Способ предотвращения сульфатной и фосфатной накипи

Авторы патента:

ГРИГОРОВИЧ МАРИНА МИХАЙЛОВНА

ЮДИНА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА

БАНДУРИНА ТАМАРА АЛЕКСАНДРОВНА

КОНЮХОВ ВАСИЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ

АНИСИМОВА ОЛЬГА АЛЕКСЕЕВНА

КАЛИНИЧЕНКО ИВАН ИВАНОВИЧ

БЕЛОКОНОВА АННА ФЕДОРОВНА

C02F103/02 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

C02F101/10 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

1. СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СУЛЬФАТНОЙ И ФОСФАТНОЙ НАКИПИ путем использования в качестве ингибиторов аминодифосфоновых кислот, отличающийся тем, что, с целью увеличения продолжительности воздействия, в качестве ингибитора используют об -амино- -фенилэтил- Л,об-дифосфоновые кислоты обгде R и Rg И , ОКСИ-, метоксигруппы . 2. Способ по п. 1, отли (Л чающийся тем, что ингибитор вводят в количестве 5-10 мг/л.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 (51) ГОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. P{o) {ои), (Н2

P{())(()8) (21) 3386305/23-26 (22) 01.02.82 (46) 15.01.85. Бюл. Ф 2 (72) И.М. Григорович, E.À. Юдина, Т.А. Бандурина, В.Н, Конюхов, О.А. Анисимова, И.И. Калиниченко и А.Ф. Белоконова (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова и Ордена

Ленина Свердловское районное энергетическое управление Свердловэнерго" (53) 621 187.11:620.191.75(088.8) (56) 1. Патент США У 3502587, кл. 252-180, 1970.

2. Заявка Франции Р 2431999, кл. С 02 F 5/04, 1980 (прототип)...SU„„1134553 A (54) (57) 1. СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

СУЛЬФАТНОЙ И ФОСФАТНОЙ НАКИПИ путем использования в качестве ингибиторов аминодифосфоновых кислот, отличающийся тем, что, с целью увеличения продолжительности воздействия, в качестве ингибитора используют Х -амино- Р --фенилэтил- Ф, C -дифосфоновые кислоты общей формулы где R1 и К вЂ” Н, окси-, метоксигруп пы.

2. Способ по н. 1, о т л ич а ю шийся тем, что ингибитор вводят в количестве 5-10 мг/л.

1 11

Изобретение относится к обработке воды, содержащей растворенные неорганические соли, которые осаждаются на поверхностях теплообмена, и может быть использовано в водоподготовке для промышленного водоснабжения.

Известен способ предотвращения осаждения накипеобразующих солей из водных растворов в системах водоснабжения путем введения .в эти растворы органических комплексообразователей, например фосфорорганическнх соединений вЂ” для предотвращения образования отложений солей сульфата и карбоната кальция в нефтепромысловом оборудовании (f), обладающих ингибирующей способностью по отношению к образованию отложений сульфата кальция от 60 до

90Х и температурой применения не выше 750С.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ предотвращения сульфатной и фосфатной накипи путем использования в качестве ингибиторов аминодифосфоновых кислот P2).

Однако этот способ характеризует- ся недостаточной продолжительностью воздействия ингибитора до 45 ч, Целью изобретения является увеличение продолжительности воздействия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу предотвращения сульфатной и фосфатной накипи путем использования в качестве ингибиторов аминодифосфоновых кислот, в качестве ингибитора используют

К -амино- Р --фенилэтил- k, Ы-дифосфоновые кислоты, имеющие общую форму" лу

Р(о)(он), Еу ) СН;

ы х (о)(ой, где К и К вЂ” Н, окси-, метоксигруппы»

Предпочтительно ингибитор вводят в количестве 5-10 мг/л.

Предлагаемые соединения отлича,ются от представленных в прототипе ,тем, что замещение происходит не sa счет атомов водорода в аминогруппе, а присоединением к атому углерода через метиленовый мостик фенилового радикала, а котором в свою оче34553 2

1О

55 редь могут происходить замещения в 4,5 положении на окси-, метоксигруппы.

Предлагаемые соединения, хотя и являются органическими кислотами, н6 не проявляют агрессивности по отношению к материалу, изготовленному из низкоуглеродистых сталей и латуней.

Ингибирующую способность указанных соединений определяют при нагревании и выпаривании части раствора, содержащего в качестве накипеобразующих компонентов следующие соединения: насыщенный раствор сульфата кальция (твердая фаза в виде гипса и и полугидрата сульфата кальция} с содержанием Са. 20-25 мг-экв/л, насыщенный раствор фосфата кальция (твердая фаза в виде фосфорита) с содержанием Са 0Ä36 мг-экв/л. Ин + гибирующее действие Ж -амино-Р -фенилэтил- g g -дифосфоновых кислот определяют на лабораторном выпарном аппарате, представляющем. собой

4-местную водяную баню, снабженную специальной системой терморегулирования, в которую помещают стаканы объемом 800 или 1000 мл. При нагревании и упаривании части раствора концентрация накипеобразующих соединений превышает их предельную растворимость и они должны оседать в виде плотной накипи на дно и стенки стакана. В случае, если введены ингибирующие добавки, гочка насьпцения раствора повьппается и за счет нару- шения процесса кристаллообразэвания осаждение солей накипи прсисходит значительно медленнее. Контроль за процессом осаждения проводят по содержанию ионов кальция в растворе, которое определяют трилонометрически. Упаривание проводят при 55 ?О и 100 С, до степени концентрации

q = 2,5 и 10 (степень концентрирования g вЂ” отношение объема исходно- го раствора к объему упаренного раствора).

