CC BY
0пиколиновая кислота и комплекс ферментных систем ГТС, которые обеспечивают пролонгированное антиокислительное действие;
в-третьих, в рецептуре уменьшается расход сахара, следовательно и количество сахарозы, но сладость готового напитка не уменьшается за счет моносахаров нового сырья;
в-четвертых, технология приготовления безалкогольных напитков является традиционной, что не требует дополнительных затрат и средств.
Таким образом, новые виды безалкогольных напитков функциональной направленности рекомендуются к производству.
Список литературы 1. Пехтерева Н.Т., Догаева Л.А. Функциональные безалкогольные напитки: Монография [Текст] / Н.Т. Пехтерева, Л.А. Догаева. - Белгород: Издательство БУПК, 2010 - 161 с.
2. Турова А.Д., Сапожникова, Э.Н. Лекарственные растения СССР [Текст]. - М.: Медицина, 1983. - 288 с.
3. Удалова Л.П., Понамарева В.Е. Методические подходы к разработке новых продуктов питания [Текст] // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2013. - №4 (21). -С. 53-59.
4. Функциональные продукты питания [Текст] /Теплов В.И., Боряев В.Е., Белецкая Н.М. и др. под ред. проф. В.И. Теплова. - М.: А-Приор. - 2008. - с. 240.
5. Удалова Л.П., Савватеев Е.В. Адаптационные продукты питания на основе лекарственных растений. Монография.- Белгород, Кооперативное образование, 2000 - 191с.
Эшметов И.Д.
зав. лаб. «Коллоидной химии», д.т.н.
Гуро В.П.
зав. лаб. «Цветные металлы», д.х.н.
Ибрагимова М.А.
старший научный сотрудник, к.х.н.
Кулдашева Ш.А.
старший научный сотрудник-соискатель лаб. «Коллоидной химии», к.х.н.
Эшметов Р.Ж.
младший научный сотрудник
ИНГИБИТОР СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕПЛООБМЕНА
SCALE INHIBITORS FOR HEAT EXCHANGE SYSTEMS
Eshmetov I.D., Head of Laboratory "Colloid Chemistry", Ph.D.
Guro V.Р., Head of Laboratory "NonferrousMetals", Prof.,
Ibragmovа M.A., Senior Researcher, Ph.D.,
Kuldasheva Sh.А., Senior Researcher, Ph.D,
Eshmetov R.J., junior researcher
АННОТАЦИЯ
Одной из основных задач ТЭЦ металлургической промышленности является обеспечение потребности производства тепловой энергией. Для поддержания оборудования в надлежащем состоянии необходимо иметь водоподготовку с получением химически обессоленной воды, а также ингибировать солеот-ложения. В настоящее время обработка воды тепловых сетей ингибиторами широко распространена, и многие предприятия-производители предлагают свои препараты. В Узбекистане разработан местный аналог ИОМСа: ингибитор отложений минеральных солей «SUMONO-Dro». Его недостаток - применение в своем составе импортных компонентов. Разработан импортозамещающий ингибитор солеотложения ИОНХ-1 не уступающий, по своей эффективности, импортному ингибитору ИОМС (Россия), лишенный недостатков отечественного ингибитора солеотложения Sumono D^^ Определена оптимальная его концентрация: 1-2 мг/л, при которой эффективность ингибирования достигала 92,99%.
ABSTRACT
One of the main tasks CHP steel industry is to ensure that the needs of production of thermal energy. In order to maintain equipment in proper condition is necessary to have water preparation to obtain a chemically desalinated water, as well as to inhibit of salt deposition. Currently heating treatment inhibitors of networks water is widespread, and many enterprise-producers offer their products. In Uzbekistan has developed local analog of IOMC:
inhibitor of mineral salt deposits «SUMONO-DU". Its drawback - the use in its composition of imported components. Developed to replace imports salt deposition inhibitor IONH-1 not inferior in their effectiveness, import inhibitor IOMC (Russia), devoid of drawbacks of the domestic scale inhibitor Sumono DU. Determined the optimal concentration of it: 1-2 mg/L, in which the inhibition efficiency reached 92.99%.
