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PRECEDE POUR LE TRAITEMENT DE L'EAU D'ALIMENTATION DANS LES
CHAUDIERES A HAUTE PRESSION.
Il est connu effectuer la précipitation des agents formateurs de dureté contenus dans l'eau d'alimentation des chaudières au moyen d'or- thophosphates, par exemple de phosphate bi-, ou trisodique. On ajoute les phosphates soit au cours d'un procédé de précipitâtes: dans lequel on effec- tue un adoucissement préliminaire avec retour de l'eau à la chaudière et un adoucissement subséquent avec du phosphate trisodique, ou bien on applique un procédé dit combinée dans lequel les agents formateurs de la dureté sont d'abord traités avec de la chaux et de la soude, etc., et le restant d'agents formateurs de dureté est éliminé au moyen de phosphate trisodique.
Il est également usuel dans un procédé dit correctif, d'ajouter des orthophosphates alcalins à l'eau d'alimentation qui a été adoucie d'une manière appréciable par des échangeurs de base. Dans ces conditions, on obtient une installa- tion débarrassée de pièrres et de boues. Enfin, dans certains cas spéciaux on utilise une enceinte dite "provisorium" où l'on traite avec des ortho- phosphates alcalins pour précipiter,-en 1-'absence d'une installation d'adou- cissement, les agents formateurs de dureté dans le système de chaudière même.
Dans ce cas, on obtient une chaudière sans pierres., mais non sans boues.
Il est de plus connu d'ajouter des phosphates polymères, par ¯.exemple de l'hexamétaphosphate sodique., du triphosphate sodique, etc. dans un procédé, dit d'inoculation, aux eaux de refroidissement, eaux industriel- les, eaux d'addition pour installations de préparation d'eau chaude, afin 'de stabiliser les agents formateurs de la dureté à la dureté carbonate et pour débarrasser de pierres les systèmes,de canalisation d'eau, par exemple les condensateurs., les installations de pompage, les systèmes industriels de refroidissement, etc.
Il a été maintenant trouvé que même de petites quantités de phos- phates polymères, inférieures aux quantités stoichométriques de phosphates re-
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quises pour la fixation complexe des composés de chaux, suffisent pour sta- biliser les agents formateurs de la dureté, même dans les installations de chaudières à haute pression, pour les transformer en schlams et pour débarras- ser la chaudière de pierres.
Il a été constaté d'une manière surprenante que par l'addition de phosphates polymères en quantités inférieures à la quantité stoichométrique requise, la dureté résiduelle de l'eau de chaudière augmente fortement. Cet- te dureté résiduelle en ce qui concerne la dureté carbonate se trouve égale- ment dans la région de la haute pression, c'est-à-dire pour les températures supérieures à 100 C, toujours à la valeur ou même au-dessus de la valeur du seuil observée aux températures moyennes (condensateurs et installations de refroidissement industrielles) et en ce qui concerne les agents formateurs de dureté non-carbonate, elle est plus élevée que celle qui correspond à la solubilité du sulfate calcique à des températures au-dessus de la limite d'é- bullition de l'eau,
sans qu'il y ait formation de dépôts cristallins de car- bonate calcique de sulfate calcique, de silicate calcique, etc., c'est-à-dire sans qu'il y ait formation de pierres:
Dans ces conditions, les dépôts de boues après addition des phos- phates polymères et des mélanges de phosphates et les pertes usuellement occasionnées par la formation de boues dans l'eau de chaudière, sont beaucoup plus faibles que lorsqu'on ajoute des orthophosphates dans un "provisorium" à l'eau d'alimentation en quantités stoichométriques et qu'on réalise la précipitation quantitative des agents formateurs de dureté dans le système de chaudière ou que l'on ajoute des phosphates polymères en quantités telles qu'après transformation en orthophosphates à une température dépassant 100 C,
les agents formateurs de dureté sont quantitativement précipités sous la for- me d'un composé phosphaté.
Il a été constaté en même temps que dans les conditions du pré- sent procédé, dans tous les endroits de l'installation arrosés par l'eau, la couche protectrice de phosphate est beaucoup plus accusée que lors de l'utilisation d'orthophosphates. Dans le procédé suivant la présente inven- tion, on peut bien entendu faire également les additions qui sont usuelles dans le traitement des eaux à la température normale. Ainsi, on pourra ajou- ter des composés régulateurs du pH, tels que les orthophosphates alcalins ou les silicates alcalins, etc..; on peut également ajouter des substances chimi- ques fixant l'oxygène et empêchant la corrosion, par exemple du sulfite sodique, du bisulfite sodique, de l'acide sulfureux, etc. et des substances empêchant la formation de mousse.
