спосіб зниження корозії при гідротранспортуванні вугільних суспензій по трубопроводах

Спосіб зниження корозії при пдротранспортуванні вугільних суспензій по Винахід відноситься до магістрального гідротранспорту твердих корисних копалин і захисту трубопроводів від корозії при пдротранспортуванні суспензій Відомий спосіб зниження корозійної активності водовупльної суспензії за допомогою шпбітора корозії та органічної добавки, яка зменшує зв'язання шпбітора вугіллям [1] ВІДОМІ способи зниження корозійної активності водовупльних суспензій шляхом введення в них інгібіторів - лужних агентів [2, 3, 4] Дія цих реагентів основана на підтримці високих шпбіруючих значень рН До недоліків цих способів відноситься те, що для підтримки високих значень рН у суспензіях вугілля протягом загайного часу потрібні високі концентрації агентів - від 0,5% до 10% [2] - і необхідність додаткового введення їх, так як лужні агенти активно зв'язуються диспергированим вугіллям Найбільш близьким по технічній суті до запропонованого є спосіб отримання інпбірованої суспензії шляхом введення до неї гідроксиду кальцію [4] У прототипі концентрація гідроксиду кальцію, введеного в 40% суспензію, дорівнювалась 2г/л (приблизно 0,2% розчин) До недоліків цього способу відноситься те, що гідроксид кальція активно зв'язується диспергируваним вугіллям, що приводить до зросту корозійного ізносу Введення такої КІЛЬКОСТІ гідроксиду кальцію у водовупльну концентрировану суспензію (5060%, дисперсність 0-200мкм), призначену для ВУГІЛЬНИХ видається під відповідальність власника патенту СУСПЕНЗІЙ ПО трубопроводах шляхом введення шпбітора корозії - гідроксиду кальцію, який відрізняється тим, що у суспензію при значеннях рН 10,5-12,5 додатково вводять гумати натрію бурого вугілля при наступних співвідношеннях у водній фазі суспензії, % ваг гумати натрію 0,05-0,50 гідроксид кальцію 0,20-0,60 вода решта безпосереднього зпалення, недосить для встановлення та підтримки високих шпбіруючих значень рН Вже через 60 хвилин (швидкість змішування 900об/хв) рН суспензії дорівнювалась 10,05 (табл 1) В основу винаходу поставлена задача отримання водовупльної суспензії з стабільно низькою корозійною активністю, в якому отримання суспензії з стабільно низькою корозійною ативністю забезпечується введенням шпбітора корозії і реагенту, який перешкоджає зв'язуванню шпбітора корозії вугіллям та підтримує пасивуюче значення рН рідкої фази, та за рахунок цього корозія трубопроводу мінімальна протягом всього часу транспортування суспензії (120 годин) Поставлена задача вирішується тим, що у способі зниження корозії при пдротранспортуванні вугільних суспензій по трубопроводам, який утримує в якості шпбітора корозії гідроксиду кальцію, згідно винаходу додатково вводяться гумати натрію бурого вугілля при слідуючих співвідношеннях у водній фазі суспензії (%, ваг) гумати натрію 0,05-0,50 гідроксид кальцію 0,20-0,60 останнє вода 10,5-12,5 при значеннях рН Висококонцентрована дрібнодисперсна (0200мкм) водовупльна суспензія (50-60%) призначена для транспортування по магістральним трубопроводам на відстань 250 та 00 ю 58224 більш км з послідуючим безпосереднім спаленням (без обезвожування) на теплових електростанціях При швидкості транспортування суспензії 0,6-1,0м/с час транспортування (та контакту суспензія сталь трубопроводу) на відстань 250км буде 5-Здіб ( 72-120год ) Водовупльну суспензію готують так вугілля дисперсністю 0-200мкм змішують з розчином гуматів при співвідношенні (ваг) тв р=1 1-1,5 1, потім після повного змочування (5-1 Охв ) додають наважку гідроксиду кальцію та пульпу перемішують при 900об/хв протягом 5-ти восьмигодинних циклів при загальному часі контакту - 120 годин (5діб) Контроль за зміненням рН проводять за допомогою рН-метру 340 через 1, 24, 48 та 120 годин Корозійні гравіметричні досліди в цих же умовах (сталь З, співвідношення площини металу об'єм суспензм= 5,63м ) Корозійні досліди показують, що при рН суспензії 10,5 корозія менше 0,0005г/м2год, так як в межах рН10,5-12,5 метал знаходиться у пасивному стані Приклад 1 100г вугілля (в перерахунку на абсолютно сухий) змішують з 100г розчину гуматів натрію (0,05%) потім додають 0,4г