ES2943022T3 - Método de eliminación de incrustación para instalaciones de generación de vapor - Google Patents

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Abstract

Se proporcionan un método de eliminación de incrustaciones y un agente de eliminación de incrustaciones, los cuales pueden eliminar de manera eficiente las incrustaciones adheridas al interior de una lata de caldera o similar sin causar la corrosión de una caldera en una instalación de generación de vapor, incluso cuando se usan en una adición económicamente aceptable. cantidad, particularmente puede eliminar de manera eficiente las incrustaciones adheridas en el interior de una caldera incluso en una instalación de generación de vapor que puede operar con agua de alimentación que contiene hierro en una alta concentración. Un método de eliminación de incrustaciones para eliminar las incrustaciones adheridas al interior de un sistema de una instalación de generación de vapor, en el que se agrega al agua de alimentación un ácido poliacrílico que tiene un peso molecular promedio de más de 20 000 y 170 000 o menos y/o una de sus sales. Cuando el agua de alimentación contiene hierro, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método de eliminación de incrustación para instalaciones de generación de vapor
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para eliminar la incrustación que puede eliminar de manera eficiente la incrustación depositada en el interior de un recipiente de caldera o similar en una instalación de generación de vapor.
Antecedentes de la invención
En los últimos años, los sistemas de agua que funcionan con alta concentración disminuyendo la cantidad de agua purgada al exterior del sistema se han empleado cada vez más con el fin de reducir el coste de energía. El agua en tales sistemas de agua contiene componentes de incrustación que incluyen calcio, magnesio, sílice, óxidos de metal o similares a altas concentraciones. Por tanto, estos componentes se depositan en forma de incrustación, lo que algunas veces disminuye la eficiencia térmica de los intercambiadores de calor y provoca obstrucción.
En un sistema de agua de caldera, los componentes de incrustación tales como calcio, magnesio, sílice y hierro introducidos al interior de un recipiente de caldera forman incrustación y se depositan sobre una superficie de calentamiento con una alta carga térmica. Esos componentes de incrustación tienen una baja conductividad térmica. Por tanto, tal incrustación provoca fallos de tubo por pandeo y estallido debido al sobrecalentamiento de los tubos de caldera fabricados de acero.
La deposición de incrustación sobre una superficie de calentamiento provoca la pérdida de transferencia de calor y disminuye la eficiencia térmica de una caldera, lo que aumenta el coste de combustible de una caldera. En un sistema de agua de caldera o similar, el calcio y el magnesio, que son componentes de dureza en el agua bruta, se eliminan por tanto con un ablandador de agua con el fin de prevenir la deposición de incrustación, y el agua ablandada se usa como agua de alimentación.
También se emplea un método de tratamiento de agua en el que se suprime la deposición de componentes de incrustación tales como una cantidad traza de componentes de dureza y sílice en el agua de alimentación, que se introducen al interior de un recipiente de caldera, en un sistema añadiendo un inhibidor de incrustación al agua de caldera, y estos componentes se descargan al exterior del sistema realizando purga.
Un inhibidor de incrustación inhibe la formación de incrustación a partir de componentes de dureza introducidos en un sistema de agua. Los ejemplos del inhibidor de incrustación usado incluyen fosfatos tales como fosfato de trisodio y tripolifosfato de sodio y polímeros tales como poliacrilato de sodio.
Incluso cuando se emplea un método de inhibición de incrustación de este tipo, por ejemplo, se produce la fuga inesperada de componentes de dureza en una línea de agua de alimentación, y la incrustación puede depositarse en el interior de un recipiente de caldera. En este caso, se detiene el funcionamiento de caldera, se descarga toda el agua de caldera realizando purga, y luego se realiza limpieza química usando un agente de eliminación de incrustación. El documento de patente 1 describe un método para eliminar la incrustación realizando limpieza química que usa un agente quelante tal como ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) en una alta concentración o un ácido orgánico tal como ácido sulfámico.
El método para eliminar la incrustación descrito en el documento de patente 1 plantea problemas porque se disminuye la productividad debido a que la caldera se detiene temporalmente, y se requiere adicionalmente el coste de limpieza.
El documento de patente 2 propone un método para eliminar la incrustación sin detener el funcionamiento de caldera. En el método propuesto descrito en el documento de patente 2, se añaden un agente quelante particular tal como EDTA, ácido nitrilotriacético (NTA) o dietilentriamina y un dispersador particular tal como poli(ácido maleico) al agua de caldera, y se elimina la incrustación mientras que la caldera está en funcionamiento.
El agente quelante usado en el método para eliminar la incrustación en el documento de patente 2 actúa sobre el hierro, que es un material de base para la caldera y, por tanto, se produce corrosión.
El documento de patente 3 propone un método que usa un agente quelante y un inhibidor de corrosión de manera combinada. En el método propuesto en el documento de patente 3, se suprime la corrosión usando un agente quelante y un ácido aldónico o una sal del mismo mientras que al mismo tiempo se elimina la incrustación usando un agente quelante.