Ключевые слова: ингибитор, солеотложение, накипь, теплообмен, водоподготовка.
Keywords: inhibitor, salt deposits, scale, heat exchange, water conditioning.
Введение. Одной из основных задач ТЭЦ металлургической промышленности является обеспечение потребности производства тепловой энергией. Для поддержания оборудования в надлежащем состоянии необходимо иметь водо-подготовку с получением химически обессоленной воды. При существующей водоподготовке пар, вырабатываемый паровыми котлами ТЭЦ, получается с низким рН, т.е. в паре содержится СО2, что приводит к коррозии внутренней поверхности труб и подогревателей сетевой воды. Из-за большого содержания СО2 и низкого рН питательная вода поступает в котлоагрегаты загрязненная продуктами коррозии, что приводит к образованию отложений на внутренней поверхности нагрева котлоагрегатов и в проточной части турбин. Для минимизации этой угрозы применяют соответствующие реагенты ингибиторы коррозии [1] и накипобразования [3-5]. К последним относят ок-сиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФ) CHзC(OH)(POзH2)2, нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ) N(CH2POзH2)з, а также их натриевые, калиевые и аммонийные соли [6]. Известно применение ингибитора солеотложения FX-1 [7] при защите водонагревательных бытовых приборов от накипи и коррозии в условиях потребления воды из источников с различными значениями жесткости. Его успешно применяют в системах во-доподготовки с целью удаления уже имеющихся солевых отложений и предотвращения образования новых [8]. Разработан состав, из силикополи-фосфатных ингибиторов на основе природного и техногенного сырья, для ингибирования карбонатных, сульфатных, железноокисных отложений в системах оборотного водоснабжения [9] и профилактической промывки теплообменного оборудования. При низкой себестоимости, они не уступают известным минеральным ингибиторам по эффективности применения. Известны также аналоги [10-12], получаемые по безотходной технологии, из простых и легкодоступных веществ.
Несмотря на то, что в промышленно развитых странах силикатизацию воды проводили уже с начала XX века [13,14], в Центрально-азиатских странах СНГ этот метод почти не использовался из-за повышенного солесодержания вода источников и низкой СЗ при концентрациях ингибитора, разрешенных к применению санитарно-гигиеническими нормативами на питьевую воду. Отмывку и профилактику накипи минеральных солей осуществляют комплексонами [15]. Этот подход успешно внедрен с высокой эффективностью для обработки питьевой воды (они безвредны для человека), в системах горячего водоснабжения в котельных Удмуртии (РФ) и при добыче нефти. К ним относят реагент-
ные препараты: ИОМС, ИСО [16-17]. В Узбекистане разработан местный аналог ИОМСа: ингибитор отложений минеральных солей «SUMONO-DЮ». Он предназначен для защиты скважин и нефтегазопромыслового оборудования от отложений сульфата кальция и карбоната кальция в условиях высокой минерализации попутно добываемых вод, а также для предотвращения минеральных отложений в теплообменных аппаратах, градирнях и котельных установках промышленного назначения. Его недостаток - применение в своем составе импортных компонентов.
Цель работы: разработать модифицированный ингибитор солеотложения, не имеющий этого недостатка, предназначенный для конкретных условий оборотного водоснабжения АО «Алмалыкский ГМК».
Для ее достижения необходимо было произвести отбор проб ингибируемой воды (питательная вода и конденсат), выполнить ее полный анализ (жесткость, рН, анионный и катионный состав, содержание ионов железа, меди и др.), определить коррозионное воздействие на металл теплообмен-ного оборудования.
