PL165788B1

PL165788B1 - Sposób zapobiegania osadzaniu się kamienia kotłowego w instalacjach obiegowej wody chłodzącej

Info

Publication number: PL165788B1
Application number: PL28996691A
Authority: PL
Inventors: Barbara Pawlowska; Zdzislaw Mankowski; Slawomir Twardowski; Marian Maciejko; Krzysztof Ksiazek; Andrzej Bania; Marian Drop
Original assignee: Zaklady Pomiarowo Badawcze Ene
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 1995-02-28
Also published as: PL289966A1

Abstract

Sposób zapobiegania osadzaniu się kamienia kotłowego w instalacjach obiegowej wody chłodzącej polegający na tym, ze do wody dawkuje się preparaty, które otrzymuje się nabazie bezwodnikamaleinowego, który polimeryzuje się z monomerami w rozpuszczalniku organicznym w obecności inicjatora rodnikowego, znamienny tym, że produkt kopolimeryzacji bezwodnika maleinowego z monomerem winylowym schładza się do temperatury 20-30°C, korzystnie 25°C i poddaje się reakcji amidacji działając na zawiesinę amoniakiem gazowym przepływającym z szybkością 0,02-0,025 kg/h na 1 kg polimeru, w temperaturze 25-35°C, korzystnie 30°C przez okres 4-6 godzin, korzystnie 5 godzin, a następnie wprowadza się wodę odmineralizownąi oddestylowuje się rozpuszczalnik, zaś otrzymany wodny roztwór amidowanego kopolimeru bezwodnika maleinowego z monomerem winylowym o masie cząsteczkowej od 5.000 * 10,000 z zawartością grup amidowych i karboksylowych w proporcji jak 1:1, dodaje się do wody w takiej ilości by jego stężenie w wodzie obiegowej układu chłodzącego wynosiło od 5 do 200 mg/dm3.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zapobiegania osadzaniu się kamienia kotłowego w instalacjach obiegowej wody chłodzącej stosowany w energetyce i w przemysłowych układach chłodzących.

Znane są liczne patenty, stosowane dla zapobiegania tworzeniu się kamienia kotłowego, w których wykorzystuje się kopolimer bezwodnika maleinowego lub kwasu maleinowego z różnymi monomerami. Opis patentowy St. Zjedn. Am. nr 4288-327 dotyczy sposobu zapobiegania tworzeniu się osadów w układach wodnych przez wprowadzenie soli sodowej polimeru zawierającego maleinowy i sulfonowany styren w stosunku 1:3 o ciężarze cząsteczkowym 5000-100000. Opis patentowy St. Zjedn. Am. nr 4306-991 dotyczy zapobiegania tworzeniu się kamienia kotłowego przez dodanie kopolimeru kwasu styrenosulfonowego i bezwodnika maleinowego o masie cząsteczkowej od 2000-4000 oraz niewielkich ilościach kwasu fosfonowego.

W opisie patentowym Japonii nr 7102-295 proponuje się jako środek zapobiegający tworzeniu się kamienia kotłowego kopolimer kwasu maleinowego i amylenu, a w japońskim opisie nr 7144-094 kopolimer kwasu maleinowego i alkoholu alkilowego.

W opisie patentu europejskiego nr 58-073 jako środek zapobiegający tworzeniu się kamienia kotłowego stosuje się kopolimer bezwodnika maleinowego z kwasem akrylowym lub metakrylowym o masie cząsteczkowej 500-5000, a w europejskim patencie nr 93-508 mieszaniną kopolimeru styrenu sulfonowanego i bezwodnika maleinowego z jonami cynku i związku fosforoorganicznego.

W kanadyjskim opisie patentowym nr 1 143 514 mieszanka hamująca osadzanie się kamienia kotłowego zawiera kwas poliakrylowy o masie cząsteczkowej 50000-100000 oraz kopolimer bezwodnika maleinowego z eterem metylowinylowym o masie cząsteczkowej 2000067000.

W polskim zgłoszeniu patentowym nr P. 277 448 publikowanym w BUP 18,/89 podano sposób obróbki wody mieszaniną reakcyjną zawierającą bezwodnik maleinowy, octan winylu, eter etylowinylowy lub - metylostyren lub 2 winylo - 1,3 dioksanu, rozpuszczalniki organiczne na przykład metyloetyloketon lub aceton - ksylen lub aceton - kumen lub tetrahydrofuron podpolimeryzowane z bardzo małą ilością inicjatora, który jest dwunitryl kwasu azodwuizomasłowego. Mieszaninę wprowadza się do wody wraz z rozpuszczalnikami W zgłoszeniu tym oprócz gęstości nie podano właściwości fizycznych ani chemicznych tej mieszaniny.

