NL8900106A - Werkwijze voor het reinigen van metalen, bijvoorbeeld ijzeren of stalen, inwendige oppervlakken van industriele apparatuur. - Google Patents

Description

AVF Chemische Industrie en Handelsonderneming B.V. te Zwanenburg

Werkwijze voor het reinigen van metalen, bijvoorbeeld ijzeren of stalen, inwendige oppervlakken van industriële apparatuur

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het reinigen van metalen, bijvoorbeeld ijzeren of stalen, inwendige oppervlakken van in de chemische industrie gebruikte apparatuur in bedrijfspauzes, waarbij een reini-gingsvloeistof, die water, een zuur en een corrosievertrager bevat, door het inwendige van de apparatuur wordt rondgepompt met een stromingssnelheid van ten minste 0,5 m/sec.

Voorbeelden van dergelijke apparatuur zijn reactoren, warmtewisselaars, pijpen, pompen, afsluiters, destilleer-kolommen en stoomketels.

Een werkwijze zoals hierboven vermeld is bekend uit het Franse octrooischrift nr. 1.377.782.

Volgens dit octrooischrift worden pijpstelsels gereinigd, doordat men een zuur, zoals zoutzuur of zwavelzuur, waaraan een corrosievertrager is toegevoegd, erdoor laat circuleren, waarbij een snelheid van de vloeistof van 1 m/sec wordt genoemd. Ondanks de aanwezigheid van een corrosievertrager worden bij deze werkwijze de te reinigen oppervlakken door het zuur aangetast, en wel des te meer, naarmate hogere snelheden worden toegepast. Een effectieve behandeling van de te reinigen oppervlakken met een zuur leidt namelijk tot aanzienlijke concentraties van Fe(III)-ionen en deze Fe(III)-ionen werken zeer corrosief op de ijzeren of stalen wand in. De corrosie door Fe(III)-ionen kan door corrosie-vertragers, zoals hexamethyleentetramine, hydrazine, alkaloïden en quaternaire ammoniumbasen niet afdoende worden bestreden, en kan zelfs in zo'n sterke mate optreden dat na de reiniging putten en groeven in het metaal van de gereinigde apparatuur worden aangetroffen.

De vorming van putten en groeven treedt in het bijzonder op bij ongelegeerde en laag gelegeerde stalen die veel in stoomketels worden toegepast. De corrosie maakt de metaaloppervlakken ruw, hetgeen tot gevolg heeft dat de stromingssnelheid van het water in de verdamperpijpen van stoomketels wordt verlaagd, zodat de warmte-overdracht wordt verminderd en de wandtemperaturen in de installatie ter plaatse worden verhoogd.

Indien combinaties van een edeler en een minder edel metaal in de te reinigen apparatuur aanwezig zijn, treedt een versterkte corrosie van het minder edele metaal op. Weliswaar is het mogelijk deze versterkte aantasting te verminderen door bijvoorbeeld het edelere metaal voor de reiniging uit de apparatuur te verwijderen of te bedekken, maar het zal duidelijk zijn dat dit in de praktijk ten minste lastig en dikwijls ondoenlijk is.

Gebleken is dat, bij contact van staal met een in beweging gehouden zoutzuurbad, dat een corrosievertrager en ijzer(III)-verbindingen bevat, reeds bij 20°C in twee uur 50% van het ijzer(III) tot ijzer(II) wordt gereduceerd, ten koste van de equivalente hoeveelheid staal die in oplossing gaat. Bij 50“C, een gebruikelijke temperatuur bij het reinigen van bijvoorbeeld stoomketels, komt deze mate van aantasting zelfs binnen één uur tot stand. Daar het vullen van een stoomketel van enige omvang met reinigingsvloeistof met behulp van een circulatiepomp reeds enige uren kan duren, heeft al tijdens dat vullen een sterke corrosie plaats. Hieruit blijkt ook dat een af doende verbetering niet door herhaaldelijk spuien van het ijzer(III)-ionen houdende reinigingszuur en vervanging door vers zuur kan worden verkregen, nog afgezien van de sterk verhoogde kosten.

In het Nederlandse octrooischrift nr. 155.315 is voorgesteld in een reinigingsvloeistof, die in het inwendige van ijzeren of stalen apparatuur ter verwijdering van bijvoorbeeld roest wordt rondgepompt en die water, een zuur en een corrosievertrager bevat, bovendien een tin(II)-zout op te lossen, en de samenstelling van deze reinigingsvloeistof tijdens het gebruik te controleren door meting van de redoxpotentiaal. Hierbij wordt, zonodig, door toevoeging van vers tin(II)-zout tijdens het gebruik de redoxpotentiaal van de reinigingsvloeistof beneden een grënswaarde gehouden die, indien gemeten met een platina-elektrode tegen een verzadigde calomel-KCl-elektrode, 280 mV bedraagt. In het Nederlandse octrooi nr. 155.315 past men bij voorkeur als in het reinigingszuur oplosbaar tin(II)-zout het tin(II)-chloride toe en als reinigingszuur zoutzuur.

