DE1908552A1 - Die Kesselsteinablagerung verhindernde Mittel und mit diesen durchgefuehrte Wasserbehandlungsverfahren - Google Patents

Die Kesselsteinablagerung verhindernde Mittel und mit diesen durchgefuehrte Wasserbehandlungsverfahren

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DE1908552A1
DE1908552A1 DE19691908552 DE1908552A DE1908552A1 DE 1908552 A1 DE1908552 A1 DE 1908552A1 DE 19691908552 DE19691908552 DE 19691908552 DE 1908552 A DE1908552 A DE 1908552A DE 1908552 A1 DE1908552 A1 DE 1908552A1
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Clearey Stanley Arther
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    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10Treatment 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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Description

Albright & Wilson Limited, Oldbury bei Birmingham, Warwickshire, Großbritannien
Die Kesselsteinablagerung verhindernde Mittel und mit diesen durchgeführte Wasserbehandlungsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und Mittel zur Wasserbehandlung.
Bei der Behandlung von Seewasser, das z.B. in dampfbeheizten Röhrenverdampfern verdampft wird, werden die in dem Seewasser vorhandenen Calcium- und Magnesiumverbindungen während der Verdampfung des Wassers in den Röhren als Schlamm oder Kesselstein abgeschieden. Die Schlamm- bzw. Kesselsteinbildung in den Rohren setzt das Ausmaß der Wärmeübertragung vom Dampf auf das zu erhitzende Wasser herab und trägt zu einer Blockierung der Rohre bei, wodurch der freie Durchfluß des V/assers durch die Rohre gestört wird. Es ist daher üblich, dem zu verdampfenden Wasser Mittel zuzusetzen, um zu versuchen, die Bildung von Ablagerungen in den Verdampfern zu verhindern» Eines di#aer Mittel, das In breiteetem Umfang verwendet wird, b«t#ht aus einem kondensierten Phosphat, einen Lignineulfonat und
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einem Antischaummittel. Als Ligninsulfonatsalz, dessen Anwendung in einem derartigen Mittel in Vorschlag gebracht wurde, kann das rohe Abfallmaterial dienen, welches bei dem Sulfitaufschluß von Holz in einer Holzzellstoff abrik anfällt. Rohe Ligninsulfonate, welche in diesen Mitteln zur Anwendung kommen, haben etwa 40 bis 50 %> Ligninsulfonat und eine beträchtliche Menge von organischen Verunreinigungen,einschließlich Zucker, enthalten. Technisch verfügbare Ligninsulfonate, die in solchen Mitteln verwendet worden sind, enthalten normalerweise etwa 27 % Zucker, hauptsächlich Glukose, Arabinose, Xylose, Mannose und Galaktose, der als fo Glukose, bezogen auf das Gesamtgewicht des rohen Sulfonats, aus dem Reduktionspotential errechnet wurde.
Es wurde nun gefunden, daß dann, wenn ein Ligninsulfonat mit einem herabgesetzten Zuckergehalt, z.B. einem Zuckergehalt von nur etwa 12 %t gemeinschaftlich mit einem aus einem kondensierten Phosphat bestehenden Kesselsteininhibitor verwendet wird, ein Mittel entsteht, welches die Bildung von Ablagerungen in Seewasserverdampfern wesentlich wirksamer zu verhindern vermag als Mittel, die ein Ligninsulfonat mit dem normalen, höheren Zuckergehalt aufweisen.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein zur Verhinderung der Kesselsteinablagerung dienendes Mittel, das aus einem kondensierten Phosphat und einem Ligninsulfonatsalz besteht, welch letzteres 2 bis 20 Gewichtsprozent Zucker, bezogen auf das rohe Ligninsulfonat, enthält.
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.In weiterer Hinsicht betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Verhinderung der Bildung von Ablagerungen während des Verdainpfens von Seewasser, welches darin besteht, daß man dem V/asser ein Mittel ge- ;»iä£ der Erfindung einverleibt.
