Спосіб захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах

Спосіб захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах, що включає стадію обробки води водорозчинним полімером, який відрізняється тим, що як полімер використовують високомолекулярний водорозчинний поліакриламідоамінакрилат наступної стр уктури: 2 3 84636 енергетичних установок. В цілому утворення накипу й розвиток корозії на металевій поверхні призводить до зниження ефективності роботи теплоенергетичного обладнання. Останнім часом для забезпечення ефективної роботи теплоенергетичного обладнання застосовується реагентна обробка води, яка дозволяє запобігти утворенню солевідкладень на теплообмінній поверхні обладнання та декілька зменшити корозійну активність води. Найближчим за технічною суттю, кількості суттєви х ознак й технічному результату, що досягається, є спосіб захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах, що включає стадію обробки води водорозчинним полімером [US6017994 (Phillip W. Carter, Napervile, 2000.01.25]. У відомому способі в якості водорозчинного полімеру використовують синтезований N-алкіл поліакриламід, що містить розподілені ланки, що повторюються, наступної формули: де R1 вибирають з групи, що включає атом водню й С1-С3алкіл; р та q - цілі числа від 1 до 10; R2 та R3 - радикали з групи, що включає атом водню й С 1-С3алкіл; Het1 та Het2 вибирають з групи, що включає атом кисню й азоту; R4 вибирають з групи, що включає атом водню и С1-С20 алкіл; R5 та R6 - радикали з групи, що включає атом водню, карбоксилатну груп у С 1-С3алкіл й циклоалкільну групу з 3-6 атомів вуглецю, утворену з'єднанням радикалів R5 та R6 у вигляді ядра. Синтез N-алкіл поліакриламіду засновано на взаємодії поліакрилової кислоти або сополімерів похідних акрилових кислот й акриламіду з різними вторинними аліфатичними амінами у присутності основних або кислотних каталізаторів в умовах високої температури й тиску. В якості вторинних аліфатичнихамінів вибрані аміни наступної формули: Застосування вторинних аліфатичних амінів у складі N-алкіл поліакриламіду обумовлюють його здатність розчиняти кристали накипу, що утворюються на металевій поверхні теплоенергетичного обладнання. 4 Однак застосування відомого технічного рішення не дозволяє запобігти руйнівній дії розчинного у воді кисню на металеві елементи теплоенергетичного обладнання, що виготовлені з чорних, кольорових металів та їх сплавів. Таким чином, недоліком відомого способу захисту металевої поверхні у водооборотних системах є невисока ефективність роботи теплоенергетичного обладнання, що обумовлена корозійною дією водного середовища. В основу справжнього винаходу поставлена задача створення такого способу захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах, застосування якого дозволило б виключити корозійну дію водного середовища на металеву поверхню теплоенергетичного обладнання й таким чином підвищити ефективність його роботи. Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах, що включає стадію обробки води водорозчинним полімером, відповідно до винаходу, в якості полімеру використовують високомолекулярний водорозчинний поліакріламідоамінакрилат наступної структури: де - залишок вторинного аліфатичного та/або циклічного аміну; R1=R2=-CH2-CH2-OH; R2 вибирають з групи, що включає атом водню й С1-С7алкіл; р-кількість амідоамінних груп в макромолекулі; q- кількість гідролізованих акриламідних гр уп; (p+q)= 5000¸12000, ступінь полімерізації вихідного початкового поліакриламіду; p/(p+q) = 0,01¸0,3 , частка акрилатних гр уп із суми переміжних ланок. У технічному рішенні, що заявляється, в якості полімеру використовують високомолекулярний водорозчинний пліакріламідоамінакрилат, який одержують в результаті взаємодії метілольних похідних водорозчинних вторинних аліфатичних та/або циклічних амінів й частково пдролізованого поліакриламіду. Комплексоутворюючі властивості визначаються присутністю у структурі молекул комплексонів як амінних, так і акрилатних (карбоксильних) груп. Збільшення частки акрилатних гр уп p/(p+q на більш, ніж на 30% (більше 0,3 від цілого) призводить до прискореної коагуляції поліакршамідоамінакрилату за рахунок солеутворення акрилатних груп з солями жорсткості (Ca+2, Mg+2 і т. і.), що знижує ефективність захисту металевої поверхні 5 84636 від корозії. Зниження частки акрилатних груп p/(p+q) на менш, ніж 1% (менше 0,01 від цілого) знижує комплексоутворюючі властивості , що призводить до зниження інгибіруючої дії поліакріламідоамінакрилату. Застосування высокомолекулярного водорозчинного поліакріламідоамшакрилату обумовлює те, що при його контакті з металевою поверхнею теплоенергетичного обладнання відбувається утворення міцної гідрофільної плівки, що захищає її від корозійної дії розчинного у воді кисню всередині замкнутої промислової системи оборотного водопостачання. Пояснюється це тим, що при поверхневому контакті високомолекулярного водорозчинного поліакріламідоамінакрилату з металевою поверхнею теплоенергетичного обладнання, відбувається взаємодія карбоксильних груп високомолекулярного водорозчинного поліакріламідоамшакрилату з іонами металу, результатом такої взаємодії є І утворення міцної гідрофільної плівки. Таким чином, застосування способу захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах, що заявляється, дозволяє повністю виключити корозійну дію водного середовища на металеву поверхню теплоенергетичного обладнання й таким чином підвищити ефективність його роботи. Надалі винахід пояснюється докладним описом його виконання. Спосіб захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах полягає у веденні в промислову воду всередині замкнутої промислової системи оборотного