Een bezwaar van de in het Nederlandse octrooi nr. 155.315 beschreven werkwijze is dat deze niet of nauwelijks in een groot aantal geïndustrialiseerde landen meer mag worden toegepast, daar strenge milieuregels het gebruik van tinzouten practisch niet toestaan, terwijl het lozen van tin houdende stoffen zelfs is verboden.

Het is het doel van de uitvinding een milieuvriendelijke werkwijze voor het reinigen van metalen, bijvoorbeeld ijzeren of stalen, inwendige oppervlakken van in de chemische industrie gebruikte apparatuur in bedrijfspauzes te verschaffen, waarbij geen aantasting van de te reinigen oppervlakken optreedt.

Hiertoe heeft een werkwijze van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding het kenmerk dat de reinigingsvloeistof langs een buiten de apparatuur geplaatst reduc- tiefliter wordt gevoerd, dat een in hoofdzaak ijzeren of stalen middel met een zo groot mogelijke oppervlakte/ge-wichtsverhouding bevat, en dat de samenstelling van de reinigingsvloeistof tijdens het gebruik wordt gecontroleerd door meting van de redoxpotentiaal die beneden een grenswaarde wordt gehouden, welke redoxpotentiaal, indien gemeten met een platina-elektrode tegen een verzadigde calomel-KCl-elektrode, nagenoeg 280 mV of minder bedraagt. Het gebruik van het ijzeren of stalen middel, bij voorkeur staalwol met een oppervlakte/gewichtsverhouding van bijvoorbeeld 15 m2/kg, bewerkstelligt dat op zeer efficiënte wijze door de inwerking van het zuur gevormde ijzer(XII)-ionen worden gereduceerd tot ijzer(II)-ionen. Op deze wijze wordt op een milieuvriendelijke manier aantasting van te reinigen oppervlakken vermeden.

Een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het in hoofdzaak ijzeren of stalen middel wordt gevormd door fijnporig staalwol respectievelijk ijzerpoeder.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de redoxpotentiaal in een filtraat van het reductiefilter wordt gemeten.

De werkwijze volgens de uitvinding kan als volgt in de praktijk worden uitgevoerd.

Na berekening van het totaal te reinigen object van bijvoorbeeld een stoomketel wordt het reductiefilter voorzien van een staalwol patroon dat ten minste een tien keer groter oppervlak heeft. Daarna wordt de ketel gevuld met 1 procentig geïnhibiteerd zoutzuur dat bij kamertemperatuur, 20’C, wordt gecirculeerd met een snelheid in m3/uur, die ten minste viermaal die van de inhoud van de ketel bedraagt. Door aldus te handelen wordt bereikt dat de ijzeroxyden langzaam in oplossing gaan en tevens de ijzer(III)-verbindingen snel worden gereduceerd. Vervolgens wordt de zuur-concentratie langzaam opgevoerd tot het vereiste niveau, doorgaans 4% a 5%. De afvoer van het reinigingszuur uit de stoomketel (aanzuigleiding-circulatiepomp) moet zo laag mogelijk worden geplaatst om het eventueel ijzer(III)-rijke zoutzuur zo snel mogelijk naar het reductiefilter af te voeren. Teneinde het reinigingsproces te bespoedigen, kan de temperatuur van het circulerende zuur desgewenst worden verhoogd tot bijvoorbeeld 50°C.

Na de reiniging wordt het zoutzuur met natriumhydroxyde tot een pH van 7 a 8 geneutraliseerd, waarbij natriumchlo-ride en water onstaan. De aanwezige ijzerverbindingen worden bij de verwerking van het neutrale natriumchloride-rijke afvalwater snel tot ijzer(III)-verbindingen geoxy-deerd, hetgeen niet tot milieuproblemen aanleiding geeft.

De corrosievertrager is overigens biologisch afbreekbaar, dus eveneens milieuvriendelijk.

Opgemerkt wordt dat, met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding, de inwendige oppervlakken van industriële apparatuur van bijvoorbeeld de volgende metalen corrosievrij kunnen worden gereinigd: staal 37; koolstofstaal 50-60; 1% Cr - !% Mo-staal; 5% Cr - |% Mo-staal; koper; messing; aluminium-messing; gietbrons; cupronikkel 90-10; cupronikkel 70-30; inconel; nionel; nikkel; monel; hastelloy.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een reductiefilter voor toepassing bij een werkwijze volgens de uitvinding, welk reductiefilter het kenmerk heeft dat dit in hoofdzaak is opgebouwd uit een vat met op afstand van elkaar geplaatste zeeflichamen, waartussen het in hoofdzaak ijzeren of stalen middel kan worden opgenomen, welk vat nagenoeg ter plaatse van het ene respectievelijk het andere uiteinde is voorzien van een toevoer- respectievelijk een afvoeropening voor de reinigingsvloeistof.