Материалы и методы. Для сравнения с разработанным нами модифицированным импортозамещающим ингибитором ИОНХ-1, использованы зарубежные и местные аналоги: ИОМС (Россия), МЛ 2936 (Германия), ИОМС-экстра-2-1 Ьмодиф. (Узбекистан), Sumono DЮ (Узбекистан).
Определение эффективности ингибиторов (стабильности водных систем) проводили электрохимическим методом вращающегося электрода [17]. Метод заключался в следующем. В стеклянный стакан емкостью 0,4-0,6 л поместили стальной электрод и залили 0,2-0,3 л анализируемой воды. Стакан поместили в термостат. В него опустили электрод, изготовленный из свинца, таким образом, чтобы поверхность вращающегося электрода был ниже верхнего уровня жидкости на 5-7 мм. Соединили с помощью прилагаемых проводов свинцовых электрод в положительной клемме, а вращающейся электрод к отрицательной клемме. Последовательно включили электродвигатель и с помощью переменного сопротивления установили на микроамперметре ток 17 мА. Время экспозиции - 60 мин. По окончании экспозиции, вращающийся электрод обмывали дистиллированной водой, опускали в стакан емкостью 50-100 мл и обмывали 10 мл 0,1 н соляной кислоты. Содержащийся в растворе Са (Мg) оттитровывали по стандартной методике ком-плексонометрически. Количество отложений на электроде (в пересчете на СаСО3) рассчитывали по формуле
РСаСО3 = V . N 50 мг
где,
V - объем пошедший на титрование комплек-сона III, мл;
N - нормальность раствора комплексона III; 50 - эквивалент СаСОз.
Эффективность реагентной обработки рассчитывали по формула:
Э = Pi-Px.100/Pi где, Р1 - количество отложений в опыте без реагента, мг.
Рх - количество отложений в опыте с реагентом, мг.
Условия эксперимента для определения эффективности ингибирования солеотложения: температура 700С, время 1 час.
Эффективность ингибирования коррозии определяли гравиметрическим методом.
Результаты и обсуждение. Проведен общий химический анализ питательной воды и конденсата АЦЗ АО «Алмалыкский ГМК» (табл. 1,2).
Таблица 1
Химический состав проб воды АЦЗ АО «Алмалыкский ГМК» (верхняя часть скважин)_
Содержание в литре Другие определения
Катионы мг/л мг-экв/л %-экв/л Жескость, мг-экв/л Общая 13.00 Карбонатная - 1.75 некарбонатная - 11.25 рН му^ити - 7.10 СО2 своб., мг/л - 11.0 Окисляемость, мгО2/л -не опред. 8Ю2, мг/л - 4.0 И28 мг/л - нет Р04 мг/л -Сухой остаток, мг/л Эксперим. - 1120 Вычислен. - 1104 Физические свойства: Прозрачность- прозрачная
Na+ 69 3.00 18
K+ 22 0.56 3
NH+4 <0.1 - -
Са2+ 240 12.00 72
Mg2+ 15 1.20 7
Fe3+ <0.1 - -
Fe2+ <0.1 - -
Жами: 346 16.76 100
Анионы мг/л мг-экв/л %-экв/л
Cl- 53 1.50 9
SO2-4 638 13.30 79
NO-2 <0.01 - -
NO-3 7 0.11 1
CO-3 нет - - Вкус - слабо-соленоват
HCO-3 113 1.85 11 цвет- бесцветная Запах - безапаха Осадок -без осадка №+ на пламен.фотометре - мг/л- 69 Формула солевого состава воды: 1.12 * S0480* НСО311/ Са72(№+К)21
всего: 811 16.76 100
Таблица 2
Химический состав проб воды АЦЗ АО «Алмалыкский ГМК» (нижная часть скважин)_
