DE1642463A1 - Behandlung von Salzwasser zur Verhuetung der Kesselsteinbildung - Google Patents

Behandlung von Salzwasser zur Verhuetung der Kesselsteinbildung

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DE1642463A1
DE1642463A1 DE19681642463 DE1642463A DE1642463A1 DE 1642463 A1 DE1642463 A1 DE 1642463A1 DE 19681642463 DE19681642463 DE 19681642463 DE 1642463 A DE1642463 A DE 1642463A DE 1642463 A1 DE1642463 A1 DE 1642463A1
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    • C02F5/10—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Description

W.R. Grace St Co. (5330)
New York, N.Y. / V.st.A. Hamburg, 19. Mai 1970
(P 16 42 463.8)
NEUE UNTERLAGEN
Behandlung von Salzwasser zur Verhütung der Kesselsteinbildung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Salzwasser, insbesondere Seewasser, um die Kesselsteinbildung auf den Heizflächen von Verdampfern, in denen das Salzwasser verdampft wird, zu verhüten.
Beim Verdampfen von Seewasser und anderen natürlichen Salzwässern bildet sich auf den Wärmeübertragungsflächen der Destillationsanlagen Kesselstein, welcher nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Hierdurch werden die Wärmeübergangszahlen erniedrigt, was zu einer Leistungsminderung der Anlage führt und schließlich ihre Stilllegung erfordert, um sie zu reinigen. Es sind zwar verschiedene Methoden bekannt und im Gebrauch, um die Ablagerung von alkalischem Kesselstein, Calciumsulfat und sonstigen in Salzwässern vorhandenen Kesselsteinbestandteilen zu verhüten, Jedoch bildet das Ansetzen von Kesselstein immer noch eine ober· Grenze für die
Neu*
BAD ORiGiNAL
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n (Art 71 u* a Nr. ι ··*·*·
V. 4.9. lot
Siedetemperatur und die Konsentration des Salzwassers I und damit für die Leistungsfähigkeit der Anlage. Zn Verdampfern kann sich inner Kesselstein absetzen., wenn im Kesselspeisewasser kesselsteinbildende Stoffe enthalten sind« jedoch können Art und Zusammensetzung des Kesselsteins schwanken· Venn man Seewasser bei» splelswelee unter vermindertem Druck bei Siedetemperaturen unter 65° C verdampft« besteht der Kesselstein hauptsächlich aus Calciumcarbonate bei höheren Temperaturen besteht er vorwiegend aus Magnesiumhydroxyd in Form von Brucitj Calelumsuifatablagerungen können sich Jedoch bei allen Temperaturen bilden, wenn die Salz» konzentration hoch genug 1st.
Gegenwärtig verwendet man zur Verhütung der Kessel« Steinbildung in Salzwasserverdampfern in erster Linie eine Mischung von Natriumpolyphosphaten» Llgninsulfon-Säurederivaten und verschiedenen Estern von Polyalfcylenglykolen ("Hagevaρ LP"), deren Funktion in ihrer komplexbildenden, dis pergierenden und sohaumverhUtenden wirkung und dergleichen liegt· Diese, Mischung 1st jedoch nur bei Temperaturen bis su 90° C brauchbar, da die Polyphosphate bei höheren Temperaturen schnell unter Bildung von klebrigen Orthophoaphatablagerungen hydrolysieren.
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BAD ORiGJNAt" Durch Anwendung näherer OeetlllationsteBsperaturen
warden dl· Betriebskosten vermindert, Jedoch raue bisher hierbei laufend 100 bia 12o ppm Schwefelsäure zugeführt werden« ua die In natürlichem Seewaeser enthaltene
Bicarbonate und Carbonatalkalität zu beseitigen. Durch
dieses Verfahren wird die Bildung von €al@iumaarbonat~ und MegneeiUBhydroxydabiagerungen vermieden, Jedoch
wird bei Teaperaturen über etwa 120° C die Bildung a
von Calelii&eulfatablagerungen durch die Schwefelsäure» behandlung verstKrkt.
Zh abgelegenen Gebieten und für ungesehultes $arsonal tat «ufitfrdWB die Handhabung von flüssigen SSiaren und die Berechnung der benu^igffön Mtngea mit Scfewlei-igfeeitan verbunden» so das sur Yerhtttung von lfnfäl!©n und BeaohKdigungen der Anlagen Slehe^eltsnaSnahaen erf orderlloh sind* welche wiederuo die Betriebsfesten erhöhen· Auf Schiffen werden beispielsweise überhaupt keine flüssigen sauren sdtgeführt, so dafi Verdampfer dort auf die bei 90° C ersielbare Leistung besohr&ikt
Man ist daher seit langeis auf der Suche Verfahren zur Behandlung von Seewesser«,
BAD ORi&M!"