H p и м е р 1. 6 стаканы объемом 1000 мл наливают насыщенный раствор сульфата кальция, приготовленный при 25 С насьппением в течеО ние 1 сут., с последующей фильтрацией нерастворившегося осадка непосредственно перед опытом.

В три стакана вносят по 5 мг веществ, имеющих следующие формулы:

Э 11 р(,-амино- P -фенилэтил- и, к -дифосфоновая,кислота

Р(о)(он), / X СНГСГ (1) н т (о)(он4

М -амино- Р-4,5-(дигидроксифенил), этил-о(,,ц(-дифосфоновая кислота но г(о)(он),,,,но он;0 (tt)

ma+ г(о)(он), М -амино-/3 -4,5-(диметоксифенил)этил-c(,, К -дифосфоиовая кислота

Н>С-О Р О ОН1, Г !

Нф-О 2 (111)

Р(о (0н), Затем все три стакана» в которые внесены ингибирующие добавки, помещают в разогретую и термостатирован ную баню при 100 С н начинают процесс упаривания, который проводят в течение 12 ч. При этом через каждый час отбирают пробы раствора и в них после предварительного охлаждения и фильтрации определяют

4 остаточное содержание мг-экв Са

По результатам этого опыта проводят сравнение ингибирующей способности, предлагаемых соединений с контрольным опытом, где процентное содержание Са в растворе при двухкратнои и пятикратном упаривании было соответственно 72»0 и 28,5 от началь ной концентрации.

Полученные результаты представлены в табл. 1.

Соединения формул (1), (II)» (EII) обладают высокой ингибирующей способностью по отношению к раствору, содержащему в качестве основного накипеобразующего компонента сульфат кальция.

П р и и е р 2. Опыт проводят точно в таких же условиях, как в примере 1. В стаканы обьемом

1000 мл наливают насыщенный раствор фосфата кальция, приготовленный насыщением в течение суток и последующей фильтрацией нерастворнвшегося осадка, с содержание Са

0,36 мг-экв/л, затеи в эти же стаканы помещают по 10 мг соединений формулы (I), (II), (III). Содержа34553 4

И ние ионов кальция в растворе при двух- пяти- и десятикратном испарении соответстзенно 10,5, 6,0, 1,0Х от их начальной концентрации.

Полученные результаты представлены в табл. 2.

Предлагаемые соединения обладают высокой ингибирующей способностью и для растворов» содержащих в качестве основного накипеобразуюп,его компонента фосфат кальция.

Пример 3. Испытания на термическую устойчивость предлагаемых соединений проводят следующим образом. Вещества формулы (I), (ТТ), (IEI) вносят в пересын енный раствор сульфата кальция, содержащий

35 мг-экв/л Са2 » в количестве 5 мг и выдерживают при 100 С в течение двух недель» в системе, снабженной терморегулятором и обратным водяным холодильником. Нагревание проводят 10 ч, затем перерыв на 16 ч, затем снова нагрев и так до тех пор, пока суммарное время нагрева не составит 100 ч, причем общее время испытания составит 288 ч.

При этом в конце опыта изменение объема от 0,5 до 1,0Х. Содержание ионов кальция в растворе до и после окончания опыта одинаковое для соединений формулы (ТХ и (III), для соединения (1), содержание ионов кальция уменьшилось иа три процента от его начальной концентрации в пересыщенном растворе. Предлагаемые о(, -амино /3-фенилэтил- К » о(, -дифосфоновые кислоты являются термически устойчивыми для исследованного интервала температур и могут в течение длительного времени предупреждать осаждение сульфата кальция из его пересыщенного раствора.

Пример 4. Обоснование количеств ингибирующнх добавок, обеснечивающих наибольшую степень предотвращения образования отложений, проводят аналогично условиям, приведенным в примерах и 2 для насыщенных раствор.,в сульфата н фосфата кальция при изменении ингибирующих добавок от 2 до 20 мг/л.

Полученные данные представлены в табл. 3.

Для предотвращения образования сульфатной накипи достаточной является концентрация ингнбирующей добавки 5 мг/л, в то время как для

1134553 растворов, содержащих в качестве основного накипеобразующего компонента фосфат кальция вЂ” 10 мг/л.

Зависимость ингибирующей способности предложенных соединений и известных от продолжительности испытания приведена в табл. 4.

Данные табл. 4 показывают, что степень предотвращения образования отложений при помощи введения в раствор, содержащий ионы жесткости, предлагаемых соединений остается не- . изменной и обеспечивает безнакипный режим работы в течение длительного промежутка времени. Тогда, как степень предотвращения образования отложений синергической смесью со временем уменьшается, что вызвано уменьшением степени предотвращения образования отложений органофосфорной кислотой, предлагаемой в качест-, ве основной составляющей части этой смеси в известном способе.

Таким образом, применение предложенных соединений обеспечивает работу теплоэнергетического оборудования в безнакипном.режиме в течение длительного времени, причем во всем интервале этого периода коррозия теплообменного оборудования будет минимальна, тогда как известная ,смесь обладает повьппенной коррозионной активностью.

Прополмение тзбл,I

100,0

69,5

100,0

82,0

Таблица 2

Степень

Степень предотвращения осаждения, Са 3(Р04 )

Соединение онцентриования, 98,5

68,0

38,0

1 00,0