СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННИХ ПОЛОСТЕЙ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ НАКИПНО-КОРРОЗИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
METHOD FOR CHEMICAL REMOVAL OF SCALE AND CORROSIVE DEPOSITS FROM INTERNAL CAVITIES OF HEAT-EXCHANGE EQUIPMENT

Изобретение относится к технологии химической очистки внутренних полостей теплообменного оборудования (теплообменных контуров) и может быть использовано для очистки систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания или других агрегатов от накипно-коррозионных отложений.
Из уровня техники известен способ химической очистки внутренних полостей теплообменного оборудования (в частности, систем охлаждения тепловоза), включающий опрессовку полости водой, промывку контура раствором промывочного реагента, содержащего 4,0% соляной кислоты, 1,5% уротропина, 0,5% силиката магния при температуре 60°C с периодической сменой направления движения потока, промывку контура водой, нейтрализацию остаточного раствора, промывку полости раствором (pH 2,0-3,0), содержащим 8,8% ортофосфорной кислоты, при смене направления промывки и нейтрализацию остаточного раствора (см. патент РФ №2449244, 20.08.2011).
Недостатками данного способа являются его сложность и недостаточная эффективность.
Задачей изобретения является сокращение срока нахождения теплообменного оборудования на ремонте и повышение экологичности предлагаемого способа очистки.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности очистки внутренних поверхностей обрабатываемых полостей, антикоррозионных свойств обрабатываемых поверхностей и безопасности способа.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ очистки внутренних полостей теплообменного оборудования включает:
- промывку обрабатываемой полости раствором промывочного реагента при его температуре 50-80°C с периодической сменой направления движения потока через полость, при этом используют раствор, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
сульфаминовая кислота - 2-5,
динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 1-1,5,
ингибитор коррозии - 0,1-0,2,
вода - остальное;
- нейтрализацию раствора промывочного реагента раствором гидрооксида натрия; и
- противокоррозионную обработку полости путем ее промывки пассивирующим раствором.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации изобретения за счет того, что:
- промывку полости раствором промывочного реагента осуществляют при давлении раствора 0,25-0,28 МПа при уровне pH раствора от 0,5 до 4,5,
- смену направления движения потока осуществляют каждые 30-40 минут при общей продолжительности промывки 2-6 часов,
- перед промывкой полости раствором промывочного реагента осуществляют обезжиривание обрабатываемой полости путем ее промывки раствором обезжиривающего реагента,
- обезжиривание осуществляют при температуре 50-70°C и давлении 0,25-0,28 МПа в течение 15 минут со сменой направления движения потока 3-4 раза,
- в качестве обезжиривающего реагента используют раствор, имеющий pH среды от 9,0 до 12,0, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
гидроксид натрия - 0,5-2,
карбонат кальция - 0,05-0,2,
вода - остальное,
- обезжиривание полости осуществляют при температуре 40-70°C и давлении 0,25-0,28 МПа в течение 30-40 минут со сменой направления движения потока 3-4 раза,
- в качестве пассивирующего раствора используют раствор, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
дигидрокверцетин - 0,05-0,1,
силикат натрия - 0,1-0,2,
вода - остальное,
- перед обезжириванием полости осуществляют ее опрессовку водой при давлении 0,3 МПа и температуре воды 50-70°C,
- нейтрализацию раствора промывочного реагента осуществляют до уровня pH 6-9.
Заявленный способ очистки за счет использования раствора упомянутого состава в сочетании с режимом реверсивной промывки (т.е. периодической смены направления движения раствора через обрабатываемую полость) обеспечивает значительное повышение эффективности обработки внутренних поверхностей, выражающееся в увеличении скорости и степени их очистки. Сульфаминовая кислота является основным компонентом, осуществляющим растворение накипно-коррозионных отложений (НКО). Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты обеспечивает смягчение используемой воды в течение всего процесса промывки путем образования с ионами кальция и магния комплексных соединений. Ингибитор коррозии обеспечивает защиту металлических поверхностей от коррозии. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что указанный состав промывочного раствора обеспечивает наиболее эффективную обработку полостей теплообменного оборудования в реверсивном режиме промывки. Кроме того, используемый раствор промывочных реагентов состоит из умеренно опасных химических веществ, принадлежащих к 3 классу опасности по воздействию на организм человека, что решает проблему утилизации отработанного раствора после его нейтрализации, поскольку он может быть слит в канализацию. Кроме того, при проведении промывки возможно корректировать pH раствора путем добавления в него реагентов.
