Ингибиторы накипеобразования НПП

//нгибиторы накипеобразования
Н П П «Макромер»
в сахарном производстве
В . Н . Т А Р А С О В , канд. хим. наук, Н . Ю . Е М Е Л Ь Я Н О В А , Т . В . Р У Д И Ч , С Ю . С Т Р Е Л Ь Н И К О В , В . С . Л Е Б Е Д Е В , канд. хим.
Научно-производственное
предприятие
«Макромер»,
(4922)
21-53-74
Для повышения эффективно­
сти работы выпарных установок
применяются ингибиторы наки­
пеобразования — это вещества,
добавление которых в выпарива­
емый сок сахарного производства
замедляет или исключает образо­
вание накипи.
Наиболее перспективный спо­
соб предотвращения образования
накипи — применение ингибито­
ров поликарбоксилатного типа,
эффект действия которых осно­
вывается на адсорбции молекул
ингибитора на поверхности кри­
сталлов осаждающегося вещества,
в частности, например, карбоната
кальция (рисунок). В результате
этого они получают одинаковые
заряды ингибирующих молекул,
что приводит к дефлокуляции,
изменению электрокинетическо­
го потенциала и, как следствие, к
увеличению сил электростатиче­
ского отталкивания, во много раз
превосходящих силы взаимного
Полиэлектролит
Поликарбоксилатный
ингибитор накипи
притяжения. Таким образом, ми­
крокристаллы карбоната кальция
теряют способность к укрупнению
и находятся в растворе в дисперс­
ном виде, не образуя осадков на
поверхности нагрева.
Структура, состав, молекуляр­
ная масса поликарбоксилатных
антинакипинов существенно вли­
яют на эффективность ингибирования образования накипи.
В НПП «Макромер» был раз­
работан и выпускается в про­
мышленном масштабе с 2006 г.
поликарбоксилатный ингибитор
накипи — Антинакипин С-10 (ТУ
2 4 5 8 - 3 7 6 - 1 0 4 8 8 0 5 7 - 2 0 0 6 ) . В 2012 г.
после реконструкции, автомати­
зации производства и усовершен­
ствования технологии получения
был разработан новый ингибитор
накипеобразования марки «Реонол 40» на основе полиакриловых
соединений с узким молекулярномассовым распределением (ММР)
и освоен его промышленный вы­
Адсорбция молекул ингибитора
на поверхности кристаллов
(например, карбоната кальция)
наук
пуск. Основные физико-химиче­
ские показатели Антинакипина
С-10 и Реонола 4 0 представлены в
табл. 1.
Для эффективного процесса вы­
паривания требуется 20—30 г инги­
битора накипеобразования на 1 т
свеклы в зависимости от исходной
жесткости сатурационного сока и
времени пребывания его в выпар­
ном аппарате. Для лучшего рас­
пределения антинакипина в соке
желательно применять разбав­
ленные конденсатом его 6 % - или
10%-ные растворы.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ
ПОЛИКАРБОКСИЛАТНЫХ
АНТИНАКИПИНОВ
Эффективность действия пре­
паратов оценивали по резуль­
татам определения диспергиру­
ющей и комплексообразующей
способности. Результаты лабора­
торных испытаний эффективно­
сти действия Антинакипина С-10
Микрокристаллы карбоната кальция
теряют способность к укрупнению
за счет взаимного отталкивания
одинаково заряженных кристаллов
о
Механизм действия ингибиторов накипеобразования
№ 6 . 2013 САХАР
65
лет на службе отрасли
и Реонола 4 0 представлены в
табл. 2.
Сравнительные испытания в
лабораторных условиях показа­
ли, что Реонол 4 0 обладает бо­
лее высокой диспергирующей и
комплексообразующей способ­
ностью, чем Антинакипин С-10.
Эффективность диспергирования
определяется как отнощение кон­
центрации солей кальция после и
до нагревания дисперсионной си­
стемы:
Эф,% = - ^ 1 0 0 ,
ч
где С, — начальная концентра­
ция оксида кальция в соке 11 сату­
рации, мг/л;
— конечная концентрация ок­
сида кальция в соке I I сатурации,
мг/л;
т — масса осадка, мг;
1^| — объем сока, л.
Чем выще эффективность дис­
пергирования у ингибиторов на­
кипеобразования, тем больще со­
лей кальция останется в соке. Как
видно из табл. 2 , Реонол 4 0 и Ан­
тинакипин С-10 имеют высокую
диспергирующую способность со­
ответственно 93,5 и 9 2 , 8 % .
