Теплообменные аппараты ТТАИ
Сочетают в себе преимущества кожухотрубных и пластинчатых теплообменников без их недостатков.
РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России
ГК НЭК

Амины - альтернатива для водно-химических режимов электростанций

Введение

В статье основное внимание уделяется пленкообразующим аминам (ПОА), методам ингибирования коррозии  путем   нанесения   пленки   на   металлические поверхности. В справочнике [1] констатируется:

"Эта защитная, гидрофобная пленка служит водоотталкивающим средством и препятствует образованию коррозии под воздействием кислорода и диоксида углерода. Дозирование в питательную воду осуществляется  на уровне 1-3 мг/кг".

В бывшей ЧССР, октадециламин применялся с 1952 г. в качестве агента кондиционирования для защиты от коррозии контуров систем централизованного горячего водоснабжения [2].

Применение ПОА в ряде случаев приносит положительные результаты, как то при нанесении слоя защитной пленки на поверхности металла, увеличении величины рН до  подходящего  уровня  во  всех  трактах  котла  без  повышения   общего солесодержания [3-5],  и,  до определенной степени,  даже растворение существующих отложений и  других  веществ, особенно  в  сочетании  с  поликарбоновыми кислотами и их производными [6-8].

Однако, не все отчеты  содержат только положительные  результаты  испытаний. Имеются данные  относительно отложений на трубах и клапанах,  вплоть до хорошо различимого осадка и трудноудаляемых   отложений в баках - сборниках.  Вскоре пользователи разделились на две группы. Некоторые защищают кондиционирование с применением аминов, основываясь на собственном положительном опыте, и продолжают отдавать им предпочтение. В других приводятся отрицательные результаты  относительно  того,  что помимо всех  положительных  аспектов,  ПОА  могут  приводить к опасным отложениям с непредсказуемым  риском.  Тем  временем,  первоначальные трудности были решены путем тщательного подбора соответствующего сырья и технологии применения.

Результаты первых детальных исследований пленкообразующего октадециламина опубликованы в [3-9]. Продолжительное дозирование привело к снижению содержания железа,  снизило остроту проблем коррозии и - в то же самое время - эффективно улучшило  защиту от стояночной коррозии.  Эта защита была действенной в течение нескольких недель даже в случае прекращения дозирования. Однако,   при   длительном  дозировании  были  обнаружены отложения рыхлых оксидов и парафинообразные отложения  [9].  Причиной  тому была поверхностная  активность октадециламина и общая чувствительность аминных групп к длительным термическим нагрузкам. Достаточно сложная процедура дозирования  также  создавала  проблемы,  поскольку  продукт имелся в наличии лишь в твердом виде и его необходимо было расплавлять и эмульгировать.

В настоящее время, мы сходимся в том, что применение октадециламинов не всегда  дает  только положительные результаты,  но и оставляет многие вопросы открытыми для процесса кондиционирования. Противоположные результаты и менее контролируемые ситуации служат основанием для продолжения общих исследований ПОА.

Общие сведения по ПОА

Так называемые ПОА, в основном, представляют собой первичные, вторичные  и  третичные  амины  с  одной  или  несколькими функциональными группами, которые помимо азота, в основном. содержат длинные алкильные цепи,  состоящие из 12-18 атомов.  Такая цепь  может быть либо   насыщенной,  либо  ненасыщенной.  Это  делает  их  обычными компонентами катионных поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Такие соединения, включающие неполярную алкильную группу, а также группу делающую их растворимыми в воде, называют амфифильными соединениями. Соединения, трудно растворимыми в воде,  в соответствии с существующей точкой зрения, растекаются по водной поверхности, образуя тонкую мономолекулярную пленку. Гидрофобные алкильные группы находятся в контакте с воздухом, а гидрофильные - в контакте с водой. Этот тип пленкообразования впервые был определен на границе раздела  вода/воздух с использованием метода "отрыва кольца". Он влияет не только на границу между водой и воздухом, но и на все межфазные поверхности.

Физико-химические аспекты таких соединений, также называемыми ПАВ, относительно сложны и составляют часть проблем коллоидной химии, которые полностью еще не решены до сих  пор.  Начиная  с  определенной концентрации, известной как  критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), ПАВ способствуют началу  процесса  агломерации  с  образованием рыхлых молекулярных комплексов. При концентрации ниже ККМ молекулы ПАВ не образуют агломератов и присутствуют в виде отдельные молекулы.  Именно наличие этих свободных молекул приводит к образованию пленки. Перемешивание  раствора ускоряет процесс образования пленки. Повышенные количества ПАВ обычно не улучшают процесс образования пленки но при необходимости  являются источниками молекул мономеров.