El método para eliminar la incrustación en el documento de patente 3 plantea problemas porque se requiere la adición del inhibidor de corrosión según la cantidad del agente quelante añadida, y se requiere adicionalmente el coste de material para el inhibidor de corrosión.
El documento de patente 4 propone un método para eliminar la incrustación de dureza sin usar un agente quelante. El método propuesto en el documento de patente 4 usa una composición que consiste en una mezcla de un agente secuestrante de polímero de vinilo aniónico soluble en agua y otro dispersador de polímero de vinilo aniónico soluble en agua. El agente contiene al menos el 30% en peso de una unidad funcional de quelato de carboxilo. El agente tiene un índice de quelación de al menos 200 y un peso molecular en el intervalo de 500 a 50.000. En el documento de patente 4 se describe que, cuando los componentes de dureza y el hierro se introducen simultáneamente en un sistema de agua, la adición del agente secuestrante y el dispersador en altas concentraciones previene la deposición de incrustación de dureza y produce un efecto de eliminación de la incrustación depositada.
Sin embargo, es necesario añadir una cantidad extremadamente grande de sustancias químicas para producir el efecto de eliminación de incrustación usando la composición en el documento de patente 4, que plantea un problema en cuanto al coste. Además, cuando el agua de alimentación contiene componentes de dureza a una baja concentración y hierro a una alta concentración, el efecto de eliminación de incrustación disminuye a lo largo del tiempo durante el funcionamiento, lo que plantea un problema porque la incrustación no se elimina suficientemente.
Documento de patente 1: publicación de patente japonesa H4-193971 A
Documento de patente 2: publicación de patente japonesa 2000-154996 A
Documento de patente 3: publicación de patente japonesa 2011-212591 A
Documento de patente 4: publicación de patente japonesa S63-65999 A
El documento EP 0121631 A2 divulga un método para eliminar la incrustación a partir de instalaciones de generación de vapor.
Sumario de la invención
En vista de lo anterior, un objeto de la presente invención es proporcionar un método para eliminar la incrustación que pueda eliminar de manera eficiente la incrustación depositada en el interior de un recipiente de caldera o similar en una cantidad de adición de sustancias químicas permisible en cuanto a coste sin corrosión del material de caldera. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para eliminar la incrustación que pueda eliminar de manera eficiente la incrustación depositada en el interior de un recipiente de caldera incluso en una instalación que funciona con agua de alimentación que contiene hierro en una concentración alta.
Como resultado de estudios exhaustivos para resolver los problemas anteriores, los presentes inventores han hallado que la incrustación depositada en un sistema puede eliminarse de manera eficiente añadiendo una pequeña cantidad de poli(ácido acrílico) y/o una sal del mismo que tiene un peso molecular en un intervalo particular. Como resultado de estudios adicionales, los inventores han hallado que los problemas anteriores pueden resolverse sin disminuir la eficiencia de eliminación de la incrustación usando poli(ácido metacrílico) que tiene un peso molecular en un intervalo particular y/o una sal del poli(ácido metacrílico) de manera combinada, incluso en el caso en el que está contenido hierro en el agua de alimentación en una concentración alta, tal como el caso en el que un condensado de vapor se recupera y reutiliza como agua de alimentación o el caso en el que un economizador altamente corrosivo se fabrica de acero al carbono corrosivo.
El método para eliminar la incrustación de la presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
Efectos ventajosos de la invención
Según la presente invención, la incrustación depositada en un sistema puede eliminarse de manera eficiente durante el funcionamiento de una instalación de generación de vapor sin corrosión del sistema usando una sustancia química en una cantidad relativamente pequeña sin usar un agente quelante. Además, puede proporcionarse un alto efecto de eliminación de incrustación, incluso cuando está presente hierro en el agua de alimentación en una concentración alta.
Breve descripción del dibujo
La figura 1 es un diagrama de sistema que ilustra una realización de una instalación de generación de vapor para llevar a cabo la presente invención.
Descripción de las realizaciones
A continuación se describirán con detalle las realizaciones de la presente invención.
[Método para eliminar la incrustación en una instalación de generación de vapor]
En el método para eliminar la incrustación en una instalación de generación de vapor según la presente invención, se elimina la incrustación depositada en un sistema de un recipiente de caldera, es decir, una unidad de generación de vapor en una instalación de generación de vapor, añadiendo poli(ácido acrílico) que tiene un peso molecular promedio en peso de más de 20.000 y 170.000 o menos y/o una sal del poli(ácido acrílico) (denominada a continuación en el presente documento “(sal de) poli(ácido acrílico)”) a agua en la instalación de generación de vapor o el agua de alimentación de la instalación de generación de vapor. Ya que en el método de la presente invención el agua de alimentación de la instalación de generación de vapor contiene hierro, se añade adicionalmente de manera combinada poli(ácido metacrílico) que tiene un peso molecular promedio en peso de más de 1.000 y 100.000 o menos y/o una sal del poli(ácido metacrílico) (denominada a continuación en el presente documento “(sal de) poli(ácido metacrílico)”).
