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氨基磺酸清洗成分复杂难溶水垢的实践

发布时间:

2023-04-16 18:30

清洗成分复杂且难溶水垢有一定的技术难度,选择适宜的清洗剂是关键。氨基磺酸是一种良好的化学清洗剂,在常规条件下能溶解用盐酸等难以溶解的多种水垢。阐述以某氧气厂冷却系统化学清洗为例,用氨基磺酸清洗含有硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐等复杂难溶水垢成功实践,以供清洗同行参考。
关键词:冷却系统;氨基磺酸;化学清洗;难溶水垢
引言
热交换系统通常用水作为介质进行工作,由于水中存在多种盐类,经过一段时间的运行,系统中就会结垢,影响系统的工作效率,一般采用化学清洗的办法除垢。有些水垢,多种成分混杂其中,如硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐等,这些盐类组成的水垢,用盐酸、硫酸等强酸,很难全部清洗。氨基磺酸对于这些成分复杂且难溶水垢有较强的溶解能力。
1 氨基磺酸的性质
氨基磺酸[1]英文名:sulfamic acid。
1.1 物理性质
无色或白色斜方结晶,溶于水,水中溶解度:146.8 g/L (20 ℃), 熔点: 205 ℃,常温下稳定性好,260 ℃时分解,工业品纯度大于 98%。
1.2 化学性质
可理解为硫酸分子中的一个氢离子被胺基取代而生成,是中强酸,具有酸的通性,其盐类易容于水,1%水溶液在 25 ℃时 pH 值 1.18,分子量97.09,分子式为 NH2SO3H,工业是用发烟硫酸与尿素反应制取。
2 氨基磺酸溶垢机理
氨基磺酸的溶垢反应均在水溶液中进行。
2.1 氨基磺酸与弱酸盐及金属氧化物的化学反应
[2]大多为复分解反应,速度快,生成盐和水。CaCO3+NH2SO3H→(NH2SO3)2Ca+H2O+CO2↑Fe2O3+NH2SO3H→(NH2SO3)3Fe+2(NH2SO3)2 Fe+H2O
2.2 氨基磺酸与难溶盐类 MpRq 反应
主要是通过化学平衡的移动及氨基磺酸盐的较大溶解度来完成。MpRq + NH2SO3H→M (NH2SO3) p+ HqR当氨基磺酸浓度足够大时,平衡向右移动,即难溶盐 MpRq 被溶解,生成氨基磺酸盐和对应于MpRq 的酸 HqR。由于氨基磺酸盐的溶解度较大,生成的氨基磺酸盐溶于水中,垢被逐渐溶解掉,而 MpRq 则会分解或溶于水中。CaP04+NH2SO3H→(NH2SO32Ca+H3P04CaSO4+NH2SO3H→(NH2SO3)2Ca+H2SO4Ca(SiO3)2+ NH2SO3H→(NH2SO3)2Ca+SiO2+ H2O氨基磺酸清洗难溶水垢工程实践某氧气厂冷却系统由冷却塔、循环泵及管道等组成。经过长时间的运行,系统结垢较多,冷却效率下降,影响正常生产,决定进行清洗除垢。
3.1 垢样成分分析
对该氧气厂冷却系统采集的垢样进行盐酸浸泡时发现,10%的盐酸在 60 ℃下,毫无反应。后考虑垢样可能是由硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐等复杂难溶盐类构成,于是对其进行成分的定性和定量分析,结果证实,垢样确实如此。其成分含量如表 1 所示。
这种垢用盐酸或硫酸是不能溶解的,试用了多种清洗介质发现,只有氨基磺酸和乙二胺四乙酸 EDTA (ethylene diamine tetraacetic acid) 可以较好地溶解垢样。比较这两种清洗介质,最适宜的是氨基磺酸,其经济优势,操作条件和安全性都优于 EDTA。