Промывочная жидкость для борьбы с отложениями и продления срока службы трубопроводов систем отопления (варианты)

Изобретение относится к проблеме удаления продуктов коррозии и солевых отложений в трубопроводах и теплообменной аппаратуре ЖКХ с использованием водооборотных систем и может быть использовано в нефтехимической, химической, металлургической промышленности, а также на предприятиях промышленной энергетики. Предлагаемые промывочные жидкости для систем отопления содержат или раствор 1-3 масс.% лимонной кислоты, 0.03-0.05 масс.% соляной кислоты и 0.05-0.5 масс.% хитозана, модифицированного изомасляной кислотой, содержащей метилпиразольную группу (метилпиразолилизобутират хитозана-ХМПИ), или 1-3 масс.% лимонной кислоты, 0.1-0.15 масс.% раствор серной кислоты и 0.05-0.5 масс.% хитозана, модифицированного изомасляной кислотой, содержащей метилпиразольную группу (метилпиразолилизобутират хитозана-ХМПИ), остальное вода. Технический результат - эффективная очистка трубопроводов, продление срока службы систем отопления и защита от коррозии стальных трубопроводов. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к проблеме удаления продуктов коррозии и любых типов отложений в трубопроводах и теплообменной аппаратуре ЖКХ с использованием водооборотных систем и может быть использовано в нефтехимической, химической, металлургической промышленности, а также на предприятиях промышленной энергетики.

Основным фактором снижения эффективности работы систем теплоснабжения являются отложения продуктов коррозии и нерастворимых солей, образующихся на теплообменных и трубных поверхностях систем отопления, влияющих на теплопередачу, гидравлическое сопротивление системы. Одной из причин образования отложений является использование теплоносителя, не удовлетворяющего требованиям правил технической эксплуатации. Как показали выборочные анализы, отложения присутствуют в основном в виде двух типов: 1) смесь оксидов и гидроксидов железа (основным компонентом является магнетит) и 2) карбонаты двухвалентных металлов. Преобладает первый тип отложений, образованию которого способствует наличие растворенного кислорода в воде. В зависимости от условий основными продуктами коррозии железа являются магнетит (Fe₃O₄ или FeO.Fe₂O₃), гематит (α-Fe₂O₃), вустит (FeO), гетит (α-FeOOH или Fe₂O₃.H₂O), ферригидрит (FeOOH.0,4H₂O). Второй тип отложений наиболее характерен для предприятий, использующих в системах теплоснабжения в качестве теплоносителя воды с повышенной степенью минерализации, в основном поступающей непосредственно из природных водных источников, для которых по технологическим, технико-экономическим или иным причинам невозможно или нецелесообразно применение глубокой очистки традиционными методами. Длительный период эксплуатации, а системы отопления рассчитываются на срок службы в 25-30 лет, приводит к снижению эффективности теплопередачи, увеличению гидравлического сопротивления системы, что приводит к дополнительным затратам на транспортировку теплоносителя, повышенной ранней коррозии металла.

Известна промывочная жидкость для борьбы с отложениями и продления срока службы трубопроводов систем отопления, содержащая цинковый комплекс оксиэтилендендифосфоновой кислоты (ОЭДФ), малеиновую кислоту, полиэтиленгликоль (ПЭГ-300) и нитрит натрия при следующем массовом соотношении компонентов: ОЭДФЦ - 15-65, Малеиновая кислота - 2-15, ПЭГ-300 - 1-9, NaNO₂ - 0,5-1 (патент РФ №2152576, публ. 10.07.2000).

Обработку трубопроводов систем отопления этой промывочной жидкостью проводят в две стадии. На первой стадии концентрацию композиции в воде задают 50-100 мг/л в зависимости от количества отложений. Обработка этой водой производится в течение 40 дней. При этом достигается снижение количества отложений на 85-98 отн.%. На втором этапе концентрация состава в воде устанавливается на уровне 5-7 мг/л и поддерживается на протяжении 1 года.

Недостатками данного технического решения являются малая эффективность и длительность цикла очистки трубопроводов, неприменимость для открытых систем отопления, в которых теплоноситель подается в систему горячего водоснабжения, а также коррозия металла труб.

Известен состав промывочной жидкости, содержащей 15-99 (предпочтительно 75-95) масс.% метансульфокислоты (MSA), 0.075-3 масс.% от антикоррозионного агента соответствующий 4-[(2-этил)амино]-4-оксоизокротоновой кислоты; 0,1-5% масс. хелатирующего агента и/или (г) 0,1-10 масс.% неионных, анионных поверхностно-активных веществ. Процесс очистки труб с использованием данной промывочной жидкости предусматривает вывод трубопровода из состава действующих в течение 1-2 дней, введение промывочной жидкости в трубу, прохождение, при необходимости неоднократно, скребком внутри трубы и устранение следов промывочной жидкости из трубы (Патент Франции №2955332, публ. 2011.07.22).

Недостатками данного технического решения являются малая эффективность очистки трубопроводов, необходимость механической очистки.