La figura 1 es un diagrama de sistema que ilustra una realización de una instalación de generación de vapor para llevar a cabo la presente invención. La instalación de generación de vapor incluye un tanque 1 de agua de alimentación, un recipiente 2 de caldera (unidad de generación de vapor), un tanque 3 de condensado, un tanque 4 de agua de reposición y una ubicación 5 en la que se usa vapor. El agua de alimentación en el tanque 1 de agua de alimentación se alimenta al recipiente 2 de caldera a través de una línea 11 de agua de alimentación. El vapor generado en el recipiente 2 de caldera se alimenta a la ubicación 5 en la que se usa vapor a través de una línea 12 de vapor. El agua condensada se hace circular al tanque 1 de agua de alimentación a través de una línea 13 de circulación, el tanque 3 de condensado y una línea 14 de condensado.
El agua de reposición en el tanque 4 de agua de reposición se suministra al tanque 1 de agua de alimentación a través de una línea 15 de agua de reposición. Se añade un agente alcalino al tanque 1 de agua de alimentación a través de una línea 16 de adición de agente alcalino. Se añade un desincrustador al tanque 1 de agua de alimentación a través de una línea 17 de desincrustador. El agua de purga se descarga a partir del recipiente 2 de caldera a través de una línea 18 de purga.
En la figura 1, se añade un desincrustador que contiene (sal de) poli(ácido acrílico) o (sal de) poli(ácido acrílico) y (sal de) poli(ácido metacrílico) al agua de alimentación en el tanque 1 de agua de alimentación. El desincrustador puede añadirse al tanque 4 de agua de reposición, al tanque 3 de condensado o a la línea de transferencia de cada sistema de agua. El desincrustadortambién puede añadirse a dos o más de tales lugares. Cuando la (sal de) poli(ácido acrílico) y la (sal de) poli(ácido metacrílico) se usan de manera combinada, pueden añadirse a diferentes lugares o al mismo lugar. Cuando la (sal de) poli(ácido acrílico) y la (sal de) poli(ácido metacrílico) se añaden al mismo lugar, pueden mezclarse de antemano y añadirse o pueden añadirse por separado. Lo mismo se aplica a otros componentes opcionales descritos más adelante.
Aunque la figura 1 ilustra una instalación de generación de vapor de circulación, la presente invención no se limita a la instalación de generación de vapor de circulación. La presente invención también puede aplicarse a una instalación de generación de vapor de único paso y a otras instalaciones de generación de vapor.
Los ejemplos del agua de alimentación de la instalación de generación de vapor incluyen agua obtenida tratando agua bruta con una membrana de ósmosis inversa, agua obtenida ablandando agua bruta, o agua obtenida sometiendo agua bruta a intercambio iónico.
Las condiciones de funcionamiento de la instalación de generación de vapor no están particularmente limitadas. La presión de trabajo es preferiblemente de 0,2 a 4 MPa y más preferiblemente de 0,2 a 3 MPa. Cuando la presión de trabajo es menor de 0,2 MPa, el efecto de eliminación de incrustación no se produce suficientemente. Cuando la presión de trabajo es mayor de 4 MPa, polímeros tales como (sal de) poli(ácido acrílico) y (sal de) poli(ácido metacrílico) experimentan pirólisis, lo que disminuye el efecto de eliminación de incrustación.
A continuación en el presente documento, se realizará una descripción sobre la (sal de) poli(ácido acrílico) usada como componente de eliminación de incrustación en el método para eliminar la incrustación en la instalación de generación de vapor según la presente invención, la (sal de) poli(ácido metacrílico) usada junto con la (sal de) poli(ácido acrílico) y otros componentes adicionales opcionales que pueden usarse junto con estas sustancias químicas.
<(Sal de) poli(ácido acrílico)>
El poli(ácido acrílico) no está particularmente limitado, y puede emplearse poli(ácido acrílico) que satisface el peso molecular promedio en peso descrito más adelante. Los ejemplos de la sal de poli(ácido acrílico) incluyen una sal de sodio del poli(ácido acrílico) y una sal de potasio del poli(ácido acrílico). La sal de poli(ácido acrílico) puede producirse mezclando poli(ácido acrílico) con un hidróxido de metal alcalino tal como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio o un carbonato de metal alcalino tal como carbonato de sodio o carbonato de potasio.
El peso molecular promedio en peso del poli(ácido acrílico) usado en la presente invención es de más de 20.000 y 170.000 o menos y preferiblemente de más de 50.000 y 120.000 o menos.
Cuando el peso molecular promedio en peso del poli(ácido acrílico) es menor de 20.000, el efecto de eliminación de incrustación no se produce suficientemente. De manera similar, cuando el peso molecular promedio en peso del poli(ácido acrílico) es mayor de 170.000, disminuye el efecto de eliminación de incrustación.
En el caso de la sal de poli(ácido acrílico), es suficiente que el peso molecular promedio en peso del poli(ácido acrílico) que sirve como base de la sal de poli(ácido acrílico) satisfaga las condiciones anteriores.