водопостачання високомолекулярного водорозчинного поліакршамідоамінакрилату. Здійснюється це таким чином. Готовий водорозчинний полімер у вигляді суспензії розводять водою з розрахунку 2-20мл суспензії на 1л води. Одержаний розчин за допомогою насоса вводять в систему оборотного водопостачання в кількості, яка необхідна для забезпечення оптимального PH води, значення якого регламентовано правилами експлуатації теплоенергетичного обладнання в замкнутих системах водооборотного водопостачання й складає PH=9,19,3од. В результаті поверхневого контакту водорозчинного полімеру з металом теплоенергетичного обладнання на його внутрішній поверхні відбувається утворення міцної гідрофільної плівки, що захищає металеву поверхню від корозійної дії водного середовища всередині замкнутої промислової системи оборотного водопостачання. Високий вміст модифікованих акриламідних груп в стр уктурі високомолекулярного водорозчинного поліакріламідоамінакрилату (до 80%), який обумовлений застосуванням високореакційних метілольних похідних водорозчинних вторинних аліфатичних та/або циклічних амінів загальної формули Z-CH2OH забезпечує можливість отримання гідрофільної плівки, що володіє високою міцністю. 6 Одночасно з цим на металевій поверхні теплоенергетичного обладнання відбувається перехід рихлого корозійно-проникного шару Fe2O3 у шар магнетиту Fe 3O4, що володіє найміцнішими властивостями. Отримана в результаті поверхневого контакту високомолекулярного водорозчинного поліакріламідоамінакрилату з металевою поверхнею теплоенергетичного обладнання міцна магнетитова плівка володіє високими адсорбційними властивостями, які забезпечують її надійне зчеплення з металевою поверхнею. Технічне рішення, що заявляється, дозволяє не тільки виключити корозійну дію водного середовища шля хом утворення міцної гідрофільної плівки й міцного магнетиту на металевій поверхні теплоенергетичного обладнання, але й сприяє розчиненню солей жорсткості. Пояснюється це тим, що при взаємодії водорозчинного полімеру з металевою поверхнею обладнання відбувається утворення водорозчинних комплексів металу з макромолекулами поліакріламідоамінакрилату з подальшим їх переходом в розчинний стан для видалення їх з системи у вигляді компактного дрібнодисперсного шламу. Надалі така властивість високомолекулярного водорозчинного поліакріламідоамінакрилату запобігає висадженню солей жорсткості на металевій поверхні, що в значній мірі покращує теплопровідність теплоенергетичного обладнання. Ця здатність обумовлює можливість застосування способу, що заявляється, не тільки для захисту чистих від накипу металевих поверхонь, але й для поверхонь без попереднього очищення. Крім того, в системі оборотного водопостачання періодично виникають ситуації, які пов'язані з технологічною зупинкою теплоенергетичного обладнання, наприклад, з метою проведення профілактичних або ремонтних робіт, в період яких їх внутрішня металева поверхня також схильна до розвитку корозії. Щоб уникнути цього проводиться консервація теплоенергетичного обладнання, яка полягає у тому, що в воду вводять високомолекулярний водорозчинний поліакріламідоамінакрилат, наявність якого сприяє утворенню міцної магнетитової плівки, що перешкоджає розвитку корозійних процесів. При «мокрій» консервації теплоенергетичне обладнання на період робіт залишається заповнене водою, а при «сухій» консервації після утворення плівки, вода виводиться з системи водопостачання. Таким чином, застосування технічного рішення способу, що заявляється, дозволяє забезпечити комплексний захист металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах, що призводить до підвищення ефективності його роботи. Отримання високомолекулярного водорозчинного поліакріламідоамінакрилату засновано на проведенні хімічної реакції у водному середовищі частково гідролізованого поліакриламіду наступної формули 7 84636 8 де де n=1000-10000 й метілольних похідних вторинних аліфатичних та/або циклічних амінів, загальної формули Z—CH2OH, де - залишок вторинного аліфатичного та/або циклічного аміну; R1=R2=-CH2-CH2-OH; R2 - вибирають з групи, що включає атом водню й C1-C7алкіл; В результаті конденсації частково гідролізованого поліакриламіду й метілольних похідних вторинних аліфатичних амінів утворюються амідоамінні групи, наявність яких в макромолекулі гідролізованого поліакріламідоамінакрилату на ряду з карбоксильними групами сприяє утворенню міцної магнетитової плівки, за рахунок солеутворення і комплексоутворюючої активності, що забезпечує ефективний антикорозійний захист металевої поверхні теплоенергетичного обладнання. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін - залишок вторинного аліфатичного та/або циклічного аміну; R1=R2=-CH2-CH2-OH; R2 вибирають з групи, що включає атом водню й C1-C7алкіл; р-кількість амідоамшних груп в макромолекулі; q- кількість гідролізованих акриламідних гр уп; (p+q)=5000¸12000, ступінь полімерізації вихідного початкового поліакриламіду; p/(p+q)=0,01¸0,3 , частка акрилатних гр уп із суми переміжних ланок Спосіб захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах, що заявляється, може бути реалізований в умовах промислового виробництва на стандартному обладнанні, його застосування дозволяє в процесі виробничого циклу забезпечити ефективний захист теплоенергетичного обладнання й продовжити термін його експлуатації. Найбільший економічний ефект від використання способу захисту металевої поверхні теплоенергетичного обладнання у водооборотних системах може бути одержаний на крупних теплоенергетичних об'єктах (ТЕЦ), на яких ви хід з експлуатації для ремонту або заміни обладнання пов'язаний з великими економічними витратами. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601