Pour ces dernières, on envisage des compo- sés organiques hydrophobes, tels que par exemple les amines et les esters d'acides gras à grosse molécule et les silicones. Enfin, on peut également ajouter des composés ammoniacaux des acides phosphoriques, qui à la tempe- - rature de l'eau de chaudière libèrent de l'ammoniaque à la vapeur et assu- rent ainsi l'enrichissement désiré en alcali du condensat de vapeur.
Exemple 1:
Uneeau de surface (eau de rivière) à 12 d de dureté totale, à 10 d dureté carbonate. a été traitée avec 500 gr. de phosphate trisodique par m3 (100 gr. P2O5) sans installation d'adoucissement. Dans une chaudiè- re à tubes parcourus par les flammes à 15 atmosphères, on a obtenu une eau de chaudière de zéro degré dureté. L'élimination quantitative des agents formateurs de dureté précipités s'est faite par nettoyage périodique des boues déposées dans la chaudière.
Pour rendre inoffensifs les agents formateurs de dureté de la même eau par formation de complexes avec des phosphates polymères, on au- rait requis une addition d'environ 1400 gr. de hexamétaphosphate sodique (environ 800 gr. P2O5). On n'a cependant ajoute que 80 gr. (environ 45 gr de P2O5) de triphosphate sodique par m3 d'eau d'alimentation, et on a ob- tenu pour une dureté résiduelle dans l'eau de chaudière de 24 d dans un système de chaudière débarrassé de pierres, un enrichissement des agents formateurs de dureté, ce qui entraînait des pertes beaucoup plus faibles
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par des positions de boues que par radoucissement au moyen de phosphate trisodique.
Exemple 2.
Une eau de source d'une dureté totale de 22 d, d'une dureté car- bonate de 13 et d'une dureté non-carbonate de 9 d a été traitée avec 900 gr. de triphosphate sodique par m3 (180 gr. P205) sans installation d'adou- cissement. On a obtenu dans une chaudière à double rangée de tubes à flam- mes à 12 atmosphères une eau de O d. L'élimination des agents formateurs de dureté précipités quantitativement se fait par un enlèvement périodique des boues de phosphate.
Pour rendre inoffensifs les agents formateurs de dureté de la même eau par formation de complexes avec des phosphates polymères, on aurait requis environ 2500 gr. de triphosphate sodique (1500 gr. P 0 ). On a cependant ajouté un mélange de 70% triphôsphate sodique et 302% sulfite sodique en quantité de 150 gr. (65 gr. P2O5) par m3, et de cette manière pour une du- reté résiduelle de l'eau de chaudière de 45 d avec un système débarrassé de pierres, on a obtenu un enrichissement en agents formateurs de dureté ayant pour conséquence des pertes plus faibles occasionnées par les boues que par le traitement au triphosphate sodique.
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E,ENDIGATIONS ET BESUME
1. Procédé pour le traitement de l'eau d'alimentation dans les chaudières à haute pression aux températures dépassant 100 c, caractérisé en ce que l'on ajoute à l'eau d'alimentation de la chaudière des phosphates polymères en quantité inférieure à la quantité stoichométrique de P2O5 requise pour la fixation complexe des composés de calcium et inférieure aux quantités de P205 requises pour la précipitation après transformation des phosphates polymères en orthophosphate.
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PRECEDED FOR THE TREATMENT OF THE SUPPLY WATER IN THE
HIGH PRESSURE BOILERS.
It is known to precipitate the hardness-forming agents contained in the boiler feed water by means of orthophosphates, for example bi- or trisodium phosphate. The phosphates are added either during a precipitate process: in which a preliminary softening is carried out with return of the water to the boiler and a subsequent softening with trisodium phosphate, or else a so-called combined process is applied in in which the hardness forming agents are first treated with lime and soda, etc., and the remainder of the hardness forming agents is removed by means of trisodium phosphate.
It is also usual in a so-called corrective process, to add alkaline orthophosphates to the feed water which has been appreciably softened by base exchangers. Under these conditions, an installation free of stones and sludge is obtained. Finally, in certain special cases, a so-called "provisionorium" chamber is used, whereby alkaline orthophosphates are treated to precipitate, in the absence of a softening installation, the hardness-forming agents in the boiler system itself.
In this case, we obtain a boiler without stones, but not without sludge.