La (sal de) poli(ácido acrílico) se añade preferiblemente en una cantidad tal que la concentración en el agua de la unidad de generación de vapor en la instalación de generación de vapor, es decir, la concentración en el agua de caldera, es de 1 a 1.000 mg/l, en particular, de 10 a 500 mg/l.
Cuando la concentración de la (sal de) poli(ácido acrílico) en el agua de caldera es superior al límite inferior, el efecto de eliminación de incrustación se produce fácilmente. Cuando la concentración es inferior al límite superior, se previene la complicación de un procedimiento de descarga de agua debida a un aumento en la DQO y puede lograrse una buena rentabilidad.
Por tanto, la (sal de) poli(ácido acrílico) se añade al agua en cada lugar según la razón de concentraciones de la instalación de generación de vapor de modo que la concentración de la (sal de) poli(ácido acrílico) en el agua de caldera está dentro del intervalo anterior.
La (sal de) poli(ácido acrílico) se añade en forma de una disolución acuosa preparada usando agua desionizada para tener una concentración del 0,1 al 30% en peso, en particular, del 0,5 al 10% en peso.
<(Sal de) poli(ácido metacrílico)>
Dado que está contenido hierro en el agua de alimentación de la instalación de generación de vapor, la (sal de) poli(ácido metacrílico) se usa junto con la (sal de) poli(ácido acrílico).
En general, está presente hierro insoluble en agua, tal como hidróxido de hierro u óxido de hierro, en el agua de alimentación en forma de sólidos suspendidos. El hierro soluble en agua se disuelve en el agua y se disocia, y está presente en forma de iones de hierro.
Cuando la concentración de tal hierro suspendido y hierro disuelto en el agua de alimentación es mayor de 0,3 mg/l, en particular, cuando la concentración es tan alta como de 0,4 a 5,0 mg/l, la (sal de) poli(ácido metacrílico) se usa preferiblemente junto con la (sal de) poli(ácido acrílico).
El poli(ácido metacrílico) no está particularmente limitado, y preferiblemente se usa poli(ácido metacrílico) que satisface el siguiente peso molecular promedio en peso. Los ejemplos de la sal de poli(ácido metacrílico) incluyen una sal de sodio del poli(ácido metacrílico) y una sal de potasio del poli(ácido metacrílico). La sal de poli(ácido metacrílico) puede producirse mezclando poli(ácido metacrílico) con un hidróxido de metal alcalino tal como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio o un carbonato de metal alcalino tal como carbonato de sodio o carbonato de potasio.
El peso molecular promedio en peso del poli(ácido metacrílico) usado en la presente invención es de 1.000 o más y 100.000 o menos y más preferiblemente de 5.000 o más y 60.000 o menos.
Cuando el peso molecular promedio en peso del poli(ácido metacrílico) es menor de 1.000, el efecto de inhibición o incrustación de hierro algunas veces no se produce suficientemente. Cuando el peso molecular promedio en peso del poli(ácido metacrílico) es mayor de 100.000, disminuye el efecto.
En el caso de la sal de poli(ácido metacrílico), es suficiente que el peso molecular promedio en peso del poli(ácido metacrílico) que sirve como base de la sal de poli(ácido metacrílico) satisfaga las condiciones anteriores.
La (sal de) poli(ácido metacrílico) se añade preferiblemente en una cantidad tal que la concentración en el agua de la unidad de generación de vapor en la instalación de generación de vapor, es decir, la concentración en el agua de caldera, es de 1 a 1.000 mg/l, en particular, de 10 a 500 mg/l.
Cuando la concentración de la (sal de) poli(ácido metacrílico) en el agua de caldera es superior al límite inferior, se produce el efecto de inhibición o incrustación de hierro y puede mantenerse fácilmente el efecto de eliminación de incrustación producido por la (sal de) poli(ácido acrílico). Cuando la concentración es inferior al límite superior, se previene la complicación de un procedimiento de descarga de agua debida a un aumento en la DQO y puede lograrse una buena rentabilidad.
Por tanto, la (sal de) poli(ácido metacrílico) se añade al agua en cada lugar según la razón de concentraciones de la instalación de generación de vapor de modo que la concentración de la (sal de) poli(ácido metacrílico) en el agua de caldera está dentro del intervalo anterior.
Para producir suficientemente un efecto de eliminación de incrustación sinérgico usando la (sal de) poli(ácido acrílico) y la (sal de) poli(ácido metacrílico) de manera combinada, la (sal de) poli(ácido acrílico) y la (sal de) poli(ácido metacrílico) se añaden preferiblemente de modo que la razón en peso de la (sal de) poli(ácido acrílico) con respecto a la (sal de) poli(ácido metacrílico) en el agua de caldera es de 1:100 a 100:1, en particular, de 1:50 a 10:1.
La (sal de) poli(ácido metacrílico) se añade preferiblemente en forma de una disolución acuosa preparada usando agua desionizada para tener una concentración del 0,1 al 30% en peso, en particular, del 0,5 al 20% en peso.
