Результат интеллектуальной деятельности: Способ механохимического удаления накипных отложений

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки от накипи внутренних поверхностей нагрева или теплообмена водогрейных и паровых котлов, нагревательных элементов и внутренних поверхностей чайников, систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Способ обеспечивает повышение эффективности очистки оборудования в процессе текущей эксплуатации.

Для удаления отложений используют в основном следующие способы очистки: механический, химический.

Механический способ включает удаление отложений с помощью шомполов, тросов.

Способ очень трудоемкий, часто приводит к разрушению стенок труб, используется в основном для прямых труб. Таким способом невозможна очистка труднодоступных мест оборудования.

Известны способы химической очистки внутренних поверхностей различных теплообменников.

В патенте РФ №2334790, опубл. 27.09.2008 г. предложено жидкое моюще-очищающее средство для удаления накипи с нагревательных элементов и внутренних поверхностей стиральных машин. Это средство содержит в своем составе цеолит или бентонит в сочетании с комплексоном (натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты).

Недостатком указанного аналога является разовое использование моюще-очищающего средства и применение классического комплексона натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), который загрязняет окружающую среду.

Известен гетерогенный комплексообразующий сорбент по патенту РФ №2141377, опубл. 20.11.1999 г., состоящий из дисперсного инертного носителя и активного сорбирующего слоя, обеспечивающего максимальную сорбционную емкость (СЕ) 0,68 ммоль/г.

Недостатком гетерогенного сорбента является не высокая сорбционная емкость в силу отсутствия эффективных комплексообразователей в его составе.

Наиболее близким по техническому решению - прототипом, является способ очистки и защиты от накипи и коррозии теплоэнергетического оборудования по патенту РФ №2285218, опубл. 10.10.2006 г. Очистка от накипи осуществляется абразивным составом из измельченных горных пород в динамическом режиме.

Недостатком прототипа является отсутствие химического воздействия на удаляемую накипь, что значительно снижает эффективность удаления накипи.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности удаления накипи за счет совместного механохимического воздействия предложенного препарата многократного использования, состоящего из суспензии в воде абразивной составляющей и комплексообразующего сорбента в Н-форме.

Эффективность предлагаемого решения обеспечивается:

- ударно-механическим переводом во взвесь накипных отложений за счет воздействия взвешенных в кипящем слое твердых абразивных частиц и комплексообразующего сорбента;

- переводом накипных нерастворимых отложений (например, карбонатов кальция, имеющих растворимость 1,445 мг/100 г Н₂О) в кислые соли, растворимость которых более чем в 100 раз выше (например, растворимость бикарбоната кальция составляет 156 мг/100 г Н₂О [Карякин Ю.В. Чистые химические реактивы. ГХИ, 1947, с. 220]);

- поглощением кальция из растворяемого бикарбоната комплексообразующим сорбентом повышенной емкости (3 ммоль/г) (патент РФ №2585020, опубл. 27.05.2016 г.);

- возможностью многократного использования препарата после регенерации сорбента в Н-форму.

Гранулы комплексообразующего сорбента, размером от 0,5 до 2 мм, заряженного в Н-форме (вымачивание сорбента в растворе минеральной кислоты, например соляной), создают в отмывочной суспензии кислую среду.

В процессе кипячения за счет ударно-механического воздействия отмывочной водной суспензии, содержащей 0,1% абразива из диоксида кремния (патент РФ №2292386) и 0,1% гранул комплексообразующего сорбента, на поверхность отложений образуется взвесь накипных отложений.

В кислой среде кипящей взвеси, состоящей из отмывочной суспензии и малорастворимых накипных отложений из средних солей (например, растворимость СаСО₃ составляет 1,445 мг/100 г Н₂О [Карякин Ю.В. Чистые химические реактивы. ГХИ, 1947, С. 219]), ионы водорода сорбента переводят средние соли в более растворимые кислые соли (например, растворимость СаНСО₃ составляет 156 мг/100 г H₂O [Карякин Ю.В. Чистые химические реактивы. ГХИ, 1947, С. 220])

Получаемые кислые соли на 2 порядка лучше растворяются в воде (156:1,445=108) и существенно больше диссоциируют на ионы. В свою очередь, ионы Са⁺, получаемые при переходе средних солей в кислые и получаемые при диссоциации кислых солей, активно сорбируются комплексообразующим сорбентом. Таким образом, удаляются накипные отложения в процессе кипячения отмывочной суспензии в обрабатываемых емкостях.

Использованная отмывочная суспензия регенерируется вымачиванием сорбента в растворе минеральной кислоты.

Пример.

Очистку бытового чайника объемом 3 л осуществляют следующим образом. В чайник помещают 1 л суспензии, включающей абразив из диоксида кремния и гранулы комплексообразующего сорбента, при следующем их количественном соотношении, мас. %:

Суспензию кипятят в течение 0,5 часа, а затем сливают и чайник промывают водой. Если разовая обработка не обеспечила нужный уровень очистки, операцию повторяют с новой порцией суспензии, в которой сорбент находится в Н-форме.

Отработанную суспензию отфильтровывают и осадок регенерируют в растворе минеральной кислоты.