Unter dem Begriff kondensierte Phosphate, wie sie für üle Zv/ecke oer vorliegenden Erfindung geeignet sind, sollen solche Alkali- oder Ammoniumsalze von molekular dehydratisieren Phosphaten verstanden werden, die | Μ,.Ο : Po0r-Yerhältnisse von 1,7 : 1 bis 0,9 : 1 aufweisen, ganz besonders !crystalline Tripolyphosphate, die ein HnO : P~Or-Verhältnis von Im wesentlichen 1,66 : 1 aufweisen. Besonders empfehlenswert ist die Verwendung de" Natriumsalze.
Die für eine Verwendung in den erfindungsgemaßen Mitteln in Frage Iconii^enden Ligninsulfonate sind diejenigen, die einen niedrigen Zuckergehalt aufweisen, wenn man sie rait den i;u Handel befindlichen rohen Ligninsulfonate!! in Vergleich sevzu. T.;ie gefunden wurde, ist ein Zuckergehalt von weniger- aic '". J Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 1f<> Gewichtsprozent, und am besten ein solcher von f
G bis 14 Gewichtsprozent (z.B. 12 Gewichtsprozent), bezogen auf das Ligninsulfonat, in den erfindungsgemaßen Mitteln besonders erwünscht. Wie festgestellt xvurde, bringt eine iveitere Herabsetzung des Zuckergehaltes, z.B. eine solche auf 2 bis 4 $, keine wesentliche Verbesserung der ablagerungs-verhindernden Eigenschaften der erfindungsgemäSen Mittel. Der Zuckergehalt der verxvendeten Ligninsulfonate wird durch wirtschaftliche Erwägungen bestimmt, denn es ist zwar technisch vorteil-
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haft, ein Ligninsulfonat zu verwenden, dessen Zuckergehalt auf etwa 12 % reduziert worden ist, doch steigen die Kosten für ein solches Ligninsulfonat in dem Maße an, wie der Zuckergehalt abnimmt.
Die Ligninsulfonate werden normalerweise in Form ihrer Calciurnsalze verwendet, doch können gewünschtenfalls auch andere Salze oder Salzgeraische zur Anwendung gelangen. Die verwendeten Ligninsulfonate können geringe Mengen von verunreinigenden Materialien enthalten, und unter diesen sind am häufigsten Magnesiumverbindungen, Eisenverbindungen und Asche anzutreffen.
Die Ligninsulfonate mit niedrigem Zuckergehalt, die für eine Verwendung in den erfindungsgemäßen Mitteln bestimmt sind, können in jeder geeigneten Vleise hergestellt werden. Eine besonders brauchbare Methode besteht darin, den in einem im Handel erhältlichen Ligninsulfonat vorhandenen Zucker zu vergären. Eine solche Vergärung wird am zweckmäßigsten in der V/eise durchgeführt, daß man der Sulfonatprobe eine Hefekultur zugibt und die so behandelte Probe nach der üblichen Gärungspraxis so lange bebrütet, bis der Zuckergehalt auf den gewünschten Wert gesunken ist»
Das Polyphosphat und die Ligninsulfonate sind in den erfindungsgemäßen Mitteln in einem Gewichtsverhältnis von etwa 0,5 ι 1 bis etwa 4 : 1 vorhanden, bezogen auf das Verhältnis von Polyphosphat zu rohem Ligninsulfonat. Normalerweise ist es empfehlenswert, ein Gewielitsve-r·» hältnls von Polyphosphat zu Ligninsulfonat von etwa 1*5 s ij.0 anzuwenden. Jedoch kann dieses Verhältnis in einer gewissen Breite schwanken,, und swap Js
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dem verwendeten Polyphosphat und der Quelle, aus der das verwendete Ligninsulfonat stammt. Die Ermittlung des geeigneten Verhältnisses kann in jedem besonderen Fall anhand einfacher Yorversuche erfolgen.
