Ингибирование солеотложений в теплообменной аппаратуре

Крутько И.Г., Боецкая С.П.

Мариупольский коксохимический завод

Снижение накипеобразования в теплообменной аппаратуре — первостепенная задача для технологических процессов коксохимического производства. При нарушении теплообмена затрудняется охлаждение коксового газа в первичных газовых холодильниках, что приводит к потерям химических продуктов и перерасходу электроэнергии для его отсоса. Длительная эксплуатация системы оборотного водоснабжения цикла первичных газовых холодильников первого и второго блоков цеха улавливания Мариупольского коксохимического завода показала, что использование подкисления, фосфатирования и омагничивания оборотной воды не обеспечивает безнакипный режим работы теплообменной аппаратуры.

В настоящее время для предотвращения накипеобразования в оборотных системах охлаждения в нашей стране и за рубежом все большее применение находят фосфорорганические соединения. Эффективным соединением данного класса является оксиэтилидендифосфоновая кислота.

Образование карбонатных отложений трудно предотвратить потому, что в условиях производства техническая вода, поступающая на пополнение циклов, характеризуется высокой общей (14— 20 мг-экв/дм3) и карбонатной (5—7 мг-экв/дм3) жесткостью. Напряженность водного баланса сточных вод завода требует уменьшения количества продувок, а следовательно, приводит к необходимости эксплуатировать оборотные циклы первичных газовых холодильников при высоких значениях коэффициента упаривания Ку=3-4. В таких условиях добавка оксиэтилидендифосфоновой кислоты не может обеспечить полного предотвращения отложений карбонатных солей на поверхности теплообменной аппаратуры.

Для обеспечения эффективного управления кристаллизацией малорастворимых солей в водной системе оксиэтилидендифосфоновой кислотой предлагается производить предварительное умягчение подпиточной воды. В качестве реагентов для умягчения воды рекомендуют различные вещества: соляную кислоту, серную кислоту, сульфат аммония, хлорид аммония и др. В аммиачной воде газосборникового цикла (далее газосборниковая вода) содержатся аммонийные соли, в основном хлорид аммония (до 50 г/дм3), что позволяет применять эту воду для умягчения технической воды.

Оценку устойчивости бикарбонатных водных растворов и определение эффективности обработки воды провели предварительно в лабораторных условиях. Определенный объем технической воды, обработанный различными способами, выпаривали при 80—90 °С до достижения необходимой кратности упаривания. Далее систему анализировали на содержание ионов кальция и магния, после чего рассчитывали количество кальция, выпавшего в осадок или растворившегося.

Методика эксперимента заключалась в следующем. В четыре стакана приливали по 1 дм3 технической воды. Содержимое первого стакана выпаривали без какой-либо предварительной обработки. Во втором стакане воду предварительно умягчали газосборниковой водой в количестве, рассчитанном по формуле (3—5 мл/дм3), после чего в качестве ингибитора накипеобразования добавляли оксиэтилидендифосфоновую кислоту (1 — 5 мг/дм3). В третьем стакане для предотвращения солеотложений присутствовала только оксиэтилидендифосфоновая кислота, в четвертом упаривали воду, умягченную газосборниковой водой.

Результаты лабораторных исследований представлены в таблице.