Состав для предотвращения отложений солей жесткости

 

Изобретение относится к защите технологического оборудования от отложений солей жесткости и предназначено для использования в различных системах перемещения технических вод, включая замкнутые циклы оборотных вод, а также при механической добыче нефти. Состав для предотвращения отложений солей жесткости содержит пирофосфорную кислоту и сульфат меди при мольном соотношении 1:1,15 - 1:25, где сульфат меди является доминирующим по массе компонентом. Технический результат - уменьшение риска появления биогенных отложений на поверхности оборудования и коммуникаций для перемещения технических и сточных вод при использовании предложенного состава. 1 табл.

Изобретение относится к защите технологического оборудования от отложений солей жесткости и предназначено для использования в различных системах перемещения технических вод, включая замкнутые циклы оборотных вод, а также при механической добыче нефти.

Известно, что одним из действенных методов борьбы с отложениями солей жесткости в технологическом оборудовании и коммуникациях является использование соответствующих ингибиторов. Поскольку вариантов использования вод (природных, технических, сточных) огромное множество, причем различающихся не только составом вод, но и температурным, гидродинамическим режимами, рядом других факторов, надежды на наличие универсального ингибитора на все случаи жизни необоснованны. Поэтому число ингибиторов велико, а сами ингибиторы чаще всего представлены не индивидуальными соединениями, а композициями из 2-4 и более веществ. Здесь привлекает внимание то обстоятельство, что в состав ингибиторов входят преимущественно фосфорсодержащие соединения сложного строения (оксиэтилидендифосфоновая кислота, нитрилотриметилфосфоновая кислота, продукт фосфорилирования смеси триэтаноламина и глицерина пятиокисью фосфора и т.д.), в то время как минеральные соли, в том числе и содержащиеся в техногенных и сточных водах, в качестве составляющих составов встречаются намного реже. (А.М. Иванов. Основные пути ингибирования отложений солей жесткости и оценка их эффективности в конкретных условиях. Химия и технология воды, 1987, т. 9, N 4. с. 307-311).

Известен состав для предотвращения солеотложений, включающий в себя (мас.%) триполифосфат натрия (45-70), пирофосфорную кислоту (28-54) и ацетат щелочного металла (1,0-2,0), проявляющий наиболее высокую эффективность в интервале концентраций 10^-5-5•10^-5 моль/л (А.с. СССР N 1087473 от 26.07.82 (23.04.84, БИ N 15).

Недостатком является то, что в его составе два фосфорсодержащих соединения, на долю которых в сумме приходится 98-99% от массы ингибитора. Фосфор же относится к категории биогенных элементов. Такой ингибитор в определенных условиях не только не препятствует, но, наоборот, благоприятствует росту биогенных отложений.

Задача настоящего изобретения состоит в упрощении состава ингибитора с привлечением в качестве основного по массе компонента минеральной соли, довольно часто присутствующей в техногенных и сточных водах.

Поставленная задача решается тем, что в составе для предотвращения отложений солей жесткости, содержащем пирофосфорную кислоту и добавку, в качестве добавки используют сульфат меди при мольном соотношении пирофосфорной кислоты к сульфату меди, равном 1:1,15-1:25.

Наряду с простотой, особенностью состава является синергическое усиление ингибирующих свойств входящих в него компонентов и стабилизация ингибирующего эффекта в довольно широких диапазонах варьирования суммарного содержания и составов кальцийсодержащих соединений.

Пример N 1 Ингибирующая композиция состоит из пирофосфорной кислоты и сульфата меди в мольном соотношении 1:19. Дозировка ингибитора в воду 5•10^-5 моль/л.

Навеску ингибитора в количестве 2,5•10^-6 моль пирофосфорной кислоты и 47,5•10^-6 моль сульфата меди (CuSO₄•5H₂О) вводят в 1 л предварительно приготовленного модельного раствора гидрокарбоната кальция ([Ca_Σ] = 8,7•10^-3 моль/кг; pH_o= 6,67), находящегося в ячейке, снабженной крышкой с закрепленными электродами и механической мешалкой. Крышка с электродами всегда ставится в одно и то же положение. Это же относится и к мешалке. Выполнение указанных требований обеспечивает стабильность гидродинамической обстановки в ячейке, что необходимо для достижения требуемой воспроизводимости получаемых результатов. В крышке ячейки имеется дополнительное отверстие диаметром до 10 мм для свободной связи объема ячейки с атмосферой.

Включение перемешивания с помощью мешалки фиксировали как начало испытания эффективности ингибитора. По ходу испытаний автоматически записывали изменение pH. Последнее сначала росло, достигало максимума и затем начинало снижаться. Величина указанного максимума, время его достижения и характер уменьшения pH после максимума использовали в качестве характеристики эффективности используемого ингибитора (В.П. Кондратюк "Кинетика изменения pH в процессе образования солей жесткости из гидрокарбонатов металлов". Дисс. на соиск. уч. степени канд. хим. наук. Курск, КГТУ, 1996).

Для рассматриваемого случая получили: pH_max = 8,84, мин; снижение pH после максимума очень медленное и плавное.

Параллельно с описанным выше и в дополнение к нему эффективность ингибитора оценивали и по использованным в прототипе методам. Так для данного примера количество CaCO₃ на мешалке составило 0,005 г, а эффективность ингибитора более 98%.

Пример N 2-15 Методы испытания эффективности ингибиторов аналогичны описанным в примере 1. Отличаются мольным соотношением пирофосфорной кислоты и сульфата меди в составе ингибитора, а также дозировкой ингибитора. Полученные результаты приведены в таблице.

Положительный эффект предложенного решения состоит в том, что - состав ингибирующей композиции прост и не предполагает использования веществ, требующих специального производства; - в качестве одного из компонентов могут быть использованы содержащиеся в некоторых технических и сточных водах растворимые соли меди.

Формула изобретения

Состав для предотвращения отложений солей жесткости, содержащий пирофосфорную кислоту и добавку, отличающийся тем, что в качестве добавки используют сульфат меди при мольном соотношении пирофосфорной кислоты к сульфату меди 1:1,15 - 1:25.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2