Häufig ist es erwünscht, den erfindungsgemäßen Mitteln Antischaummittel einzuverleiben, um die Schaumbildung zu vermindern. Wie gefunden wurde, hat die Einverleibung der Antischaummittel überraschenderweise auch eine Verbesserung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Mittel zur Folge. ™
Zu den in Frage kommenden Antischaummitteln gehören Silikone, wie Dimethylpolysiloxan, oder wasserlösliche Äther und Ester von Polyalkylenglykolen, wie Laurylsäureester und Monoricinolsäureester von Polyäthylenglykolen. Eine dieser Verbindungen, /die Anwendung finden kann, ist der Monoölsäureester eines Polyäthylenglykols, dessen Molekulargewicht etwa 400 beträgt. Derartige Antischaummittel vom Typ der Glykolester können zweckmäßig in einer Menge von 1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Mittel, anwesend sein, und vorzugsweise verwendet man sie in einer Menge von 2 bis 4 % t des Gewichts des Mittels. Wird ein Äther eines Polyalkylenglykols verwendet, so sind, wie gefunden wurde, größere Mengen hiervon erforderlich, d.h. Mengen, die je nach den Bedingungen etwa das >- bis 10-fache der Menge eines Esters ausmachen, allerdings sind sie weniger leicht zersetzbar als die Ester.
Ein ganz besonders gut geeignetes Mittel enthält, wie gefunden wurde, 58 $ Natriumtripolyphosphat;* 39 % Calciumligninsulfonat mit einem Zuckergehalt von 12 %s bezogtn
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auf das Gewicht des Gemisches aus dem Ligninculfonat Zucker, und j5 fj eines Monoölsäureesters eines Polyäthylenglykols, dessen Molekulargewicht 400 beträgt.
Allgemein kann gesagt werden, daß es empfehlenswert ist, das Mittel dem Seevrasser in Mengen zuzusetzen - oder es darin in Mengen aufrecht zu erhalten -, die einer Konzentration von 5 bis 50 Teilen des genannten Mittels pro Million Teile, beispielsweise 10 Teile pro Million, entsprechen.
Bei Anwendung an Bord eines Schiffes wird ein Seewasserverdampfer für gewöhnlich bis zu einem "Abblasen" ("blowdown") von 67 % betrieben, d.h. von J5 t Seewasser* die den Verdampfer passieren, wird jeweils 1 t verdampft und 2 "t werden als Abfall verworfen. Bei einem unter diesen Bedingungen durchgeführten Betrieb übt ein Zusatz von bis zu einer Menge von 5 Teilen pro Million Teile herab, gemeint ist ein Zusatz des erfindungsgemäßen Behandlungsmittels, eine deutlich erkennbare Wirkung aus.
In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, die Anlage mit einem geringeren "Abblasen" zu betreiben, und in einem solchen Falle sollten die Konzentrationen an dem Mittel erhöht werden. Bei einer mit einem "Abblasen" von 50 $ betriebenen Anlage ist eine Mittel-Konzentration von 15 Teilen pro Million Teile als wirksam festgestellt worden, und bei einem "Abblasen" von 25 % kann die Konzentration sogar bis zu 30 Teile pro Million Teile betragen. Es ist jedooh zu berücksichtigen, daß der zur Verfügung stehende wirtschaftliche Spielraum sehr klein ist und die Gesamtkosten der verwendeten Verbindung einen wesentlichen Faktor bei der Wahl der Betriebsbedingungen darstellen.
