Дослідження можливості сульфаминовой кислоти розчиняти накип
Ярослав Колосов, ТОВ Інновації-Євросервіс
У даній статті представлені результати лабораторного дослідження можливості сульфаминовой кислоти розчиняти накип, що утворюється в промислових парових та водогрійних котлах. Дослідження не претендує на повноту і не несе наукової цінності, оскільки основною його метою є вивчення на практиці можливостей сульфаминовой кислоти розчинять різні види накипу.
Сульфамінова кислота, по-іншому - аміносульфонова кислота, кислота амідосерная, моноамід кислоти сірчаної - це речовина, що представляє собою невеликий білий або світло-сірий кристалічний порошок.
Сульфамінова кислота має формулу: NH2SO2OH (або NH2SO3H).
Сульфамінова кислота не має запаху, кислота легко розчиняється у воді. Також розчиняється в ацетоні, діетиловому ефірі, формамід, метанолі і інших речовинах. Кислота погано горить, розкладається при нагріванні до +260 ° С.
Сульфамінова кислота активно вступає в реакції з різними органічними і неорганічними речовинами. При її взаємодії з металами, оксидами металів, карбонатами і гидроксидами відбувається утворення солей - сульфамат.
Сульфамінова кислота відноситься до речовин III класу небезпеки. Концентровані розчини при попаданні на шкіру та слизові викликають хімічний опік, проте 2-7% -ні розчини, які звичайно використовуються в побуті і при промивці котлів від накипу, для людини і навколишнього середовища практично не небезпечні.
Фасується сульфаминовая кислота в мішки по 25, 40 кг.
Сульфаминовой кислоту слід зберігати в сухих приміщеннях, в герметичній тарі, так як вона дуже добре розчиняється у воді. Термін зберігання кислоти, зазвичай становить півроку, один рік з дня виробництва. При подальшому зберіганні сульфаминовая кислота злежується і утворює шматки, проте не втрачає своїх якостей.
При експлуатації будь-якого теплообмінного обладнання - парових та водогрійних котлів, теплообмінників та ін. рано чи пізно, виникає накип на трубках або поверхнях нагріву. Освіта накипу викликано солями жорсткості, які присутні у воді. В результаті нагрівання води ці солі жорсткості осідають на нагрівальної поверхні котлів, утворюючи міцний вапняковий камінь, що перешкоджає теплопередачі. Це істотно погіршує роботу теплообмінного обладнання.
Розчини сульфаминовой кислоти відомі своєю здатністю ефективно видаляти накип. Особливо часто, сульфаминовой кислоту, використовують для видалення молочного каменю в харчовій промисловості. Крім того, сульфаминовая кислота має значно меншу корозійної активністю, ніж соляна і сірчана кислоти. Це якість є вкрай важливим при промиванні парових та водогрійних котлів від накипу. Кислоти відомі своєю здатністю викликати хімічну корозію металів, володіючи сильною корозійної активністю. Так ось, сульфаминовая кислота, також, ця ознака притаманна, але в набагато меншому ступені. Крім того, 2-7% -ний розчин сульфаминовой кислоти практично не небезпечний для людини і навколишнього середовища. Ці якості визначають переваги даної кислоти перед іншими кислотами під час хімічної промивки котлів та іншого теплообмінного устаткування.
Цілі і завдання дослідження
1. З'ясувати можливість розчинення розчином сульфаминовой кислоти різних зразків накипу.
2. Визначення необхідних параметрів для проведення промивки котлів від накипу.
3. Визначення швидкості розчинення лабораторних зразків накипу.
Інструменти і матеріали дослідження
Зразки накипу, сульфаминовая кислота, лабораторні ваги, пробірки, індикатор рН універсальний, годинник.