It is further known to add polymeric phosphates, for example sodium hexametaphosphate, sodium triphosphate, etc. in a process, called inoculation, with cooling water, industrial water, addition water for hot water preparation plants, in order to 'stabilize the hardness-forming agents to carbonate hardness and to remove stone systems, water pipes, e.g. condensers, pumping installations, industrial cooling systems, etc.
It has now been found that even small amounts of polymer phosphates, less than the stoichometric amounts of phosphates re-
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which are suitable for the complex fixing of lime compounds, are sufficient to stabilize hardness-forming agents, even in high-pressure boiler installations, to transform them into schlams and to clear the boiler of stones.
It has surprisingly been found that by adding polymer phosphates in amounts less than the stoichometric amount required, the residual hardness of the boiler water increases sharply. This residual hardness with regard to carbonate hardness is also found in the region of high pressure, that is to say for temperatures above 100 C, always at or even above. the threshold value observed at average temperatures (condensers and industrial cooling installations) and with regard to non-carbonate hardness forming agents, it is higher than that which corresponds to the solubility of calcium sulphate at temperatures above the water boiling limit,
without the formation of crystalline deposits of calcium carbonate, calcium sulphate, calcium silicate, etc., i.e. without the formation of stones:
Under these conditions, the sludge deposits after addition of the polymer phosphates and mixtures of phosphates and the losses usually caused by the formation of sludge in the boiler water, are much lower than when orthophosphates are added in a "provisionorium" to the feed water in stoichometric amounts and either quantitatively precipitate hardness forming agents in the boiler system or add polymer phosphates in such amounts as after conversion to orthophosphates at a temperature exceeding 100 C,
the hardness-forming agents are quantitatively precipitated in the form of a phosphate compound.
It has been observed at the same time that, under the conditions of the present process, in all the places of the installation sprayed with water, the protective phosphate layer is much more pronounced than when orthophosphates are used. In the process according to the present invention, it is of course also possible to make the additions which are customary in the treatment of water at normal temperature. Thus, it is possible to add compounds which regulate the pH, such as alkali orthophosphates or alkali silicates, etc .; it is also possible to add chemicals which fix oxygen and prevent corrosion, for example sodium sulphite, sodium bisulphite, sulfurous acid, etc. and substances preventing the formation of foam.
For the latter, hydrophobic organic compounds are contemplated, such as, for example, large molecule fatty acid amines and esters and silicones. Finally, it is also possible to add ammoniacal compounds of phosphoric acids, which at the temperature of the boiler water release steam ammonia and thus ensure the desired alkali enrichment of the steam condensate.
Example 1:
Surface water (river water) at 12 d total hardness, 10 d carbonate hardness. was treated with 500 gr. of trisodium phosphate per m3 (100 gr. P2O5) without softening installation. In a tube boiler fired at 15 atmospheres, boiler water of zero hardness was obtained. The quantitative removal of precipitated hardness-forming agents was carried out by periodically cleaning the sludge deposited in the boiler.
To render the hardness-forming agents of the same water harmless by forming complexes with polymer phosphates, an addition of about 1400 g would have been required. sodium hexametaphosphate (about 800 gr. P2O5). However, only 80 gr. (about 45 gr of P2O5) of sodium triphosphate per m3 of feed water, and for a residual hardness in the boiler water of 24 d in a boiler system free of stones, an enrichment of the hardness-forming agents, resulting in much lower losses
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by sludge positions than by softening by means of trisodium phosphate.
Example 2.
Spring water with a total hardness of 22 d, a carbonate hardness of 13 and a non-carbonate hardness of 9 d was treated with 900 gr. of sodium triphosphate per m3 (180 gr. P205) without softening system. A water of O d was obtained in a boiler with a double row of flame tubes at 12 atmospheres. The removal of quantitatively precipitated hardness-forming agents is accomplished by periodic removal of the phosphate sludge.
To render the hardness-forming agents of the same water harmless by forming complexes with polymer phosphates, approximately 2500 g would have been required. of sodium triphosphate (1500 gr. P 0). However, a mixture of 70% sodium triphosphate and 302% sodium sulfite was added in an amount of 150 g. (65 gr. P2O5) per m3, and in this way for a residual hardness of the boiler water of 45 d with a system free of stones, an enrichment in hardness-forming agents was obtained, resulting in losses. lower caused by sludge than by sodium triphosphate treatment.
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E, ENDIGATIONS AND BESUME
1. Process for the treatment of feed water in high pressure boilers at temperatures exceeding 100 c, characterized in that one adds to the feed water of the boiler polymer phosphates in an amount less than the stoichometric amount of P2O5 required for the complex binding of calcium compounds and less than the amounts of P205 required for precipitation after conversion of the polymer phosphates to orthophosphate.