Увеличение количества мицелл не приводит к увеличению поверхностноактивного воздействия поскольку снижение межфазного напряжения продолжается лишь до достижения ККМ.  Оно  может  быть  измерено  определением   межфазной активности в  виде  зависимости  от  концентрации.  Для аминов,  которые успешно используются для образования пленки,  эта величина  составляет около 10-5 мол.,  что  соответствует приблизительно  0,2 мг/кг реального вещества.  Эту величину получают при комнатной температуре. Поскольку растворимость ПОА в воде снижается с ростом температуры, ККМ также снижается и определяется равной 0,1 мг/кг при температуре кипения. Растворы  с  такой  низкой  концентрацией изменяются в ходе эксперимента в результате адсорбции на  стенках,  что приводит к  значительным  отклонениям при измерении концентрации.  Это является одной из основных проблем исследований и при использовании.

Основным  фактором  определяющим ККМ является количество атомов углерода алкильной цепочки. Чем длиннее алкильные остатки, тем ниже ККМ, т.е., меньшее количество молекул способны находиться в свободном состоянии. Однако, при увеличении водо-растворимых компонентов, ККМ снова начинает расти. Это Как раз этим выгодно отличаются жирные алкилполиамины, что Вы можете использовать в Helamin типа Filtro S.A. в Швейцарии или в Helamin фирмы GmbH во Франкфурте.

В процессе адсорбции на гидрофобных поверхностях, силы Ван-дер-Ваальса ориентируют молекулы ПАВ  ее гидрофобной жирной цепочкой к поверхности адсорбции; при этом ее гидрофильная группа обращена в сторону водной фазы. И напротив при адсорбции на полярные поверхности ориентация молекул обратная. В данном случае рассматриваются  катионогенные ПАВ. Указанное направление соответствует силовым линиям электрического поля. Для материалов   на  основе  железа  это  означает,  что  положительно заряженные группы  азота  будут  направлены  в  сторону  отрицательно "заряженных" металлических поверхностей, и жирные алкильные группы ориентированны от поверхности. Действительно,   железо,    обработанное    ПОА,    имеет водоотталкивающие свойства. Эти различия можно определить путем измерений методом  краевого  угла  капель  на  поверхности.  С  другой стороны, при избыточной подаче, второй слой начинает образовываться поверх первого слоя, в котором группы азота направлены в сторону водной фазы, а жирные алкильные цепочки смешиваются с алкильными цепочками первого слоя. Посредством адсорбции, гидрофильные поверхности могут стать гидрофобными, и наоборот, гидрофобные поверхности могут стать гидрофильными. При   обработке   металлов   и   очистки   поверхностей используются также жирные амины и их производные для очистки ржавчины.

Помимо образования защитной плёнки, амины  выполняют  важную  функцию  подщелачивания   воды,   подщелачивание происходит как водной, так и паровой фаз.     Для  сбалансированного  подщелачивания в этих двух фазах необходима определённая летучесть (испаряемость) составных компонентов. Летучесть (испаряемость) реальных жирных аминов слишком низка чтобы регулировать величину  рН  элементов оборудования, находящихся в контакте с паром. Характеристики летучести (испаряемости) алкиламинов с более короткими цепочками,  в зависимости от длины и   природы  их  алкильных групп,  находятся  между  характеристиками аммиака  и  жирных  аминов  с  более  длинными  цепочками,  и   позволяют регулировать  величину  рН  в  более широком диапазоне.  В последующих исследованиях использовали продукты  Helamin представляющий собой  сочетание  селективных аминов различных длин цепи и их отдельных компонентов.

Верификация пленкообразования

Капля воды, ударяющаяся о почерневшую внутреннюю поверхность трубы, демонстрирует водоотталкивающие свойства пленкообразующего октадециламина [3]. Жирные алкиламины в виде катионных ПАВ обычно распространяются по положительно заряженной металлической поверхности. Это способствует широкому   применению    катионных    ПАВ.    Адсорбция обсуждается на примере образования структурированных слоев, аналогично "модели щетки", согласно которой остается неясность относительно того, образуются ли одиночные слои или несколько слоев [1].

Покрытие поверхности с помощью адсорбции можно моделировать, используя изотерму адсорбции.  Хотя нас интересовал вопрос  защиты  от  коррозии железа, мы использовали отрезки металла (удаляемый металл заготовок) из нержавеющей стали. Использование железа нецелесообразно по причине кородирования материала с последующим значительным  растворением в воде и накоплением гидроксида железа под воздействием кислорода, что приводит к флокуляции ПОА. В качестве ПОА использовали соответствующий Helamin, при этом концентрация в водном растворе измерялась  по  цвету реакции. Этот ме


Cтраницы: 1 | 2 | 3 | читать дальше>>

Амины - альтернатива для водно-химических режимов электростанций

Источник: "ХЕЛАМИН ПРОЕКТ", www.helamin.ru

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Тематические закладки пользователей:

Tеги: Амины, водоподготовка

Похожие статьи:

Подбор теплообменника!

Теплообменник ТТАИ для ГВС, отопления, промпроизводств.

+7(495)741-20-28, info@ntsn.ru