Наиболее близким к предложенному техническим решением является промывочная жидкость для внутренних водопроводов, обеспечивающая повышение растворимости оксидов железа и оксидов цинка и стерилизацию. Промывочная жидкость внутренней трубы водоснабжения содержит 5-10 масс.% лимонной кислоты, 1-10 масс.% щавелевой кислоты, 1-10 масс.% яблочной кислоты, 0,1-1 вес.% фосфорной кислоты, 5-15 масс.% соляной кислоты, 1-2 масс.% перекиси водорода, а также 0,01-0.1 масс.% аскорбиновой кислоты. Раствор получают путем смешивания компонентов с водой при комнатной температуре до общего веса 100 масс.% (см. патент Кореи №100808373, публ. 2008.02.27).

Однако этот раствор представляет собой сложную композицию, нестоек и разрушающе воздействует на металл трубопровода.

Общими недостатками этих растворов являются повышенные требования к утилизации отработанного реагента, частая периодичность обработки, длительный цикл промывки, требования безопасности при обращении с химическими веществами.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание экологически безопасной с бактерицидным действием промывочной жидкости для трубопроводов систем отопления, содержащей небольшое количество доступных компонентов, обеспечивающей эффективную очистку трубопроводов, продление срока службы систем отопления и защиту от коррозии стальных трубопроводов в процессе эксплуатации и защиту от коррозии самой промывочной жидкостью, создающую гидрофобную (защитную) пленку на внутренней поверхности трубы, препятствующую образованию новых отложений и снижающую гидравлическое сопротивление.

Для решения этой технической задачи предлагаются промывочные жидкости для систем отопления, содержащие или раствор 1-3 масс.% лимонной кислоты, 0.03-0.05 масс.% соляной кислоты и 0.05-0.5 масс.% хитозана, модифицированного изомасляной кислотой, содержащей метилпиразольную группу (метилпиразолилизобутират хитозана - ХМПИ), или 1-3 масс.% лимонной кислоты, 0.1-0.15 масс.% раствор серной кислоты и 0.05-0.5 масс.% хитозана, модифицированного изомасляной кислотой, содержащей метилпиразольную группу (метилпиразолилизобутират хитозана - ХМПИ).

Для получения готовой к использованию промывочной жидкости ХМПИ растворяют в соответствующих смесях кислот и готовят водный раствор в концентрации 0.1 масс.%. Промывочный раствор работает при температуре 60°C.

Пример использования предлагаемых составов промывочных жидкостей для систем отопления.

Для получения 100 мл рабочей промывочной жидкости в 80 мл воды растворяли 1 г лимонной кислоты и добавляли 100 мкл 34% соляной кислоты, а затем - 10 мл 1% водного раствора хитозана метилпиразолилизобутирата (ХМПИ) и доводили объем раствора до 100 мл водой.

Отрезок стальной трубы, изготовленной из стали 3, из внутридомовой системы отопления г. Воркута, содержащий 90% оксида железа (в расчете на Fe₂O₃), 2% оксида кремния и менее 1% карбоната кальция, заполняли приготовленной рабочей промывочной жидкостью и внутри трубы перемешивали раствор 2,5 часа при 60°C. Отфильтровывали полученный раствор и определяли концентрацию растворенного железа. Более 50% отложений растворились.

Идентичный отрезок трубы, полностью очищенный от загрязнений, обезжирили и взвесили с точностью до 0.1 мг и поместили в рабочую промывочную жидкость, после 2,5 часовой выдержки при температуре 60°C отрезок трубы извлекли из промывочной жидкости, промыли, высушили и повторно взвесили. Скорость коррозии составила 0.3 мкм/час.

При помещении такого же отрезка трубы, полностью очищенного от загрязнений и обезжиренного, помещенного в раствор, содержащий в 80 мл 1 г лимонной кислоты и 100 мкл 34% соляной кислоты и доведенный водой до 100 мл (без добавления хитозана метилпиразолилизобутирата (ХМПИ)), после 2,5-часовой выдержки при температуре 60°C скорость коррозии составила 2 мкм/час.

Использование другого варианта промывочной жидкости - содержащей серную кислоту, дает аналогичные результаты.

Предлагаемые варианты промывочной жидкости для борьбы с отложениями и продления срока службы трубопроводов систем отопления обладают бактерицидным действием, содержат небольшое количество доступных компонентов, экологически безопасны и обеспечивают эффективную очистку трубопроводов, создают гидрофобную (защитную) пленку на внутренней поверхности трубы, препятствующую образованию новых отложений, снижают гидравлическое сопротивление, что продлевает срок службы систем отопления и защищает от коррозии стальные трубопроводы в процессе эксплуатации и от коррозии самой промывочной жидкостью в процессе промывки.

1. Промывочная жидкость для систем отопления, содержащая лимонную и соляную кислоту, отличающаяся тем, что она содержит раствор 1-3 масс.% лимонной кислоты, 0.03-0.05 масс.% соляной кислоты и 0.05-0.5 масс.% хитозана, модифицированного изомасляной кислотой, содержащей метилпиразольную группу (метилпиразолилизобутират хитозана - ХМПИ), остальное вода.

2. Промывочная жидкость для систем отопления, содержащая лимонную кислоту, отличающаяся тем, что она содержит 1-3 масс.% лимонной кислоты, 0.1-0.15 масс.% раствор серной кислоты и 0.05-0.5 масс.% хитозана, модифицированного изомасляной кислотой, содержащей метилпиразольную группу (метилпиразолилизобутират хитозана - ХМПИ), остальное вода.