Содержание в литре Другие определения
Катионы мг/л мг-экв/л %-экв/л Жескость, мг-экв/л Общая 13.00 Карбонатная - 1.75 некарбонатная - 11.25 рН - 7.10 СО2 своб., мг/л - 11.0 Окисляемость, мгО2/л -не опред. 8Ю2, мг/л - 40 И28 мг/л - нет Р04 мг/л -Сухой остаток, мг/л Эксперим. - 1120 Вычислен. - 1104
Na+ 69 3.00 18
K+ 22 0.56 3
NH+4 <0.1 - -
Са2+ 238 11.90 72
Mg2+ 13 1.10 7
Fe3+ <0.1 - -
Fe2+ <0.1 - -
всего: 342 16.56 100
Анионы мг/л мг-экв/л %-экв/л Физические свойства: Прозрачность- прозрачная Вкус - слабо-солоноват цвет- бесцветная Запах - специфический Осадок -без осадка №+ на пламен.фотометре - мг/л- 69 Формула солевого состава воды: 1.12 * 80480* НСО311/ Са72(№+К)21
Cl- 50 1.40 8
SO2-4 638 13.30 80
NO-2 <0.01 - -
NO-3 7 0.11 1
CO-3 нет - -
HCO-3 107 1.75 11
Итого 802 16.56 100
Выполнено сравнение коррозионного влияния указанных ингибиторов солеотложения на металл -углеродистую сталь марки Ст 3 (табл. 3).
Таблица 3
Влияние ингибиторов солеотложения на коррозию Ст3. Условия: температура - комнатная, время 120 мин, площадь стальных образцов _8 = 0,002 м2_
Концентрация ингибиторов Скорость коррозии, Эффективность ин-
г/м2 час гибирования, %
Без ингибитора 0,103 -
ИОМС (Россия)30 мг/л 0,085 18
МЛ 2936 (Германия) 30 мг/л 0,077 25
ИОМС-экстра-2-1 I-модиф. 30мг/л 0,051 51
ИОМС -экстра-2-1 II-модиф. 30 мг/л 0,071 31
Sumono РЮ 30 мг/л 0,064 38
ИОНХ-1 30 мг/л 0,049 48
Как видно из табл. 3. эффективность ингиби- Данные оценки эффективности ингибирования
рования ИОНХ-1 не уступает Sumono DЮ и в два солеотложения приведены в табл. 4,5. раза выше, чем ИОМС (Россия). Затем изучено влияние концентрации ингибиторов на эффективность ингибирования солеотложения.
Таблица 4
Эффективность ингибирования ИМОС - 1 (Россия)_
Ингибитор Концентрация ингибитора, мг/л Объем титр-го раствора Т-Б мл (0,025 н мл), мл Концентрация Ca+2+Mg+2, мгэкв/л Эффективность ингибитора, %
ИМОС - 1 (Россия) 0 14 2,33 0
1,33 11,8 1,97 15,71
2,0 8,5 1,42 39,28
4,0 4,6 0,77 67,14
6,0 2,0 0,33 85,7
8,0 1,4 0,23 90
10,0 1,4 0,23 90
20,0 1,4 0,23 90
Таблица 5
Эффективность ингибирования ИОНХ-1 и Sumono РЮ_
Ингибитор Концентрация ингибитора, мг/л Объем титр-го раствора Т-Б мл (0,025 н мл), мл Концентрация Ca+2+Mg+2, мгэкв/л Эффектив-ность ингибитора, %
0 14 2,33 0
1,33 12,6 2,1 10,0
2,0 9,2 1,53 34,28
ИОНХ-1 4,0 3,8 0,63 72,85
8,0 1,8 0,3 87,14
10,0 1,4 0,23 90
12,0 1,0 0,16 92,96
20 1,0 0,16 92,86
Sumono РЮ 10 0,8 0,13 94,3
20 0,8 0,13 94,3
Как видно из табл. 4 и 5 эффективность инги-бирования ингибитора солеотложения ИОНХ-1 не уступает импортному ингибитору ИОМС (Россия). С повышением концентрации отечественного инги-
битора солеотложения, эффективность ингибиро-вания возрастала. С достижением концентрации его 10-12 мг/л, эффективность ингибирования не менялась. Оптимальная концентрация - 10-12 мг/л, при
которой эффективность ингибирования достигала 92,96%.
