Введение к работе
Актуальность проблемы обусловлена недолговечностью оборудования систем тепло-, водоснабжения энергетических предприятий, вызванной коррозионным разрушением. Срок службы насосного оборудования при этом может сокращаться до 3 раз, резервуаров и теплообменного оборудования - до 4 раз, трубопроводов - до 10 раз в сравнении с проектируемым. Основной причиной коррозионного разрушения оборудования является внутренняя коррозия, обусловленная лишь на 10 % нарушениями качества подпиточной воды, а на 90 % насыщением воды кислородом из окружающей среды, несмотря на качественную водоподготовку. Разрушению особенно подвержены баки-аккумуляторы горячего водоснабжения (БАГВ) - металлические ёмкости 100 - 20000 м , в которых хранится запас горячей (до 95 С) деаэрированной воды, необходимый для выравнивания потоков и бесперебойной подачи воды потребителям независимо от пиковых нагрузок.
Для защиты металлической поверхности БАГВ от коррозии используются защитные жидкости типа АГ-4И, представляющие собой растворы высокомолекулярных полимеров в минеральном масле. Согласно классификации смазочных материалов, индустриальных масел и родственных продуктов (класс L) по ГОСТ 28549.8-90 (ИСО 6743-8-87) защитные жидкости относятся к группе R - продукты, обеспечивающие временную защиту от коррозии. Кроме создания защитной плёнки на поверхности металла, они способны предотвращать насыщение деаэрированной воды кислородом воздуха, а также испарение горячей воды из баков-аккумуляторов за счёт образования на поверхности воды плавающего слоя.
В настоящее время объём производства защитных жидкостей в России составляет 1200 т/год. Защитные жидкости используются в более чем 50 % энергетических предприятий на всей территории России.
Данный способ защиты БАГВ был предложен ВНИИНЕФТЕМАШ в результате исследования коррозионного разрушения резервуарного оборудования систем водоснабжения. Но в проводимых ранее исследованиях не рассматривалась возможность использования альтернативных загустителей в составе защитных
жидкостей. До настоящего времени не существует обоснования срока службы защитных жидкостей, не предложены способы их утилизации.
Цель и задачи исследования
Цель работы - повышение срока службы защитных жидкостей для баков-аккумуляторов энергетических предприятий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследование физико-химических и эксплуатационных свойств защитных жидкостей на основе различных полимеров;
разработка методики для оценки дополнительного срока службы защитной жидкости после истечения срока, установленного нормативными документами;
- исследование возможности утилизации отработанных защитных жидкостей.
Научная новизна
-
Установлено, что наиболее эффективным средством антикоррозионной и антиаэрационной защиты баков-аккумуляторов горячего водоснабжения являются защитные жидкости, содержащие полиизобутилен с молекулярной массой 200 тыс. в концентрации 3,0 - 3,6 % мае.
-
Установлена зависимость поверхностных свойств защитной жидкости на основе высокомолекулярного полимера на границе раздела «жидкость-металл» от степени обработки металлической поверхности. Увеличение степени шероховатости до 50-100 мкм приводит к снижению краевого угла смачивания до 10 - 12 град., работа адгезии при этом возрастает до 60 мН/м.
-
Показано, что в процессе регенерации отработанной защитной жидкости при оптимальных условиях: температуре (20 ± 2) С, массовом соотношении избирательного растворителя метилэтилкетона к жидкости 1,5:1 величина энергии связи молекул экстрагента с углеводородами превышает величину их энергии связи с полиизобутиленом, что приводит к выделению полимера из раствора.
4 Установлено, что консервационный состав, содержащий 5 % мае.
ингибитора коррозии - кальциевого производного продукта конденсации
диэтаноламина с олеиновой кислотой и 1 % мае. деэмульгатора - блокеополимера
этилена и пропилена на основе диэтаноламина обладает оптимальным сочетанием
деэмульгирующих и защитных свойств. Практическая значимость
-
Получена эмпирическая зависимость условной вязкости индустриального масла от концентрации высокомолекулярного полиизобутилена, позволяющая рассчитывать оптимальное соотношение компонентов защитной жидкости в процессе производства.
-
Разработана и внедрена методика оценки дополнительного срока службы защитных жидкостей в баках-аккумуляторах горячего водоснабжения после 4-х лет эксплуатации на энергетических предприятиях.
-
Предложены способы утилизации отработанных защитных жидкостей с получением консервационных и смазочных материалов.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
63-й Международной студенческой конференции «Нефть и газ 2009», Москва, 2009 г.;
4, 5, 6-й Международных конференциях «Глубокая переработка нефтяных дисперсных систем», Москва, 2008, 2009, 2011 гг.;
9-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», Москва, 2012 г.;
Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы нефтегазовой отрасли», Оренбург, 2012.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 8 тезисах докладов конференций, 5 научных статьях изданий, рекомендованных ВАК.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников из 63 наименований. Диссертация изложена на 130 страницах, содержит 37 таблиц, 26 рисунков, 2 приложения.
