Способ очистки технологической аппаратуры от сульфатных отложений

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству цинка, и может быть использовано при очистке технологической аппаратуры - теплообменных аппаратов, труб, желобов от сульфатных гипсовых отложений. Способ включает промывку водным раствором серной кислоты, перед которой предварительно осуществляют промывку аппаратуры циркуляцией водного раствора карбоната натрия при рН 9,6-10,5 и температуре 60-80°С, а промывку водным раствором серной кислоты осуществляют циркуляцией водного раствора с концентрацией серной кислоты 20-30 г/л при температуре 30-50°С. Технический результат: исключение коррозии аппаратуры и повышение эффективности очистки. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству цинка, и может быть использовано при очистке технологической аппаратуры (теплообменных аппаратов, труб, желобов) от сульфатных гипсовых отложений.

Известен способ очистки поверхности от сульфатных отложений путем промывки ее раствором минеральной кислоты, например соляной или азотной, с добавкой растворимой соли бария (см. А.с. СССР №464773 по кл. F 98 G 9/00, опубл 25.03.75, БИ №11).

Недостатком указанного способа является использование для отмывки кислот, утилизация которых в цинковом производстве проблематична.

Известен способ очистки наружной поверхности труб теплообменных аппаратов влажным паром с присадками аммонийных и натриевых солей угольной кислоты (см. А.с. СССР №245267 по кл. F 28 G 9/00, опубл. 04.06.69, БИ №19).

Недостатком способа является высокий расход теплоносителя-пара на очистку труб от отложений.

Известен способ удаления отложений сульфата кальция водным раствором аминополиуксусной кислоты и карбонатов и бикарбонатов щелочных металлов или аммония при рН раствора 6,5-9,5 (патент Франции №2157061, МКИ С 23 14/00).

Недостатком данного способа является высокая стоимость аминополиуксусных кислот. К тому же получаемые растворимые продукты после удаления (очистки) отложений не могут быть использованы на цинкэлектролитных заводах в обороте или же направлены в сточные воды.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки технологической аппаратуры от сульфатных отложений, включающий промывку водой и серной кислотой (см. журнал “Цветные металлы”, 1965 г., №6 с.39-41. Решетников Н.И. К вопросу очистки и предотвращения образования гипса при охлаждении электролитов).

Недостатками указанного способа являются использование концентрированных по серной кислоте растворов (от 209,7 г/л H ₂SО₄ до концентрированной H₂ SО₄), что приводит к коррозии промываемого оборудования, а также низкая эффективность отмывки.

Техническим результатом данного изобретения является исключение коррозии технологической аппаратуры и повышение эффективности промывки. Указанный результат достигается тем, что в способе очистки технологической аппаратуры от сульфатных отложений, включающем промывку водным раствором серной кислоты, предварительно перед указанной выше стадией промывку аппаратуры осуществляют циркуляцией водного раствора карбоната натрия при рН 9,6-10,5 и температуре 60-80° С, а промывку водным раствором серной кислоты осуществляют циркуляцией водного раствора с концентрацией серной кислоты 20-30 г/л при температуре 30-50° С.

Способ осуществляется следующим образом.

В отдельной емкости готовится раствор кальцинированной соды (карбоната натрия) с концентрацией 30-50 г/л, рН раствора 9,6-10,5, который нагревается до температуры 60-80° С. Готовый раствор циркулирует через аппаратуру с сульфатными отложениями в течение 6 часов. При этом происходит взаимодействие сульфата кальция с содой по реакции (1)

СаSO₄+Na ₂CO₃=СаСО₃+Na₂SO₄ (1).

Затем через промываемую аппаратуру циркулирует в течение 1 часа раствор серной кислоты с концентрацией 20-30 г/л H₂SO₄, нагретый до температур 30-50° С. При этом происходит взаимодействие карбоната кальция с серной кислотой по реакции (2), а выделяющийся газ (СО₂) разрыхляет отложения и они вымываются из аппаратуры

СаСО ₃+H₂SO₄=CaSO₄+CO ₂↑ +Н₂O (2).

Отработанные растворы соды и серной кислоты утилизируются в технологии цинкового производства.

Предложенный способ испытан в промышленных условиях.

Испытания показали, что очистка технологической аппаратуры от сульфатных отложений путем предварительной промывки водным раствором карбоната натрия при рН 9,6-10,5 и температуре 60-80° С, а затем раствором серной кислоты с концентрацией 20-30 г/л позволяет исключить коррозию технологической аппаратуры и повысить эффективность промывки.

Пределы изменения рН раствора карбоната натрия и температуры связаны с проведением на 1-ой стадии эффективной карбонизации сульфата кальция, что влияет на качество промывки отложений.

Так, при рН выше 9,6 и температуре выше 60° С достигается полный переход CaSO₄ в СаСО₃ . При повышении рН выше 10,5 и температуры раствора выше 80° С полнота карбонизации также полная, однако возрастает расход соды и увеличивается расход теплоносителя на нагрев раствора.

Использование раствора серной кислоты 20-30 г/л обеспечивает полное разложение карбонатов и разрыхление кальциевых отложений. При использовании концентрации кислоты ниже 20 г/л уменьшается эффективность очистки аппаратуры, а при концентрации выше 30 г/л наблюдается коррозия аппаратуры, выполненной из отдельных невысоколегированных сталей.

Проверку способа осуществляли следующим образом.

Теплообменник на 1-ой стадии промывали раствором карбоната натрия с исходной концентрацией 50 г/л (рН 10,5). Температура раствора - 70° С. Раствор закачивался из емкости в теплообменник и из него снова попадал в ту же емкость. После 6 часов промывки концентрация соды в растворе снизилась до 31.6 г/л (рН 9,7). Всего раствора было приготовлено 25 м ³.

На 2-ю стадию промывки подавали раствор серной кислоты с концентрацией 28 г/л и при температуре 45° С. Раствор также циркулировал между емкостью и теплообменником в течение 1 часа. Концентрация кислоты в емкости к концу промывки снизилась до 21,4 г/л, всего раствора было приготовлено 30 м.

В таблице приведены сравнительные данные проверки известного и предлагаемого способа очистки технологической аппаратуры от сульфатных отложений.

Как видно из полученных данных, использование предлагаемого способа очистки технологической аппаратуры от сульфатных отложений позволяет исключить коррозию технологической аппаратуры и повысить эффективность очистки с 82 до 98%.

Формула изобретения

Способ очистки технологической аппаратуры от сульфатных отложений, включающий промывку водным раствором серной кислоты, отличающийся тем, что перед промывкой водным раствором серной кислоты предварительно осуществляют промывку аппаратуры циркуляцией водного раствора карбоната натрия при рН 9,6-10,5 и температуре 60-80°С, а промывку водным раствором серной кислоты осуществляют циркуляцией водного раствора с концентрацией серной кислоты 20-30 г/л при температуре 30-50°С.