Поликарбоксилатные антинакипины являются полиэлектро­
литами с комплексообразующими
группами, способными образовы­
вать устойчивые водорастворимые
хелатные комплексные соедине­
ния с катионами металлов (Са^^,
М §2^, Ре^^ и т.д.). Чем большее ко­
личество ионов металла участвует
в образовании устойчивых ком­
плексов с 1 г поликарбоксилат­
ного реагента, тем выше его комплексообразующая способность.
Таблица 1. Основные физико-химические показатели Антинакипина С-10
и Реонола 40
Антинакипин С-10
Реонол 4 0
Показатель
Жидкость от светло-желтого до коричневого
Внешний вид
цвета без механических примесей
Плотность при 25"С, г/см\
1,270±0,002
1,265-1,270
в пределах
Показатель активности
6,5-7,5
водородных ионов (рН),
6,5-7,5
ед. рН, в пределах
Вязкость кинематическая
100-200
200-300
при 25°С, мм-/с, в пределах
Таблица 2. Сводная таблица эффективности действия антинакипинов
Диспергирующая Комплексообразующая способность
Ингибитор
связывать кальций, мг СаСО,/г
накипи
способность, %
334,7
Реонол 4 0
93,5
92,8
314,9
Атинакипин С-10
лет на службе отрасли
66
САХАР
№ 6 . 2013
Способность связывать катионы
кальция ингибиторами накипе­
образования определяли по стан­
дартному методу, сущность ко­
торого заключается в титровании
водного раствора антинакипина
в присутствии карбонат-ионов
раствором ацетата кальция. Из
табл. 2 видно, что наиболее высо­
кая комплексообразующая спо­
собность — у Реонола 4 0 по срав­
нению с Антинакипином С-10:
соответственно 334,7 и 314,9 мг
СаСО, /г антинакипина.
Известно, что состав накипи
зависит от химического состава
сахарной свеклы, способа полу­
чения и схемы очистки диффузи­
онного сока, а также от состава и
свойств применяемых технологи­
ческих средств.
Накипь состоит, преимуще­
ственно, из карбоната кальция и
некоторого количества карбона­
та магния, солей кальция таких
кислот, как серная, сернистая,
щавелевая, кремниевая и незначи­
тельного количества органических
соединений. Обычно в I корпусе
выпарной установки осаждается
в основном карбонат кальция; во
I I корпусе к карбонату кальция
добавляются сульфат, сульфит и
иногда оксалат кальция; оксалаты
составляют основную часть наки­
пи в I I I и I V корпусах; соли крем­
ниевой кислоты отлагаются на
поверхностях I I и I I I корпусов.
С целью эффективного регули­
рования и устранения образую­
щейся накипи на выпарных ап­
паратах в НПП «Макромер» были
разработаны активаторы удаления
накипи в процессе выпарки сахар­
ного сиропа: Активатор К10 и Ак­
тиватор С-11.
Активатор К10 представляет со­
бой 25%-ный водный раствор сме­
си солей поликарбоновых кислот.
Эффективен при удалении карбо­
натной, сульфатной накипи.
Активатор С-11 - 50%-ный вод­
ный раствор солей гидроксикарбоновых кислот. Эффективен при
удалении оксалатной накипи.
Активатор К10 и Активатор
С-11 не горючи, пожаро-взрывобезопасны, некумулятивны, не
оказывают влияние на органолептические свойства воды и биохи­
мическое потребление кислорода.
Препараты малоопасны ( 4 класс
опасности, ГОСТ 12.1.007-76).
Для повыщения эффективности
поликарбоксилатного ингибитора
накипеобразования рекомендует­
ся вводить:
— добавку Активатора К10 в
антинакипин путем разбавления в
следующем соотношении:
антинакипин : конденсат: Акти­
ватор К10 = 100 : 300 : 2,5 об./об.;
— добавку Активатора С-II в
антинакипин путем разбавления в
следующем соотношении:
антинакипин : конденсат: Акти­
ватор С-11 = 100 : 300 : (4,0 - 5,0)
об./об.
Ингибиторы накипеобразова­
ния с добавкой активаторов об­
ладают повышенной эффектив­
ностью за счет комбинированно­
го (синергетического) действия
компонентов ингибирующих об­
разование кристаллов солей каль­
ция при упаривании сахарного
сиропа.