гідроксиду кальцію, перемішують при температурі 20°С і через годину міряють рН (12,35) Приклад 2 150г вугілля змішують з 100г розчину гуматів натрію (0,05%), додають 0,6г гідроксиду кальцію, перемішують та через годину міряють рН (12,40), а через 120 годин-10,55 Приклад 3 100г вугілля змішують з 100г розчину гуматів (0,5%), додають 0,2г гідроксиду кальцію, перемішують та міряють рН (12,35 через годину і 10,60 через 120 годин) Приклад 4 100г вугілля змішують з 100г розчину гуматів (0,05%), додали 0,2г гідроксидукальцію, перемішують та міряють рН (10,95 через 1 годину і 7,80 через 24 години) Приклад 5 150г вугілля змішують з 100 г розчину гуматів (0,5%), додають 0,3г гідроксиду кальцію, перемішують та міряють рН (12,45 через 1 годину і 10,60 через 120 годин) Вищенаведені межі параметрів водовупльної суспензії є оптимальними Саме в діапазоні рН=10,5-12,5 трубна сталь знаходиться в пасивному стані, коли швидкість корозії менше за 0,0005 г/м2год При цих значеннях рН суспензія має мінімальну корозійну і ерозійну активність Діапазон концентрацій гідроксиду кальцію зумовлений двома причинами 1 Саме ці концентрації перевірені в аналогах і прототипі, збільшення веде тільки до збільшення витрати інпбітора корозії, а зменшення не забезпечує інгібіруючого ефекту 2 У цьому діапазоні концентрацій досягаються необхідні значення рН, при яких сталь знаходиться у пасивному стані, а гумати кальцію - в розчиненому стані Нижня межа концентрацій гумату натрію зумовлена двома причинами 1 При цій концентрації в розчинах гуматів натрію утворюється колоїдна структура, яка зменшує швидкість дифузійних процесів 2 При меншій концентрації гумати натрію не забезпечують достатнього буферного ефекту Верхня межа зумовлена тим, що подальше збільшення концентрації веде тільки до збільшення витрати гумату натрію без зміни досягнутого ефекту Виправданість вибраних меж параметрів підтверджена даними таблиці 1 В таблиці 1 приведені порівнюючи дані по ефективності запропонованого та відомого способів (в 50% і 60% суспензіях) Як бачимо з прикладів і таблиці 1, гідроксид кальцію і гумат натрію бурого вугілля створюють буферну суміш з високою МІСТКІСТЮ при різних співвідношеннях компонентів, що дозволяє при однократному введенні їх підтримувати шпбіруючі значення рН протягом 5 діб (при достатньо інтенсивному змішуванні) В зв'язку з уповільненням зв'язування гідроксиду кальцію в присутності гуматів відпадає необхідність додаткового введення гідроксиду кальцію у міру його витрачання при транспортуванні суспензії, що підвищує економічність способу і сприяє зменшенню корозійно-ерозійного ізносу трубних сталей Джерела інформації, прийняті до уваги при складанні заявки 1 Патент №3865547 США Предупреждение коррозии при гидротранспортирований по трубопроводам угольных суспензий Заявл 28 07 71 Опубл 11 02 75 2 Sastn Vedula S Effect of pipeline corrosion inhibitors on the caking properties of metallurgical coals - Fuel, 1980, V 59, №11, p 811-812 3 Подобаев Н И, Горичев И Г, Мартынова ТВ Коррозия и защита стали при гидротранспортировании угля - Тез докл 6 Всесоюзн конф по электрохимии, 21-25 июня 1982 -Т З, М -1982 -С 117 4 ПодобаевН И , МартыноваТ В Изменение скорости коррозии стали 10 со временем в неингибированной и ингибированной угольной пульпе - Защита металлов, 1985 - Т 21, №4 - С 626-628 (прототип) 58224 Таблиця 1 Компоненти в водній фазі Са(ОН)2* Са(ОН)2 Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Са(ОН)2+ГК Концентрація, % 0,20 0,45 0,20+0,05 0,20+0,20 0,30+0,05 0,30+0,10 0,30+0,20 0,30+0,30 0,30+0,50 0,40+0,05 0,40+0,20 0,30+0,50** 0,20+0,50 0,60+0,05** 0,20+0,50** 0,18+0,50 1 10,05 10,80 10,95 11,05 11,68 11,70 11,76 11,80 12,45 12,35 12,45 12,47 12,35 12,40 12,40 12,30 рН суспензії протягом часу, год 24 48 120 7,75 8,40 7,80 8,45 8,61 8,88 9,02 9,50 12,20 11, 85 10,60 12,20 11, 70 10,50 12,20 11, 70 10,55 12,35 11, 70 10,90 12,20 11, 55 10,60 12,10 11, 45 10,55 12,00 11, 65 10,35 12,05 11, 35 10,40 Корозія, г/м2год 1,884 1,750 1,742 1,690 1,705 1,668 1,415 1,150 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,080 0,092 - прототип * - 60% суспензія Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна