Оценка действия ингибиторов биообрастания. Исследование влияния ингибиторов и их дозировки при изменении теплопередачи открытого контура охлаждения в производстве
научный журнал «Актуальные исследования» #24 (27), декабрь '20

Оценка действия ингибиторов биообрастания. Исследование влияния ингибиторов и их дозировки при изменении теплопередачи открытого контура охлаждения в производстве

Целью данной работы является проведение анализа влияния ингибиторов биообрастания и коррозии металла в открытом контуре охлаждения оборотной воды для работы теплообменного оборудования. Уделяется внимание значению постоянного контроля за качеством оборотного водоснабжения контуров охлаждения оборудования.

Аннотация статьи
биоцид
наводороживание
биообрастание
потенциал катода
Ключевые слова

На производстве гранулированного полиэтилентерефталата компании, расположенной в прибрежной морской зоне города Калининграда для охлаждения узлов и аппаратов, используется оборотное водоснабжение с охлаждением в градирне открытого типа в температурном диапазоне 23-26оС. Качество охлаждающей оборотной воды поддерживается по технической спецификации генерального проектировщика. В конце 2018 года предприятие вышло на полную проектную мощность. К лету 2019 года с повышением температуры окружающего воздуха и повышением температуры оборотной воды до 27 оС, обострилась ситуация с необходимостью более частой очисткой пластинчатых теплообменников и других теплообменных аппаратов от образовывающейся на поверхности пленки микробиологического происхождения. Чего не наблюдалось при низкой производительности установки и меньшим теплообменом. Также было отмечено ускорение образования на поверхности теплообменных аппаратов с высокой разницей температур слоя оседающих солей жесткости (рис.1). Для предотвращения развития микроорганизмов в оборотной воде, согласно проектной документации с начала запуска завода (август 2010 года) подавался ингибитор биообрастаний Enviroplus 1010 работающий в щелочной среде, на основе пероксида водорода, уксусной кислоты и надуксусной кислоты, ударной дозой 100гр/м3 1 раз в неделю, и ингибитор коррозии Enviroplus 1503 (на основе ортофосфорной кислоты и натриевых солей 4,5-метл-бензотриазола) с дозировкой 8 кг/нед.

Рис 1. Количество чисток оборудования до и после эксперимента

Аналитический контроль воды проводится в собственной лаборатории, а также в лаборатории Института живых систем на базе БФУ им. И.Канта, по показателям содержания неорганических элементов и биообрастаний. Данные исследования показали большое количество микроорганизмов (табл. 1) и высокое количество растворенного железа в оборотной воде.

Таблица 1

Состав оборотной воды

Показатель

Результат

Допустимое количество

1

рН

9,06

8,5-9,5

2

Жесткость, общая, ммоль/л

2,20

<1,5

3

Жесткость, карбонатная, ммоль/л

1,61

<0,9

4

Железо, мг/л

0,19

<0,02

5

Бактерии, водоросли, КОЕ/мл

376

<100

6

Плесень, КОЕ/мл

174

<100

На основании исследований оборотной воды были подобраны ингибиторы коррозии на основе фосфоновых кислот: нитрилометиленфосфоновая кислота и оксиэтилидендифосфорная кислота [3]. И два ингибитора биообрастаний: первый на основе модифицированные бигуанидиновых соединений: полигексаметиленгуанидин гидрохлорида и полигексаметиленгуанидин фосфата [2], второй на основе органических соединений бромидов: клатрата дидецилдиметиламмоний бромида и 5-бром-5′-метилдипирролилметена [1].

С ноября 2019 года в контур оборотного водоснабжения начали подавать ингибиторы биообрастаний. Соотношение концентраций активных веществ были подобраны на модельных средах в лаборатории (рис. 2) и начата дозировка ингибитора биообрастаний для подбора концентрации, которая составила составила 10 кг/неделю с чередованием 2-х видов ингибитора 1 раз/месяц, для предотвращения адаптации микроорганизмов к влияния активных веществ.

Рис 2. Соотношение активных компонентов

Также заменен ингибитор коррозии на основе фосфоновых кислот: нитрилометиленфосфоновая кислота и оксиэтилидендифосфорная кислота с дозировкой 7кг/нед. Влияние соотношения кислот на скорость коррозии требуют дальнейших исследований.

Для контроля за состоянием воды после замены ингибиторов ежемесячно проводится контроль общего микробиологического числа с помощью камеры Горяева (рис. 3).

Рис 3. Контроль количества микроорганизмов в оборотной воде

С начала 2020 года с переходом на новые ингибиторы проблема с образованием на поверхности теплообменных аппаратах пленки микробиологического происхождения минимизирована (рис. 1) до значений ниже предельно допустимых норм.

В июне 2020 проведено повторное исследование оборотной воды по отношению к показателям летнего периода 2019 года для сравнения результатов (табл. 2).

Таблица 2

Повторное исследование оборотной воды

Показатель

Лето 2019 год

Лето 2020 год

Допустимые значения по проектным данным

1

рН

9,06

9,34

8,0-9,5

2

Жесткость, общая, ммоль/л

2,20

1,44

<1,5

3

Жесткость, карбонатная, ммоль/л

1,61

0,86

<0,9

4

Железо, мг/л

0,19

0,018

<0,02

5

Бактерии, водоросли, КОЕ/мл

376

10

<100

6

Плесень, КОЕ/мл

174

10

<100

В результате работы сделаны выводы об весьма эффективном подборе соотношения активных веществ ингибиторов биообрастания в открытом контуре охлаждения оборотного водоснабжения. Значительно снизилось образование пленок на теплообменном оборудовании и содержание свободного железа в воде, что позволит продлить срок службы оборудования и трубопроводов и обеспечить стабильность процесса производства. Использование нескольких ингибиторов биообрастания с их чередованием позволяет добиться минимального количества микроорганизмов в воде с предотвращением их адаптации к активным веществам ингибиторов. Постоянный контроль за состоянием системы оборотного водоснабжения позволяет проводить корректировку дозирования ингибиторов и дает сигнал к их замене, при изменяющихся внешних и внутренних условиях.

Текст статьи
  1. Акдавлетов В.Р., Тукаев В.Р, Мунасыпов А.М. Дезинфектант с ингибирующими свойствами // Инновационные технологии в промышленности: образование, наука и производство: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Уфа: Нефтегазовое дело, 2016. – 66 с.
  2. Kuznetsov Y. I. Progress inthe science of corrosion inhibitors // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. – 2015. – Vol. 4, no. 1. – P. 15–34.
  3. Нифантьев Э.Е. Фосфорорганические соединения // Соросовский образовательный журнал, 1996, №7, С. 39-46.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 24 июля по 30 июля
Сегодня — последний день приема
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
03 августа
Загрузка в eLibrary
03 августа
Рассылка печатных экземпляров
11 августа