Принципы химических очисток

Существует шесть основных принципов химического удаления водонерастворимых отложений с точки зрения механизма взаимодействия этих отложений с применяемыми для очистки оборудования химическими реагентами.

Первый принцип очистки заключается в превращение нерастворимого отложения в соль, хорошо растворимую в воде. Сущность принципа сводится к замене анионной части вещества отложения (карбонатный или фосфатный остаток, кислород окислов) анионом растворителя.

Примером практического применения этого принципа является растворение карбонатной накипи соляной кислотой:

(2.1)

Аналогично происходит удаление указанной кислотой фосфатного шлама:

(2.2)

(2.3)

Очистка соляной кислотой от железоокисных отложений лишь частично протекает по данному принципу, так как из трех видов окислов железа (вюстит , магнетит , гематит ) хорошо растворяется в этой кислоте только вюстит:

(2.4)

Второй принцип очистки заключается в связывании катионной части нерастворимого вещества отложения в прочный комплекс, хорошо растворимый в воде. На этом принципе основана очистка оборудования всеми комплексообразующими реагентами, обычно органического характера, такими, как моноаммонийцитрат, этилендиаминтетрауксусная кислота и ее соли и т.д. На этом же принципе основано растворение окислов меди аммиаком с образованием растворимых аммиакатов меди:

(2.5)

Третий принцип удаления отложений заключается в превращении вещества отложения в другое вещество, также нерастворимое в воде, но способное растворяться в кислоте или других реагентах согласно первому или второму принципу очистки или легко уноситься потоком воды. На этом принципе основаны следующие методы очистки:

а) обработка отложений раствором фосфата натрия или соды с превращением их в растворимые в соляной кислоте фосфаты или карбонаты (обычно или )

(2.6)

(2.7)

б) обработка отложений, содержащих металлическую медь, окислителями, с последующим растворением полученных окислов меди соляной кислотой или комплексообразующими реагентами (тиомочевина, моноаммонийцитрат, трилон Б). В качестве таких окислителей применяют персульфат аммония, нитрит или гипохлорит натрия и другие реагенты, например:

(2.8)

Сюда же можно отнести положительное действие окислителей при растворении смешанных окислов железа моноаммонийцитратом, легко образующим прочные комплексы с соединениями трехвалентного железа и значительно труднее с двухвалентным.

в) Обработка железоокисных отложений гидразином, восстанавливающим окислы до окислов , которые легче растворяются адипиновой кислотой или связываются в комплексы солями этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУ)

(2.9)

г) Очистка котлов от железоокисных отложений гидразином при высокой температуре в связи с восстановлением окислов до металлического железа, уносимого потоком промывочной воды, в виде тонко-дисперсной взвеси. Протекание такого процесса описывается реакциями

(2.10)

(2.11)

которые не могут рассматриваться как конечные, так как сопровождаются повторным окислением.

Четвертый принцип удаления отложений заключается в разрушении подслоя отложений, прочно связанного с поверхностью металла, с последующим удалением разрыхленных и отставших от поверхности нагрева отложений потоком воды. На этом принципе основана, например, очистка котлов от жедезоокисных или смешанных отложений, нерастворимых в кислотах, путем растворения подслоя вюстита серной или соляной кислотой (обычно при кипячении раствора в котле):

(2.12)

Протекание этого процесса усиливается выделением пузырьков водорода в результате воздействия кислоты на металл ( ), а также пузырьков пара при наружном огневом обогреве труб.

Пятый принцип, весьма сходный с четвертым, заключается в растворении основной части отложений, после чего оставшиеся нерастворенными отложения удаляются потоком воды. На этом принципе основана, например, очистка от смешанных железоокисно-кальциевых отложений четырехзамещенными солями этилендиаминтетрауксусной кислоты, т.е. в сильнощелочной среде, в которой эти реагенты не могут связывать в прочные комплексы железо и поэтому лишь частично растворяют его окислы.

Шестой принцип удаления отложений основан на эмульгировании или диспергировании нерастворимых веществ (или части их) с последующим удалением тонкодисперсной эмульсии или взвеси потоком воды. На этом принципе основано удаление масел или подготовка замасленных отложений к растворению другими реагентами – горячими растворами щелочи, фосфата или специальных эмульгаторов-детергентов. При этом происходит также частичное удаление из котла рыхлой ржавчины.