<Componente adicional opcional>
En la presente invención, pueden añadirse opcionalmente diversos componentes adicionales tales como un agente de ajuste de pH (alcalino), un eliminador de oxígeno, un inhibidor de corrosión y un dispersador de incrustación en una cantidad eficaz en cualquier lugar en el sistema de la instalación de generación de vapor siempre que no se vea perjudicado el objeto de la presente invención. Estos componentes adicionales pueden usarse solos o en combinación de dos o más.
El pH del agua de caldera es de 11,0 o más y es preferiblemente de 12,0 o menos desde el punto de vista de prevenir la corrosión en el recipiente de caldera y en el sistema de la instalación de generación de vapor. Los ejemplos de un método para ajustar el pH del agua de caldera a 11,0 o más incluyen un método en el que se añade un agente alcalino y un método en el que se ajusta la razón de concentraciones controlando la cantidad de purga y/o la cantidad de agua de alimentación. Entre ellos, es adecuado un método en el que se añade un agente alcalino desde el punto de vista de la facilidad del ajuste de pH.
Los ejemplos del agente alcalino para el ajuste de pH incluyen hidróxidos de metal alcalino, carbonatos de metal alcalino, fosfatos de metal alcalino y aminas neutralizantes.
Los ejemplos del hidróxido de metal alcalino incluyen hidróxido de sodio, hidróxido de potasio e hidróxido de litio. Los ejemplos del carbonato de metal alcalino incluyen carbonato de sodio y carbonato de potasio. Los ejemplos del fosfato de metal alcalino incluyen fosfato de trisodio e hidrogenofosfato de sodio.
Los ejemplos de la amina neutralizante incluyen monoetanolamina, ciclohexilamina, morfolina, dietiletanolamina, monoisopropanolamina, 3-metoxipropilamina y 2-amino-2-metil-1-propanol.
Entre los agentes alcalinos, la amina neutralizante se mueve al sistema de vapor y condensado y, por tanto, la adición de una amina neutralizante con una alta concentración produce un olor desagradable en el vapory el agua condensada y aumenta excesivamente el pH del sistema de condensado de vapor. Como resultado, si en el sistema está presente una aleación a base de cobre, puede producirse la corrosión del metal. Por tanto, el agente alcalino es preferiblemente un hidróxido de metal alcalino, un carbonato de metal alcalino o un fosfato de metal alcalino, y más preferiblemente hidróxido de sodio, hidróxido de potasio o carbonato de sodio desde el punto de vista de la rentabilidad.
Estos agentes alcalinos pueden usarse solos o en combinación de dos o más.
Al igual que en el caso del desincrustador, el agente alcalino también se añade preferiblemente al agua de reposición o agua de alimentación. En una instalación de generación de vapor de circulación, el agente alcalino puede añadirse al condensado de vapor.
Para suministrar una cantidad apropiada de agente alcalino, la instalación de generación de vapor según la presente invención incluye preferiblemente medios de medición de pH en el lado aguas arriba del recipiente de caldera y/o en el lado aguas abajo del recipiente de caldera.
Los ejemplos del eliminador de oxígeno incluyen hidroxilaminas tales como hidrazina, carbohidrazida y dietilhidroxilamina; compuestos N-aminoheterocíclicos tales como 1-aminopirrolidina y 1-amino-4-metilpiperazina; hidroquinona; taninos hidrolizables y condensados (ácido tánico) y las sales de los mismos; ácido eritórbico y ácido ascórbico y las sales de los mismos; ácidos aldónicos tales como ácido glucónico y ácido a-glucoheptónico y las sales de los mismos; sacáridos (monosacáridos y polisacáridos) tales como glucosa; y sustancias a base de ácido sulfuroso tales como ácido sulfuroso y ácido metabisulfuroso y las sales de los mismos. Pueden usarse solos o en combinación de dos o más.
Los ejemplos del inhibidor de corrosión incluyen ácidos carboxílicos polivalentes tales como ácido succínico, ácido cítrico y ácido málico, ácido oxicarboxílico, y las sales de los anteriores. Pueden usarse solos o en combinación de dos o más.
[Desincrustador para una instalación de generación de vapor]
El desincrustador para la instalación de generación de vapor contiene (sal de) poli(ácido acrílico) que tiene un peso molecular promedio en peso de más de 20.000 y 170.000 o menos, preferiblemente de más de 50.000 y 120.000 o menos, y (sal de) poli(ácido metacrílico) que tiene un peso molecular promedio en peso de más de 1.000 y 100.000 o menos, preferiblemente de más de 5.000 y 60.000 o menos. Preferiblemente, el desincrustador contiene la (sal de) poli(ácido acrílico) y la (sal de) poli(ácido metacrílico) a una razón en peso de (sal de) poli(ácido acrílico):(sal de) poli(ácido metacrílico) = de 1:100 a 100:1. Más preferiblemente, la razón en peso es de 1:50 a 10:1.
El desincrustador puede contener opcionalmente los componentes de tratamiento de agua anteriormente descritos tales como un agente de ajuste de pH, un eliminador de oxígeno, un inhibidor de corrosión y un dispersador de incrustación siempre que no se vea perjudicado el objeto de la presente invención.