tin· Destillation bei hohen Temperaturen ermöglicht, jedoch wurde bisher kein geeignetes Behandlungsverfahren dieser Art gefunden· Zur Verhütung der Kesselsteinbildung In SalEwasserverdaapfern sind bereits die verschiedensten Stoff« vorgeschlagen worden. So wird beispielsweise in der britischen Patentschrift 919 450 die Verwendung von Pfropf polymeren mit verschiedenen Oruppen auf stfirkeartlger Basis vorgeschlagen· Versuche mit Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht über 20 000 sind in der USA-Patentschrift 3 298 931 beschrieben· Aus dieser Patentschrift geht der Stand der Technik hervor, nach welchem die Bildung eines Films auf den Wärmeaustauschflächen und dl· Verwendung von Polyacrylaten mit einem Molekulargewicht von mindestens 20 000 als notwendig zur Verhütung der Kesselsteinbildung angesehen wird, obwohl der Polyaorylatfilm d;Le Wärmeübertragung beeinträchtigt.
Mit der vorliegenden Erfindung soll nun ein Verfahren sur Behandlung von Salzwasser zur Verhütung der Kesselsteinbildung auf den ttlrmeübertragungsf lachen von Verdampfern vorgeschlagen werden, bei welchem man keinen Polymerfilm auf diesen Flächen bildet und darUberhinaus die Anlage mit höheren Temperaturen betreiben kann, ohne daß eine Behandlung mit Schwefelsäure erforderlich ist·
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BAD ORIGINAL
Diese Aufgaben werden erfindungsgemMS dadurch gelöst, defi nan la Verdampferwasser eine die Kesselsteinbildung vergütende Konsentration an Polyacrylsäure oder einem SaIs derselben« vorzugsweise'einem Alkali- oder Ammonium« sals« aufrechterhält. Die Nindestnenge des Zusatses hingt dabei von der Art des Verdampf ers und ύ®ν SaIskonstntration des Wassers af>. Sa allgemeinen reieiht eine Menge von 0,1 bis 20 ppes aus, wobei die foevoivugte Menge swisohen 1 und 3 ppsa liegt« Alle JConsentrationen sind als PolyaorjrXeture bereohnet« Unter w?ol:/ao?ylffit" werden in der vorliegeMen B@sohreibung· sowohl aezylsKure als auoh deren Salse, insbesondere dae Matriua-, Kalium- und Ameoniuanals« verstanden»
In der Patentsohrlft ·.· .·· (Parallelaneeldwig 0 $1 46? IV*/85b) wird ein ?erfalir®n suf von Selswssser sur Verhütung der
bei» Verdeapfen des Wassers beseäirieben, bei ■ac Polyiaettisdryleitiirs oder ein SaIs KorreslonssefHitsttittel verwendet. Die Brfinduag stellt eine Verbesserung bsw. ein® dieses Ves^ahrens dar.
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BAD ORIGINAL
Dm erflndungsgeoKsse Verfahren eignet eich zur Bebandlung eller Salzwässerverdaaipfungssysteffie· Hierzu gehören beispielsweise die verschiedenen Arten von
, d.h. Slnwegverdsi&pfer und Kreiswie die Mehrsfc*;.£^i-'-s Dampfer mit Einfach» und tisluTfaoh-Effekt, Sleäevergampfer mit Einfach- und S&shrfaeh-Eftekt, Dünnschichtverdampfer mit fallendem oder steigenden FiIn alt oäer ohne Wischer, Tauchrohr- und ?a^&hkorbverdaBtpfer und dergleichen, -welche den Faoäisssui alle bekannt sind. Bei dem erfinä^gsgemässen ▼erfahren können dl· Polyakrylate at beliebiger Stelle in dt« System «ineebrtdi-v ??m:$$<'<. "·ο können @ie in das
s In df ^&rdaeipfungszone, win*, oder in das Rgek-
Behandlungeverfaite'en kann auf ft!r die verschiedensten ange^ftßdet werden. Es eignet sich beispielsweise zur Behandlung von Verdanpferwfissern wie 3eewasser« Salswsgisr und Braelmasser Kit als Calolumearbonat bere«s!i&«$en HMrten von über 50 ppm sowie für AbwXseer,
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OAt)IORJGrNAi
Die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Polyacrylate umfassen Polyacrylsäure und wasserlösliche Salze derselben mit einem als Polyacrylsäure berechneten Molekulargewicht von 5 000 bis 13 000. Die bevorzugten Polyacrylsäuresalze sind die Alkali- und Ammoniumsalze. Die Polyacrylsäure bzw. die Salze derselben werden als wässrige Lösung, welche z.B. mindestens 1 Gevr*# des Polymeren enthält, in die Verdampfersysteme eingebracht. λ Diese wässrige Lösung kann darüber hinaus noch andere Behandlungsmittel wie beispielsweise Schaumverhütungmittel, Korrosionsschutamittel, Sauerstoff entfernende Mittel i*nd dergleichen enthalten, so weit sie mit dem Polymeren verträglich sind und dieses nicht ausfällen.