Заключение. Разработан импортозамещающий ингибитор солеотложения ИОНХ-1 не уступающий, по своей эффективности, импортному ингибитору ИОМС (Россия), лишенный недостатков отечественного ингибитора солеотложения Sumono DЮ. Определена оптимальная его концентрация: 10-12 мг/л, при которой эффективность ингибиро-вания достигала 92,99%.
Работа выполнена в рамках инновационного гранта И12-ФА-Т027 «Разработка и внедрения технологии процесса водоподготовки для систем теплоэнергоагрегатов»
Список литературы
1. http://vodopodgotovka-vodi.ru/ochistka-vody/ochistka-vody-ot-nakipi.
2. http://www.bwt.ru/useful-info
3. Чаусов Ф. Ф. Ингибирование роста кристаллов солей щёлочноземельных металлов в водных растворах. Теория и технические приложения. Автореф. дисс. ... канд. хим. наук. Нижний Новгород: ННТУ, 2005. -28 с.
4. Журавлёв В. А., Чаусов Ф. Ф., Савинский С. С. Влияние фосфонатов на образование кристаллических и аморфных фаз карбоната кальция в водных растворах // «Сантехника, отопление, кондиционирование», 2006. - № 7. -С.28 — 31.
5. Чаусов Ф. Ф., Плетнёв М. А., Казанцева И. С. Химический контроль комплексонной водоподготовки // «Сантехника, отопление, кондиционирование», 2004. -№ 9. -С.16 — 19.
6. Аяпбергенов Е.О. Сравнительные исследования эффективности ингибиторов солеотложения // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 6
7. [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/06/35115 (дата обращения: 24.05.2016)..
8. З. И. Костина, С. А. Крылова, И. В. По-нурко Защита водонагревательных элементов бытовых приборов от коррозии и солеотложений // Энергосбережение и водоподготовка. - 2014. - № 4 (90). - С. 28-31
9. http ://go. mail. ru/redir 2016
10. Патент RU 2158714 Состав для ингибирования солеотложения в системах оборотного водоснабжения Авторы: Бондарев Н.В., Перцев С.М., Трушкин М.Ю., Медведев В.Н., Пестряков П.Н., Попов А.П. FindPatent.RU 2012-2015
11. Костина, З. И. Крылова С. А., Понурко И. В. Получение и свойства стекловидной метафос-фатной композиции для защиты элементов водо-нагревательных систем от коррозии // Стекло и керамика. - 2016. - № 2. - С. 39-42.
12. Перейма, А. А. Предотвращение солеотло-жения в добывающих скважинах применением фосфорорганических ингибиторов // Нефтяное хозяйство. - 2015. - № 2. - С. 84-87.
13. Тюсенков А.С., Черепашкин С.Е. Ингибитор солеотложения для котловых систем // Журнал прикладной химии. - 2014. - Т. 87, вып. 9. - С. 12441249.
14. Shuldener H.L., Sussman S. The 30-th Conference of the work with silicate as inhibitor of the corrosion in water systems // Corrosion. 1960, V. 16. - №7, P.354-358.
15. Сиротенко В.А., Тарадай A.M., Кульба-ченко Н.Л. и др. Силикатная обработка воды для защиты от коррозии внутренней поверхности трубопроводов горячего водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. - 1981. - № 10. - С. 18-20.
16. Щелоков Я. М., Костюкин В. В. О показателях работы бытовых котлов. Екатеринбург: Энергетика региона, 2001. -№ 1. -С.20-21
17. ИОМС, реагент-антинакипин ТУ 6-052021-86; СК-110 ТУ-245830-33912561-97.