165 788

W sposobie według wynalazku produkt kopolimeryzacji bezwodnika maleinowego z monomerem winylowym schładza się do temperatury 20 - 30°C, korzystnie 25°C i poddaje się reakcji amidacji działając na zawiesinę amoniakiem gazowym przepływającym z szybkością 0,02-0,025 kg/h na 1 kg polimeru, w temperaturze 25-35°C, korzystnie 30°C przez okres 4-6 godzin, korzystnie 5 godzin. Następnie wprowadza się wodę odmineralizowanąi oddestylowuje się rozpuszczalnik. Otrzymany wodny roztwór amidowanego kopolimeru bezwodnika maleinowego z monomerem winylowym o masie cząsteczkowej od 5000-10 000, z zawartością grup amidowych i karboksylowych w proporcji jak 1:1, dodaje się do wody w takiej ilości by jego stężenie w wodzie obiegowej układu chłodzącego wynosiło od 5 do 200 mg/dm³.

Stosowany według wynalazku amidowany kopolimer jest łatwo rozpuszczalny w wodzie i charakteryzuje się destrukcyjnym oddziaływaniem na tworzenie się kryształków wypadających po przekroczeniu granicznego współczynnika zagęszczania. Przez to uzyskuje się subtelną zawiesinę wypadających soli, nie osiadających na powierzchniach wymiany ciepła i nie aglomerujących się. Efekt ten obserwuje się w próbie wody, w której wytrącanie się osadów jest powolne. Uwidacznia się to opalizacją roztworu i brakiem pojawienia się twardych osadów na dnie zlewki lub basenu chłodni.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania:

Przykład I. Do reaktora o pojemności całkowitej 4000 dm³ z płaszczem grzejno-chłodzącym z automatyczną regulacją ciśnienia i temperatury wprowadza się benzen w ilości 2000 dm³. Następnie, przy uruchomionym mieszadle, wprowadza się w sposób stopniowy bezwodnik maleinowy w ilości 180 kg. Po wprowadzeniu bezwodnika maleinowego, roztwór miesza się jeszcze przez 30 minut. Następnie wprowadza się do reaktora 270 kg octanu winylu, oraz nadtlenek benzoilu w ilości 1 kg rozpuszczony w 10 dm³ benzenu. Zawartość reaktora podgrzewa się do temperatury 80°C i prowadzi się proces kopolimeryzacji w czasie 5 godzin. Kontrolę procesu prowadzi się przez oznaczenie zawartości nieprzereagowanego bezwodnika maleinowego.

Po zakończeniu reakcji polimeryzacji, zawartość reaktora schładza się do temperatury 25°C i rozpoczyna się proces amidacji kopolimeru poprzez wprowadzenie amoniaku gazowego do zawiesiny polimeru w rozpuszczalniku. Amoniak wprowadza się z szybkością 0,020 kg/h na 1 kg polimeru, przez 5 godzin, utrzymując temperaturę 30°C w czasie reakcji amidacji. Po zakończeniu amidacji, wprowadza się do reaktora wodę odmineralizowaną i oddestylowuje się benzen, który zawraca się do procesu polimeryzacji, otrzymując wodny roztwór amidowanego kopolimeru bezwodnika maleinowego z octanem winylu.

Otrzymany amidowany kopolimer charakteryzuje się następującymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi:

- masa cząsteczkowa amidowanego kopolimeru 5000 - 10000

- lepkość względna 1%o roztworu wodnego polimeru oznaczona przy stosowaniu wiskozymetru Ubblehode'a 5,0- 10

- zawartość nieprzereagowanego bezwodnika maleinowego ppniżzj l%waggwych

- pH wodnego roztworu polimeru 6,6! - 7 ,0

- stężenie finalnego roztworu wodnego 10 - 30% waggwach

- zawartość benzenu w produkcie finalnym ροηϊζ^ 0,2% wwagwydi

- zawartość w kopolimerze struktur amidowo - karboksylowych w proporcji jak 1 : 1

Roztwór 10%o amidowanego kopolimeru bezwodnika maleinowego dawkuje się bezpośrednio do obiegu chłodzącego, przy pomocy pompy dawkującej w takiej ilości by stężenie kopolimeru w wodzie obiegowej zawierało się w granicach 5-50 mg/dm³.