Заявленный способ включает следующие этапы.
Подготовка к процессу очистки.
Перед процессом промывки полости проводят оценку уровня загрязненности внутренних поверхностей теплообменного оборудования с помощью технического эндоскопа, тепловизора или ультразвукового толщинометра. При возможности отбирают пробу НКО с внутренних поверхностей теплообменного оборудования и в лабораторных условиях проводят испытания по подбору конкретного оптимального содержания моющих компонентов в растворе. В соответствии с полученными результатами определяется точное процентное содержание каждого химического реагента в моющем растворе, которое лежит в пределах заявленных интервалов.
Перед осуществлением процесса промывки предпочтительно осуществляют опрессовку полости, для чего заполняют полость водой и осуществляют ее циркуляцию через полость по замкнутому контуру при давлении 0,3 МПа и температуре воды 50-70°C.
Кроме того, перед промывкой предпочтительно осуществляют обезжиривание обрабатываемой полости путем ее промывки раствором обезжиривающего реагента при температуре 50-70°C и давлении 0,25-0,28 МПа в течении 15 минут со сменой направления движения потока 3-4 раза. В качестве раствора обезжиривающего реагента может быть использован раствор, имеющий pH среды от 9,0 до 12,0 и содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
гидроксид натрия - 0,5-2,
карбонат кальция - 0,05-0,2,
вода - остальное.
Промывка контура раствором промывочного реагента.
В качестве промывочного раствора в заявленном изобретении используют раствор, содержащий следующие компоненты, мас.%:
сульфаминовая кислота - 2-5,
динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 1-1,5,
ингибитор коррозии - 0,1-0,2,
вода - остальное.
В качестве ингибитора коррозии может быть использован, например, ингибитор «КИ-1» (раствор, содержащий примерно 25% катапина и 25% уротропина).
Для осуществления промывки систему (обрабатываемую полость) заполняют технической водой и нагревают воду до температуры 50-80°C. При циркуляции воды добавляют ингибитор коррозии (например, «КИ-1») в количестве 0,1-0,2 мас.%. Через 10 минут добавляют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты в количестве от 1 до 1,5 мас.%. Через 30-60 минут в раствор добавляют 2-5 мас.% сульфаминовой кислоты. Приготовленный моющий раствор должен иметь уровень pH от 0,5 до 4,5. Затем обеспечивают циркуляцию раствора по системе в течение 2-6 часов при давлении раствора 0,25-0,28 МПа и смене его направления движения через обрабатываемую полость каждые 30-40 минут. При этом каждые 30 минут производят отбор пробы моющего раствора для измерения уровня pH измерителем концентрации ионов водорода в растворах. В случае небольшого сокращения кислотности раствора производят добавку сульфаминовой кислоты в рабочий раствор для доведения pH до необходимого уровня. В случае резкого сокращения уровня кислотности за небольшой промежуток времени следует провести несколько последовательных повторяющихся стадий кислотной промывки, включая все этапы, кроме пассивации, которая проводится только при полном завершении всего процесса промывки.
Критерием для окончания промывки является прекращение изменения уровня pH в течение 30 минут.
Нейтрализация моющего раствора
Нейтрализацию производят раствором гидроксида натрия до уровня pH 6,0-9,0. Нейтрализованный раствор сливают и промывают систему технической водой.
Пассивация внутренних поверхностей теплообменного оборудования.