Mit der erfindungsgemäßen Behandlung kssm sine kontinuierliche Verdampfung bei Temperaturen bis zn ITf0G durchgeführt werden. Ausgezeichnete Ergebnisse mit minimaler Kesselsteinbildung wurden bei Temperaturen bis 127°C erzielt.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
1 0Θ8 2Ο/, 16 30 6AD ORIGlNAt
Beispiel 1 (Vergleich)
Dieses Beispiel zeigt die bei Behandlung von Salzwasser In Verdaapfern mit Polyacrylsäure mit einem Molekulargewicht Über 20 000 erzielten Ergebnisse. Bin Tifichoiodell eines Einwegverdampfers wurde 100 Stunden lang alt See» wasser aus einen KUstenberelch mit den folgenden Analysenwerten betrieben:
Chloride 15 700 ppm
Mg+* 1 075 ppm.
Ca**"1" 329 ppm
HCO" 110 ppm
Γ" 11 ppm
Gelöste Gesamt-
feststoffe 3»08 Gew.*
Das Ausgangswasser wurde entlüftet» mit so viel Polyacryl atture behandelt, daß la Verdampferwasser eine Polyacrylailurekonzentration von 2 ppm aufrechterhalten wurde» unter Druck auf 115,5? C erhitzt und verdampft. Die tflraeübergangszahl für das Erhitzerrohr lag anfänglich b«l 1464 kcal/m h°C und war nach 50 Stunden Betriebsdauer auf 1220 keal/ra2h°C abgesunken, auf welcher Höhe sie wXhrend der restlichen Versuchsdauer blieb. Am Schluß des Versuches wurde gefunden, daß die Innenwand des Erhltzerrohree mit einem Polyaorylatfilm tiberzogen war.
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Beispiel 2 (erfindungsgemSsses Verfahren) Dieses Beispiel zeigt die Verbesserung der Ergebnisse« welche durch die erfindungsgemisse Behandlung von Salz· wasser in Verdampfern mit einem Polyacrylat mit einem Molekulargewicht unter 20 000 erzielt wird.
Sin zweistufiger Schnellverdampfer mit einer Kapazität Ton 6 Tonnen je Tag wurde wXhrend einer Fahrt durch die ' Karlblaoh· See und an der Westküste von Südamerika entlang 19 Tag« lang betrieben· Das verwendete Seewasser variierte swiaohen Hoohseewasser und den verdtinnteren Wasser in KUstennlfhe, welches große Mengen organischer Verunreinigungen enthielt. Das Ausgangswasser wurde mit 3 ppm Polyacrylsäure mit eines Molekulargewicht von etwa 8000 vorbehandelt und auf 88° C erhitzt» d.h. auf die ■it ds» verwendeten aehnellverdampfer erslelbare Maxlmalttapsrstur« und dann verdampft. Die Geschwindigkeit der ä Dsapfdestlllstproduktion stieg nach und nach auf 130 % der angegebenen Xapasitlt des Verdampfers an. Eine Destillation bsi Temperatures Ober 88° C war nicht nftglieh, da das , Bsapfflltsroystec, welche Wasserspritser aus im Dasipfdeatlllat entfernt» die starke Zunahne der bsi höheren Tenpsraturen nicht bewältigen konnte. Oaapfdestillatproduktlon blieb wahrend der Vsrsuohsphsse bei einer Temperatur von 88° G
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Bin· Untersuchung zeigte, daß die Austrittsenden des Haupterhitserrohres und die Rohrwand sauber und blank waren. Hieraus wurd· geschlossen, das die Polyacrylsäure nicht nur die Kesselsteinbildung im Rohr verhinderte, sondern auch vor dem Versuch darin enthaltenen Kesselstein entfernte« Zn Gegensatz zum Versuch Bit Polyacrylsäure nit einem Molekulargewioht Über 20 000 hatte sieh auf den WänaeaustmusohflHohen kein Polyaorylatfllo gebildet.
hbseoh.
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Claims (2)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Entsalzen von Salzwasser mit Sulfat- und Carbonathärte durch Behandlung des Wassers mit einem niedrigmolekularen Mittel zur Verhinderung von Ablagerungen« Verdampfung des behandelten Wassers und Konden- " sation des Wasserdampfes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Salzwasser mit einem die Kesselsteinbildung verhütenden Mittel behandelt, das nur aus Polyacrylsäure oder einem wasserlöslichen Salz derselben mit einem als Polyacrylsäure berechneten durchschnittlichen Molekulargewicht von lOOO bis ν 000 besteht und das an sich als Mittel zur Verhinderung einer SehleisssbiMung in Kombination mit einem Fällungsmittel zur Behandlung von Wasser mit Carbonathärte bekannt 1st« ä
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Verdampfens im Wasser eine als Polyacrylsäure berechnete Konzentration des kesselsteinverhütenden Polymeren von O9I bis 20 ppm aufrecht erhält.
ueswy
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