En el desincrustador, la (sal de) poli(ácido acrílico) y la (sal de) poli(ácido metacrílico) pueden ser una única formulación o pueden suministrarse por separado.
Tal como se describió anteriormente, la (sal de) poli(ácido acrílico) se usa en forma de una disolución acuosa preparada disolviendo la (sal de) poli(ácido acrílico) en agua desionizada para tener una concentración del 0,1 al 30% en peso, en particular, del 0,5 al 15% en peso. La (sal de) poli(ácido metacrílico) se usa normalmente en forma de una disolución acuosa preparada disolviendo la (sal de) poli(ácido metacrílico) en agua desionizada para tener una concentración del 0,1 al 30% en peso, en particular, del 0,5 al 20% en peso.
Ejemplos
A continuación en el presente documento, la presente invención se describirá más específicamente basándose en los ejemplos y ejemplos comparativos, pero la presente invención no se limita a los ejemplos.
En los ejemplos y ejemplos comparativos a continuación, cuando se preparó agua bruta artificialmente sintética usada como agua de alimentación, se usó CaCh para la dureza de Ca, se usó MgCh para la dureza de Mg, se usó Na2 SiO3 para la sílice y se usó FeCh para el Fe.
[Ejemplo de ensayo I: ejemplos de referencia I-1 a I-6 y ejemplos comparativos I-1 a I-3]
Se realizó el siguiente ensayo de eliminación de incrustación en las siguientes condiciones usando los equipos de ensayo y el agua de alimentación a continuación para evaluar el efecto de eliminación de incrustación de poli(ácido acrílico) y poli(ácido maleico).
<Equipos de ensayo>
Caldera de ensayo inoxidable (cantidad de agua: 5 l)
<Agua de alimentación>
Agua sintética A: agua sintética que tiene una dureza de Ca de 20 mg de CaCO3/l y una dureza de Mg de 10 mg de CaCO3/l y que contiene sílice con una concentración de 15 mg/l y carbonato de sodio con una concentración de 30 mg/l Agua sintética B: agua sintética que contiene sílice con una concentración de 15 mg/l, poli(ácido acrílico) o poli(ácido maleico) con una concentración de 10 mg/l, que tiene un peso molecular promedio en peso enumerado en la tabla 1, y carbonato de sodio con una concentración de 32 mg/l
<Condiciones de ensayo>
Temperatura de agua de alimentación: 40°C
Presión de trabajo: 2,0 MPa
Cantidad de alimentación de agua: 10 l/h
Ciclos de concentración: 10 veces
pH de agua de caldera: 11,4
<Ensayo de eliminación de incrustación>
Se pesaron y registraron tres tubos de transferencia de calor (fabricados de acero al carbono, área de superficie: 200 cm2), y luego se insertaron en la caldera de ensayo fabricada de acero inoxidable.
Se instaló un filtro de 60 de malla que tenía un diámetro de 20 mm en una línea de purga.
La caldera de ensayo inoxidable se hizo funcionar durante 24 horas mientras se suministraba el agua sintética A en las condiciones de presión: 2,0 MPa, cantidad de evaporación: 9,0 l/h, cantidad de purga: 1,0 l/h y ciclos de concentración: 10 veces. Después del funcionamiento, se extrajeron los tubos de transferencia de calor sobre los que se depositó incrustación y se pesaron para calcular la cantidad de deposición de incrustación. Posteriormente, se insertaron de nuevo los tubos de transferencia de calor en la caldera de ensayo inoxidable. La caldera de ensayo fabricada de acero inoxidable se hizo funcionar durante tres días en las mismas condiciones usando el agua sintética B para realizar un procedimiento de eliminación de incrustación.
Después de la operación de eliminación de incrustación, se extrajeron los tubos de transferencia de calor y se pesaron de la misma manera para calcular la cantidad de deposición de incrustación. Se calculó un porcentaje de eliminación de incrustación a partir de las cantidades de deposición de incrustación antes y después del procedimiento de eliminación de incrustación.
Se observó el filtro después de completarse el ensayo para comprobar la presencia o ausencia de un depósito que puede provocar la obturación del filtro.
La tabla 1 muestra los resultados.
[Tabla 1]
Figure imgf000008_0001
¡í; PAA: poli(ácido acrílico)
PMA: poli(ácido maleico)
Los ejemplos I-1 a I-6 son ejemplos de referencia, es decir, no son según la invención.
<Consideración>
Tal como resulta claro a partir de la tabla 1, cuando el peso molecular promedio en peso del poli(ácido acrílico) es de 20.000 o menos, el porcentaje de eliminación de incrustación es bajo. Cuando el peso molecular promedio en peso es de más de 20.000 y 170.000 o menos, el porcentaje de eliminación de incrustación es alto. En particular, cuando el peso molecular promedio en peso es de más de 50.000 y 120.000 o menos, el efecto de eliminación de incrustación es alto.