Een uitvoeringsvorm van een reductiefilter volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het in hoofdzaak ijzeren of stalen middel in de vorm van oprolbare matten rondom een kern van het vat tussen de op afstand van elkaar geplaatste zeeflichamen kan worden gerold.

Een reductiefilter volgens de uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van in een tekening weergegeven figuur.

In de figuur onderscheidt men een reductiefilter in de vorm van een vat 1 dat is vervaardigd van een drukvast, tot een temperatuur van minstens 70'C zuurbestendig materiaal. In verband met de drukvastheid wordt opgemerkt dat het vat 1 een druk van ten minste 3 bar moet kunnen weerstaan. Ten behoeve van de duurzaamheid van het vat 1 dient dit bij voorkeur vervaardigd te zijn van een glasvezel versterkt zuurvast polyester.

Het vat 1 is voorzien van twee verwijderbare, al dan niet beweegbare zeeflichamen 2, 3, bij voorkeur geperforeerde polypropyleen platen, terwijl rondom een kern 4 van het vat 1 matten van fijn staalwol 5 zijn gewikkeld. De reinigingsvloeistof die water, een zuur en een corrosievertrager bevat, wordt, na te zijn rondgepompt door het inwendige van te reinigen apparatuur, via een toevoeropening 6 (pijl 7) aan het vat 1 toegevoerd en wordt, na te zijn gefilterd, via een afvoeropening 8 (pijl 9) naar het inwendige van de te reinigen apparatuur geleid.

Het vat 1 bevat een aftapkraan 10 om controlemetingen in de circulerende reinigingsvloeistof te kunnen verrichten.

Bovendien kan met behulp van deze aftapkraan 10 de reini-gingsvloeistof eventueel worden afgetapt. In deze aftapkraan 10 kan een slang worden aangesloten ten behoeve van het continu meten van redoxpotentialen, het bepalen van de non-corrosiviteit van het reinigingszuur en het afvoeren van eventueel aanwezige luchtbellen.

Indien de staalwol 5 vervangen dient te worden of indien de reinigingsvloeistof geneutraliseerd dient te worden, wordt de reinigingsvloeistof bijvoorbeeld met behulp van een, nabij de toevoeropening 6 gemonteerde, drieweg afsluiter rechtstreeks door de kern 4 - in plaats van langs de staalwol 5 - geleid en vervolgens afgevoerd. Het reinigingszuur wordt geneutraliseerd met bijvoorbeeld natronloog of een andere base, waarna het wordt verwerkt door een afval-water-zuiveringsbedrijf. In de praktijk blijkt het niet goed mogelijk te zijn de reinigingsvloeistof te neutraliseren gedurende het doorvoeren hiervan langs de staalwol 5, daar deze (fijnmazige) staalwol 5 in dit geval verstopt zou raken en hierdoor niet verder bruikbaar zou zijn.

Claims (5)

1. Werkwijze voor het reinigen van metalen, bijvoorbeeld ijzeren of stalen, inwendige oppervlakken van in de chemische industrie gebruikte apparatuur in bedrijfs-pauzes, waarbij een reinigingsvloeistof, die water, een zuur en een corrosievertrager bevat, door het inwendige van de apparatuur wordt rondgepompt met een stromingssnelheid van ten minste 0,5 m/sec, met het kenmerk dat de reinigingsvloeistof langs een buiten de apparatuur geplaatst reductiefilter wordt gevoerd, dat een in hoofdzaak ijzeren of stalen middel met een zo groot mogelijke oppervlakte/ge-wichtsverhouding bevat, en dat de samenstelling van de reinigingsvloeistof tijdens het gebruik wordt gecontroleerd door meting van de redoxpotentiaal die beneden een grenswaarde wordt gehouden, welke redoxpotentiaal, indien gemeten met een platina-elektrode tegen een verzadigde calomel-KCl-elektrode, nagenoeg 280 mV of minder bedraagt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het in hoofdzaak ijzeren of stalen middel wordt gevormd door fijnporig staalwol respectievelijk ijzerpoeder.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de redoxpotentiaal in een filtraat van het reductiefilter wordt gemeten.

4. Reductiefilter voor toepassing bij een werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat dit in hoofdzaak is opgebouwd uit een vat met op afstand van elkaar geplaatste zeef-lichamen, waartussen het in hoofdzaak metalen, bijvoorbeeld ijzeren of stalen, middel kan worden opgenomen, welk vat nagenoeg ter plaatse van het ene respectievelijk het andere uiteinde is voorzien van een toevoer- respectievelijk een afvoeropening voor de reinigingsvloeistof.

5. Reductiefilter volgens conclusie 4, met het kenmerk dat het in hoofdzaak ijzeren of stalen middel in de vorm van oprolbare matten rondom een kern van het vat tussen de op afstand van elkaar geplaatste zeeflichamen kan worden gerold.