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V.'enn auch die Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel "iüi vorstehenden nur in Verbindung mit ihrer Mitwirkung r-ei der Seewasserverdampfung erläutert wurde, so sind diese Mittel natürlich auch bei solchen Arbeitsverfahren von großem Nutzen, bei denen Trinkwasser durch Verdampfung von aus anderer Quelle stammenden Wässern, wie Wässern aus Salzseen und gewissen artesischen Brunnen, gewonnen wird. Solche Wässer, die durch Destillation in Trinkwasser umgewandelt werden können, werden in dieser Erfindungsbeschreibung als "nicht trinkbares Wasser" bezeichnet. |
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung in einer v/eiteren Hinsicht ein Verfahren zur Umwandlung von nicht crinkbarem Wasser in Trinkwasser, das darin besteht, daß man dem nicht trinkbaren Wasser 3 bis 50 Teile der erfindungsgemäßen Mittel pro Million Teile zugibt und dieses danach einem Destillierprozeß unterwirft, um zumindest einen Teil desselben zu verdampfen und wieder zu kondensieren.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel soll nun durch iie folgenden Beispiele näher erläutert werden:
Seewasser wurde in einen Verdampfer eingespeist, der so betrieben wui-de, daß ein Drittel der Beschickung abdestilliert und wieder kondensiert und der Rest verworfen wurde. Zu dieser Beschickung wurden 5 Teile pro Million Teile eines Gemisches aus 6o Gewichtsprozent Hatriurntripolyphosphat und 40 % Ligninsulfonat zugesetzt. Es wurden drei Versuchsreihen unter Verwendung von Ligninsulfonaten durchgeführt, die Zuckergehalte von 27# 12 und k Gewichtsprozent, bezogen auf das rohe Ligninsulfonat,
aufwiesen. Wie gefunden wurde, belief sich nach jedem dieser Versuche die bei der Verdampfung abgeschiedene Kesselsteinmenge in Abhängigkeit vom jeweiligen Zuckergehalt im Ligninsulfonat auf folgende Werte:
Zuckergehalt dee Bei der Verdampfung
Ligninsulfonates abgeschiedener Kessel-
Gewichtsprozsnt stein in Gewichtsteilen
27 1-1,2
12 0,6^
4 . 0,69
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Claims (7)

Γ ' a 30. April 1969 u- Dr.vdB/S '··■■■ ■■--*·* ρ ig 08 552.0 >*l"iXL " "'■" Albright & Wilson Ltd - Case P.389 Neue Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Trinkwasser durch Destillation von nicht trinkbarem Wasser, wobei die Destillation in Gegenwart eines die Ablagerung von Kesselstein verhindernden Mittels auf der Basis einer Mischung eines kondensierten Alkaliphosphats und eines Ligninsulfonate durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet. daß das Ligninsulfonat 2 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 16 Gew.-^, Zucker (bezogen auf das Gesamtgewicht des rohen Ligninsulfonats) enthält»
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ligninsulfonat β bis 14 Gew. -4> Zucker enthält·
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Phosphat ein Verhältnis M2O : P2O5 von 1,7 : 1 bis 0,9 : 1 hat, und beispielsweise Natriumtripolyphosphat ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem die Ablagerung von Kesselstein verhindernden Mittel noch ein Antischaummittel, z.B. ein Ester oder Äther eines Polyalkylenglykols, zugesetzt wird.
5. Mittel zur Herstellung von Trinkwasser aus nicht trinkbarem Wasser durch Destillation, wobei die Destillation in Gegenwart eines' di· Ablagerung von Kesselstein ver-
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hindernden Mittels auf Basis einer Mischung eines kondensierten Alkaliphosphats und eines Ligninsulfonate durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dab das Ligninsulfonat 2 bis 20 &ew.-%, vorzugsweise 4 bis 16 Gew.->, Zucker (bezogen auf das Gesamtgewicht des rohen Ligninsulfonate) enthält.
6. Mittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ligninsulfonat 8 bis 14 (iew.-$ Zucker enthält=
7. Mittel nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierte Phosphat ein Verhältnis M2U : P2O5 von 1,7: 1 bis 0,9 : 1 hat, und beispielsweise Natriumtripolyphosphat ist»
;8. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es neben dem die Ablagerung von Kesselstein verhindernden Mittel noch ein Antischaummittel, z.B. ein Ester oder Äther eines Polyalkylenglykols, enthält.
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