Існуючі методи запобігання сольових відкладень

У теперішній час розроблено велику кількість методів протинакипної обробки води. Це обумовлено різноманітністю умов експлуатації оборотних систем водопостачання. Умовно всі методи можна поділити на реагентні (ті, що основані на додаванні в оборотну або підживлюючу воду якихось реагентів) та безреагентні (фізичні).

До першої групи слід віднести регулювання продувки, підкислення, рекарбонізацію, реагентне і катіоні тне пом’якшення, знесолювання. До другої групи – фосфатування, додавання комплексонів, фізичні методи. Кислотно-фосфатна обробка води є комбінованим методом запобігання випадінню щільних сольових відкладень.

Вибір того чи іншого засобу обробки води з метою запобігання карбонатних відкладень залежить головним чином від якості вод, що використовується і місцевих умов (конструкції теплообмінних апаратів, температури продукту, що охолоджується, степені нагріву охолоджуючої води та швидкості її руху в апаратах, типу охолоджувача оборотної вод тощо).

Підкислення води є одним з традиційних методів і розповсюджених методів обробки води. У виробництві, для цієї мети, звичайно використовують сірчану і соляну кислоту. Підкислення заключається у зниженні лужності води шляхом переводу бікарбонатів у добре розчинні солі не карбонатної жорсткості згідно реакціями:

Ca(HCO₃)₂ + H ₂SO₄ CaSO₄ + 2H₂O + 2CO₂(4.4.1)

Ca(HCO₃)₂ + 2HCL CaCl₂ + H₂O + 2CO₂.(4.4.2)

Як видно з реакції, при підкисленні води одночасно зі зниженням у ній бікарбонатів кальцію діється видалення вільної вуглекислоти, яка у свою чергу забезпечує стабільність остаточних воді бікарбонатів. Перевагами кислотної обробки води є можливість її застосування для великих діапазонів карбонатної жорсткості води. Підкислення використовують при будь-яких величинах лужності, загальної жорсткості природних вод та при будь-яких коефіцієнтах концентрування вод в системах.

До цієї ж групи методів підкислення відноситься обробка оборотної води амонійними солями сильних кислот, які вступають з гідрокарбонатом в обмінну реакцію:

Ca(HCO₃)₂ + 2NH ₄Cl 2NH₄HCO₃ + CaCl₂.;(4.4.3)

Ca(HCO₃)₂ + (NH₄)₂SO₄ 2NH₄HCO₃ + CaSO₄.(4.4.4)

На градирні йде реакція розкладання бікарбонату амонію:

NH₄HCO₃ NH₃ + CO₂ + H ₂O. (4.4.5)

В результаті цього процесу відбувається зрушення реакції вправо, що приводить до перетворення солей тимчасової жорсткості у постійну..

При обробці оборотної води солями амонію зменшується агресивність води тому, що розчини солей амонію мають слаболужну реакцію, окрім того, до точності дозування пред’являються менш високі вимоги. Однак з одним з головних недоліків вказаного методу обробці охолоджуючої води є збільшення у продув очних водах, що скидаються у водойми концентрації іонів амонію, вміст яких у воді природних джерел строго обмежено.

Одним із засобів боротьби з відкладенням карбонату кальцію у воді, що застосовуються для охолодження теплообмінної апаратури, зокрема конденсаторів турбін, є фосфатування води.

Фосфатування. Метод фосфатування рекомендується застосовувати для обробки вод в системах оборотного водопостачання з порівняно невисокою лужністю (до 5,5 мг-екв/л). При фосфатуванні охолоджуючої води додають у невеликих кількостях різні фосфати, що гальмують кристалізацію карбонату кальцію і стабілізують перенасичені розчини Ca(HCO₃)₂. Важливою особливістю методу фосфатування є то, що фосфати не володіють агресивними властивостями і до точності їх дозування не пред’являють високих вимог.

В якості реагентів фосфатної обробки застосовуються головним чином гексаметафосфат натрію (Na₆P₆O₁₈) і триполіфосфат натрію Na₅P₃O₁₀, іноді тринатрійфосфат Na₃PO₄ 12H₂O та суперфосфат Ca(H₂PO4)₂, в яких зміст P₂O₅ складає 50-52% [5,38,87,88].

У присутності невеличких концентрацій поліфосфатів на поверхні мікрокристалів карбонату кальцію (CaCO₃) утворюється адсорбціонно-хімічне сполучення, яке попереджує впадіння з розчину малорозчинного карбонату кальцію:

Na₆P₆O₁₈ + 2CaCO₃ Na₂Ca ₂P₆O₁₈ + 2Na₂CO₃.(4.4.6)

Перевагою фосфатування є простота та компактність установок. Фосфатна обробка охолоджуючої води у системах оборотного водопостачання отримала найбільше роз поширення завдяки надійності та високій стабілізуючій ефективності цього методу.

Для боротьби з перенасиченістю карбонатом кальцію застосовують також обробку вод димовими газами, які містять вуглекислоту – метод рекарбонізації. Суть цього методу заключається у насиченні води вуглекислим газом з метою підтримки вуглекислотної рівноваги і запобігання випадінню карбонатних відкладень шляхом попередження розпаду бікарбонатів:

CaCO₃ + CO₂ + H ₂O Ca(HCO₃)₂. (4.4.7)

Незважаючи на високу ефективність, даний метод має недоліки: необхідність строгого дозування димових газів щоб уникнути корозії в системі, небезпечність для обслуговуючого персоналу у зв’язку з наявністю у газах окисі вуглецю та великих капітальних затрат на будівництво установки.

Рекарбонізацію димовими газами застосовують при лужності води, що додається до 3,5мг-экв/л і коефіцієнтах концентрування, які не перевищують , 1,5.

Фосфатно-кислотна обробка – застосовується при підвищеній лужності додаткової води (більше 5 мг-екв/л) з метою зменшення продувки оборотних систем та зниження корозії охолоджуючої апаратури. Зниження продувки досягається переводом частин карбонатних солей у розчинні сполучення шляхом підкислення; зниження агресивної активності досягається зменшенням доз кислот та захисними антикорозійними властивостями фосфатів. Цей метод застосовується на коксохімічних підприємствах.