En cambio, el poli(ácido maleico) produjo un efecto de eliminación de incrustación en un grado determinado. Sin embargo, se observó un depósito viscoso en el filtro de línea de purga, y la mayor parte del filtro estaba cubierta con el depósito y estuvo a punto de producirse obturación. Se supuso que esto se debía a un material gelificado producido como resultado de una reacción de componentes de dureza y el poli(ácido maleico).
[Ejemplo de ensayo II: ejemplos II-1 a II-6 y ejemplos comparativos II-1 a II-11]
Se realizó el siguiente ensayo de eliminación de incrustación en las siguientes condiciones usando los equipos de ensayo y el agua de alimentación a continuación para evaluar la influencia del peso molecular promedio en peso del poli(ácido acrílico) y el uso combinado del poli(ácido metacrílico) sobre el efecto de eliminación de incrustación. <Equipos de ensayo>
Caldera de ensayo fabricada de acero inoxidable (cantidad de agua: 5 l)
<Agua de alimentación>
Agua sintética C: agua sintética que tiene una dureza de Ca de 40 mg de CaCO3/l y una dureza de Mg de 20 mg de CaCO3/l y que contiene sílice con una concentración de 30 mg/l, carbonato de sodio con una concentración de 30 mg/l y Fe con una concentración de 1 mg/l
Agua sintética D: agua sintética que contiene sílice con una concentración de 30 mg/l, poli(ácido acrílico) con una concentración de 5 mg/l, que tiene un peso molecular promedio en peso enumerado en la tabla 2 y sirve como sustancia química 1, una sustancia enumerada en la tabla 2 con una concentración de 5 mg/l, que sirve como sustancia química 2, Fe con una concentración de 1 mg/l y carbonato de sodio con una concentración de 32 mg/l (la sustancia química 1 y la sustancia química 2 no se añadieron en el ejemplo comparativo II-1 y la sustancia química 2 no se añadió en los ejemplos comparativos II-2 a II-8)
<Condiciones de ensayo>
Temperatura de agua de alimentación: 40°C
Presión de trabajo: 0,7 MPa
Cantidad de alimentación de agua: 13 l/h
Ciclos de concentración: 10 veces
pH de agua de caldera: 11,5
<Ensayo de eliminación de incrustación>
Se pesaron y registraron tres tubos de transferencia de calor (fabricados de acero al carbono, área de superficie: 200 cm2), y luego se insertaron en la caldera de ensayo fabricada de acero inoxidable.
La caldera de ensayo se hizo funcionar durante 21 horas mientras se suministraba el agua sintética C en las condiciones de presión: 0,7 MPa, cantidad de evaporación: 11,7 l/h, cantidad de purga: 1,3 l/h y ciclos de concentración: 10 veces. Después del funcionamiento, se extrajeron los tubos de transferencia de calor sobre los que se depositó incrustación y se pesaron para calcular la cantidad de deposición de incrustación. Posteriormente, se insertaron de nuevo los tubos de transferencia de calor en la caldera de ensayo inoxidable. La caldera de ensayo inoxidable se hizo funcionar en las mismas condiciones usando el agua sintética D para realizar un procedimiento de eliminación de incrustación. Después del funcionamiento, se extrajeron los tubos de transferencia de calor y se pesaron de la misma manera para calcular la cantidad de deposición de incrustación. Se calculó la cantidad de incrustación eliminada a partir de las cantidades de deposición de incrustación antes y después del procedimiento de eliminación de incrustación. Se evaluó la cantidad de incrustación eliminada extrayendo y pesando los tubos de transferencia de calor e insertando de nuevo los tubos de transferencia de calor cada tres días. El procedimiento de eliminación de incrustación se realizó durante 9 días en total. Se calculó el porcentaje de eliminación de incrustación después del procedimiento de eliminación de incrustación durante 9 días (la razón de la cantidad total de incrustación eliminada después de 9 días con respecto a la cantidad de incrustación depositada al comienzo del procedimiento de eliminación de incrustación).
La tabla 2 muestra los resultados.
Figure imgf000010_0001
<Consideración>
Se halló lo siguiente a partir de la tabla 2.
En los ejemplos comparativos II-2 a II-8, la cantidad de incrustación eliminada disminuye con el paso de los días. Esto se debe a que la incrustación de hierro se deposita adicionalmente sobre la incrustación que ya se ha depositado, y el tratamiento usando el poli(ácido acrílico) solo no mantiene un efecto de eliminación de incrustación constante. Aunque se usan dos polímeros de manera combinada en el ejemplo comparativo II-11, el efecto de eliminación es bajo. En los ejemplos comparativos II-9 y II-10, el efecto de eliminación también es bajo.
En cambio, la incrustación se elimina a una tasa constante incluso cuando aumenta el número de días en los ejemplos II-1 a II-6. Esto se debe a que, cuando el poli(ácido metacrílico) se usa de manera combinada, se previene la deposición de incrustación de hierro mientras que al mismo tiempo se mantiene un efecto de eliminación de incrustación constante por el poli(ácido acrílico) que tiene un peso molecular promedio en peso grande.