Используемый для пассивации раствор содержит, например, следующие компоненты: от 0,05 до 0,1 мас.% дигидрокверцетина и 0,1-0,2 мас.% силиката натрия. Данный состав обеспечивает снижение риска появления НКО на поверхности металлических изделий при дальнейшей эксплуатации. Однако для проведения данного этапа очистки могут быть использованы и другие подходящие для этого пассивирующие растворы, которые широко известны из уровня техники. Процесс осуществляют в течение 30-60 минут при температуре раствора от 20 до 40°C, после чего полость промывают технической водой до полного осветления раствора.
Для реализации заявленного способа может быть использовано устройство, конструкция которого схематично показана на фиг.1.
Устройство содержит емкость 1 для обрабатывающей жидкости, а также первую 2 и вторую 3 трубопроводные линии для соединения емкости 1 соответственно с первым и вторым входом/выходом обрабатываемой полости теплообменного оборудования с образованием замкнутого контура (системы). При этом на указанных линиях 2 и 3 установлены запорные устройства (краны) 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, а также перекачивающий насос 11. Устройство также включает две трубопроводные линии перемычек 12 и 13, соединяющие первую 2 и вторую 3 трубопроводную линии, для обеспечения реверсивной перекачки обрабатывающей жидкости через обрабатываемую полость. На линиях перемычек 12 и 13 также установлены запорные устройства 14 и 15.
Кроме того, устройство включает средство нагрева обрабатывающей жидкости.
Средство нагрева может быть выполнено в виде отдельной трубопроводной линии 16 подогрева жидкости, соединенной с емкостью 1 и подключенной параллельно первой или второй трубопроводной линии, причем точка соединения линии 16 и линии 2 или 3 лежит за точками соединения линий 2 и 3 с перемычками. В частности, на фиг.1 показан вариант, в котором линия 16 соединяется с линией 3 в точке между запорными устройствами 9 и 10. На подогревающей линии установлены нагреватель 17 и запорное устройство 18. Средство нагрева обрабатывающей жидкости также может быть выполнено в виде нагревателя (на чертежах не показан), установленного в емкости 1.
Устройство может дополнительно включать средство для подачи воды в емкость 1, соединенное с емкостью через запорное устройство (кран) 19, а также запорное устройство 20 для слива жидкости из емкости, запорное устройство 21 для слива жидкости из контура, и дополнительные запорные устройства 22 и 23 для подключения дополнительной обрабатываемой полости (второго контура) теплообменного оборудования.
При осуществлении, например, операции промывки полости устройство собирают по схеме, представленной на фиг.1, и подключают концы первой 2 и второй 3 трубопроводных линий к входу и выходу обрабатываемой полости (контура) для образования замкнутой системы.
Открывают кран (запорное устройство) 19 для заполнения емкости 1 водой до требуемого уровня. Открывают краны 4, 5, 8, 9, 14, 18, включают насос 11, затем нагреватель 17, обеспечивая нагрев воды до требуемой температуры (50-80°C), после этого закрывают кран 18. Добавляют в емкость 1 промывочные реагенты в требуемых соотношениях и ждут в течение 5-10 минут для перемешивания реагентов с водой, после чего для начала промывки контура открывают краны 7 и 10 и закрывают кран 14. При этом каждые 20 минут меняют направление промывки. Для этого открывают краны 14 и 15 и закрывают краны 3 и 9, обеспечивая прохождение раствора для промывки через линии перемычек 12 и 13. В процессе промывки поддерживают требуемую температуру промывочного раствора путем открытия крана 18 и включения нагревателя 17. После окончания промывки раствор нейтрализуют с помощью нейтрализующего реагента. Затем выключают нагреватель 17, открывают кран 21 и закрывают краны 9 и 18, обеспечивая слив нейтрализованного раствора при работающем насосе 11. Оставшийся в емкости 1 раствор сливают путем открытия крана 20.
Таким образом, заявленный способ позволяет повысить эффективность очистки полостей теплообменного оборудования, а также их антикоррозионные свойства при относительной безопасности используемых реагентов.