Технологія проведення дослідження
Для проведення дослідження були обрані три зразки накипу, один з яких мав карбонатний склад, другий зразок - силікатна накип і третій зразок - сульфатна накип. Безумовно, в зразках визначалися та інші елементи, але нами були обрані чітко визначаються склади кожного виду для перевірки можливості розчинення їх розчином сульфаминовой кислоти.
При дослідженні було обрано такі параметри:
Концентрація розчину сульфаминовой кислоти - 5%
Температура розчину - 80 ° С
Зразки занурювалися в кислотний розчин, що має рН = 1 і починався відлік часу, що витрачається на розчинення. При цьому візуально контролювався процес газоутворення, як правило, виникає при взаємодії кислотного розчину з накипом.
Зовнішній вигляд зразків накипу:
На знімку: карбонатна накип
На знімку: силікатна накип
На знімку: сульфатна накип
Дослідження № 1 Тестовий зразок - карбонатна накип
Маса зразка, м - 0,16
Початкова температура розчину, ° С - 80
Концентрація розчину,% - 5
рН початковий, од. - 1
На знімку: процес розчинення карбонатних відкладень
Кінцева температура розчину, ° С - 33
рН кінцевий, од. - 1
Час розчинення, хв. - 14
Швидкість розчинення, грам / хв - 0,011
Розчинення карбонатних відкладень в 5% -ому розчині сульфаминовой кислоти супроводжувалося виділенням значної кількості вуглекислого газу. Як правило, аналогічні явища відбуваються в разі хімічної промивки котлів сульфаминовой кислотою. Для відведення утворюється в ході реакції вуглекислого газу потрібно обезпечіть його відведення з верхньої частини котла. Як правило, відведення CO2 виконується через клапана аварійного скидання тиску, наявні на кожному паровому або водогрійному котлі будь-якої конструкції.
Дослідження № 2 Тестовий зразок - силікатна накип
Маса зразка, м - 0,16
Початкова температура розчину, ° С - 80
Концентрація розчину,% - 5
рН початковий, од. - 1
На знімку: розчинення силікатної накипу
Кінцева температура розчину, ° С - 37
рН кінцевий, од. - 1
Час розчинення, хв. - 32
Швидкість розчинення, грам / хв - реакція розчинення відсутній
В даний час ми віддали зразок на більш глибоке вивчення в лабораторію, після отримання результатів плануємо продовжити дослідження по розчиненню цього виду накипу.
Дослідження № 3 Тестовий зразок - сульфатна накип
Маса зразка, м - 0,16
Початкова температура розчину, ° С - 80
Концентрація розчину,% - 5
рН початковий, од. - 1
На знімку: раствоеніе сульфатної накипу
Кінцева температура розчину, ° С - 41
рН кінцевий, од. - 1
Час розчинення, хв. - 17
Швидкість розчинення, грам / хв - 0,009
Даний зразок розчинявся в розчині сульфаминовой кислоти трохи більше довгий час, однак реакція, як і в першому випадку, була вельми інтенсивна. Це свідчить про хорошому протіканні процесів розчинення сульфатів в сульфаминовой кислоті.
висновки та рекомендації
В цілому, сульфаминовая кислота показує дуже гарні результати по розчиненню карбонатної і сульфатної накипу, представленої в наших зразках. При цьому можна дотримуватися таких умов промивання котлів:
Початкова температура розчину, ° С - 80
Концентрація розчину,% - 5
рН початковий, од. - 1
Кращим, безумовно, є отримання зразків накипу перед промиванням котла для підбору параметрів проведення даного процесу.
При хімічній промивці котлів сульфаминовой кислотою утворюється велика кількість вуглекислого газу, який необхідно стравлювати з верхньої частини котла. Крім того, необхідно мати розширювальний бак, розміром до однієї третини від водяного обсягу котла, в який можна компенсувати вихід розчину з котла під дією зростаючого тиску вуглекислого газу. У подальших дослідженнях ми перевіримо інші засоби і кислоти для видалення накипу і спробуємо порівняти їх з економічної і технологічної точок зору.