[Ejemplo de ensayo III: ejemplos III-1 a III-6 y ejemplos comparativos III-1 a III-4]
En el ejemplo de ensayo II, se colocó una pieza de ensayo (SPCC, 15 x 50 x 10 mm, pulido #400) fabricada de acero al carbono para su inmersión en agua en un recipiente de caldera de ensayo. Se suministró agua sintética que contiene las sustancias químicas enumeradas en la tabla 3 en las concentraciones enumeradas en la tabla 3 en el recipiente de caldera en las mismas condiciones que las del ejemplo de ensayo II para realizar un ensayo de confirmación de corrosividad. Se ajustó el pH del agua de caldera a 11,3.
Después del ensayo, se extrajo la pieza de ensayo y se desoxidó. Se determinó la tasa de corrosión a partir de la fórmula de cálculo (1) a continuación.
Tasa de corrosión (mdd) = pérdida de peso por corrosión de la pieza de ensayo (mg) / (área de superficie de la pieza de ensayo (dm2) x duración del ensayo (días)) ... (1)
La tabla 3 muestra los resultados.
[Tabla 3]
Figure imgf000011_0001
Sí PAA: poli(ácido acrílico)
PMAA: poli(ácido metacrílico)
PMA: poli(ácido maleico)
EDTA: ácido etilendiaminotetraacético
NTA: ácido nitrilotriacético
Tal como resulta claro a partir de los resultados de la tabla 3, la tasa de corrosión es mucho menor en el tratamiento que usa el poli(ácido acrílico) y el poli(ácido metacrílico) de manera combinada que en el tratamiento que usa un agente quelante tal como EDTa o NTA. Por tanto, el tratamiento que usa el poli(ácido acrílico) y el poli(ácido metacrílico) de manera combinada tiene un efecto de inhibición de corrosión.
La presente invención se ha descrito en detalle usando realizaciones particulares. Sin embargo, resulta obvio para los expertos en la técnica que pueden realizarse diversas modificaciones sin alejarse del alcance de la presente invención, que se define en las reivindicaciones adjuntas.
Esta solicitud se basa en la solicitud de patente japonesa n.° 2014-025459 presentada el 13 de febrero de 2014.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Método para eliminar la incrustación depositada en un sistema de una instalación de generación de vapor, comprendiendo el método:
    añadir poli(ácido acrílico) que tiene un peso molecular promedio en peso de más de 20.000 y 170.000 o menos y/o una sal del poli(ácido acrílico) a agua en la instalación de generación de vapor o el agua de alimentación de la instalación de generación de vapor, y
    añadir adicionalmente poli(ácido metacrílico) que tiene un peso molecular promedio en peso de más de 1.000 y 100.000 o menos y/o una sal del poli(ácido metacrílico) a agua en la instalación de generación de vapor o el agua de alimentación de la instalación de generación de vapor,
    en el que el agua en la instalación de generación de vapor tiene un pH de 11,0 o más,
    el agua de alimentación de la instalación de generación de vapor contiene hierro,
    el poli(ácido acrílico) y/o la sal del mismo se añade por separado del poli(ácido metacrílico) y/o la sal del mismo, o el poli(ácido acrílico) y/o la sal del mismo se añade junto con el poli(ácido metacrílico) y/o la sal del mismo en una única formulación, y
    el poli(ácido acrílico) y/o la sal del mismo se añade en forma de una disolución acuosa preparada usando agua desionizada para tener una concentración del 0,1 al 30% en peso.
  2. 2. Método para eliminar la incrustación en una instalación de generación de vapor según la reivindicación 1, en el que el poli(ácido acrílico) y/o la sal del poli(ácido acrílico) se añade de modo que la concentración del poli(ácido acrílico) y/o la sal del poli(ácido acrílico) en el agua de una unidad de generación de vapor en la instalación de generación de vapor es de 1 a 1.000 mg/l.
  3. 3. Método para eliminar la incrustación en una instalación de generación de vapor según la reivindicación 1, en el que el poli(ácido metacrílico) y/o la sal del poli(ácido metacrílico) se añade de modo que la concentración del poli(ácido metacrílico) y/o la sal del poli(ácido metacrílico) en el agua de la unidad de generación de vapor en la instalación de generación de vapor es de 1 a 1.000 mg/l, y en el que el poli(ácido metacrílico) y/o la sal del mismo se añade en forma de una disolución acuosa preparada usando agua desionizada para tener una concentración del 0,1 al 30% en peso.
  4. 4. Método para eliminar la incrustación en una instalación de generación de vapor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el poli(ácido acrílico) y/o la sal del poli(ácido acrílico) y el poli(ácido metacrílico) y/o la sal del poli(ácido metacrílico) se añaden de modo que la razón de concentraciones en peso del poli(ácido acrílico) y/o la sal del poli(ácido acrílico) con respecto al poli(ácido metacrílico) y/o la sal del poli(ácido metacrílico) en el agua de la unidad de generación de vapor en la instalación de generación de vapor es de 1:100 a 100:1.
  5. 5. Método para eliminar la incrustación en una instalación de generación de vapor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se elimina la incrustación depositada en el interior de un recipiente de caldera que está incluido en la instalación de generación de vapor.
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