Przykład II. Proces polimeryzacji prowadzi się jak w przykładzie I, po czym zawartość reaktora schładza się do temperatury 30°C i rozpoczyna się proces amidacji kopolimeru poprzez wprowadzenie, do zawiesiny polimeru w rozpuszczalniku, amoniaku gazowego z szybkością 0,025 kg/h na 1 kg polimeru przez okres 4 godzin utrzymując temperaturę 35°C w czasie reakcji

165 788 amidacji. Po zakończeniu amidacji, wprowadza się do reaktora wodę odmineralizowaną i oddestylowuje się benzen, otrzymując wodny roztwór amidowanego kopolimeru bezwodnika maleinowego z octanem winylu o właściwościach fizycznych i chemicznych jak w przykładzie II.

Do wód o wysokiej twardości dawkuje się 22% roztwór amidowanego kopolimeru w takiej ilości by stężenie kopolimeru w wodzie obiegowej wynosiło do 200 mg/dm³.

Otrzymane w przykładzie I i II kopolimery badano dwukierunkowo, to jest w zakresie wpływu lepkości i wpływu stężenia kopolimeru na wielkość granicznego współczynnika zagęszczania. Graniczny współczynnik zagęszczania wody jest to maksymalne stężenie czynnika osadotwórczego, po przekroczeniu którego następuje jego wytrącenie z roztworu. Badania te prowadzono na stanowisku modelowym odwzorowującym naturalny obieg chłodzący bloku energetycznego o następujących parametrach:

- pojemność misy chłodni - 60 dm³

- powierzchnia wypełnienia chłodni - 1, 48 m²

- szybkość przepływu wody - dd 1 m³/h

- temperatura wody na chłodni wlot/wylot - 38°C/28°C

Badania prowadzono na naturalnych wodach pochodzących z badanych obiegów chłodzących elektrowni.

Przy określaniu wpływu lepkości kopolimeru, jako funkcji masy cząsteczkowej, na graniczny współczynnik zagęszczania stwierdzono, ze maksymalny współczynnik zagęszczania wynoszący od 9 do 82 dla wody o twardości ogólnej od 0,8 do 2,0 mval/dm3, otrzymano dla kopolimeru o lepkości względnej jednoprocentowego roztworu wodnego, oznaczonej przy pomocy wiskozymetru Ubblehode’a, w granicach 5-80. Przy lepkościach wyższych lub niższych efekt ten jest gorszy.

Wpływ stężenia kopolimeru o wyżej podanych lepkościach na graniczny współczynnik zagęszczania badano jako maksymalny wzrost stężenia takich wskaźników jak twardość ogólna, twardość wapniowa, zasadowość ogólna do momentu wytworzenia się osadu, co potwierdzało się gwałtownym spadkiem stężenia tych wskaźników w wodzie. Wskaźnikiem wiodącym, do wyznaczania granicznego współczynnika zagęszczania jest stężenie chlorków lub siarczanów, gdy woda jest korygowana kwasem solnym.

Badając wpływ stężenia kopolimeru na graniczny współczynnik zagęszczania stwierdzono, że dla wód o twardości ogólnej od 0,8 do 2,0 m val/dm3 optymalne stężenie utrzymywane w obiegu chłodzącym kształtuje się na poziomie 80 2-20 mg/din.

Dla wód o wyższej twardości ogólnej, stężenie kopolimeru musi być wyższe i każdorazowo dobierane indywidualnie dla danej wody obiegu chłodzącego. W granicznych przypadkach, przy twardości ogólnej wody przykładowo 80 mval/dm3 stężenie kopolimeru może osiągać wielkość do 200 mg/dm3.

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób zapobiegania osadzaniu się kamienia kotłowego w instalacjach obiegowej wody chłodzącej polegający na tym, że do wody dawkuje się preparaty, które otrzymuje się na bazie bezwodnika maleinowego, który polimeryzuje się z monomerami w rozpuszczalniku organicznym w obecności inicjatora rodnikowego, znamienny tym, że produkt kopolimeryzacji bezwodnika maleinowego z monomerem winylowym schładza się do temperatury 20-30°C, korzystnie 25°C i poddaje się reakcji amidacji działając na zawiesinę amoniakiem gazowym przepływającym z szybkością 0,02-0,025 kg/h na 1 kg polimeru, w temperaturze 25-35°C, korzystnie 30°C przez okres 4-6 godzin, korzystnie 5 godzin, a następnie wprowadza się wodę odmineralizowną i oddestylowuje się rozpuszczalnik, zaś otrzymany wodny roztwór amidowanego kopolimeru bezwodnika maleinowego z monomerem winylowym o masie cząsteczkowej od 5.000 * 10.000 z zawartością grup amidowych i karboksylowych w proporcji jak 1:1, dodaje się do wody w takiej ilości by jego stężenie w wodzie obiegowej układu chłodzącego wynosiło od 5 do 200 mg/dm³.