Осаждения конденсата

Осаждение карбоната кальция. Опасность коррозии часто зависит от возможности осаждения карбоната кальция по уравнению:

Оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ) нашла широкое применение при ингибировании осаждения карбоната кальция в оборотных системах охлаждения, для дезактивации оборудования АЭС, для предотвращения отложений солей в подземном нефтепромысловом оборудовании, в качестве ингибитора коррозии и накипеобразо-вания в системах оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающих заводов.

Нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ) используют при ингибировании осаждения карбоната кальция в оборотных системах охлаждения, при ингибировании отложений сульфата кальция на теплопередающих поверхностях реакторов, для дезактивации оборудования АЭС, в качестве ингибитора коррозии и накипеобразова-ния в системах оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающих заводов, как замедлитель схватывания бетонных изделий.

ходимо для протекания реакции осаждения карбоната кальция.

В связи с этим- рН воды повышается до 8,3 — 8,4, что необходимо для протекания реакции осаждения карбоната кальция. последняя протекает при рЯ>8,4 путем перевода добавляемой известью бикарбонат-иоиа НСОз~ в карбонат-ион СОз2~ по сравнению:

Умягченная известково-содовым способом вода обычно представляет собой пересыщенный раствор и имеет тенденцию к образованию накипи в трубопроводах. В настоящее время существуют различные методы устранения пересыщения и предотвращения осаждения карбоната кальция из воды после ее выхода из водоумягчительной установки. При всех известково-со-довых способах умягчения образуется много шлама; единственным исключением является процесс, происходящий в вихревом реакторе, и если удаление шлама связано с большими трудностями, то слеДует применять другие методы умягчения, например ионный обмен.

В выпарных аппаратах для дистилляции воды накипь, как правило, образуется в результате удаления из раствора углекислого газа, выделяемого солями карбонатной жесткости, и осаждения карбоната кальция, который обычно является основным компонентом накипей в аппаратах этого типа. Накипи из сульфата или силиката кальция встречаются значительно реже. Механизм образования таких накипей аналогичен тому, который наблюдается в паровых котлах, но в выпарные аппараты для солоноватых вод обычно не добавляют едкий натр.

Предельная обработка. При так называемой предельной обработке в охлаждающую воду добавляют в небольших количествах калгон (0,5—5 мг в 1 л циркулирующей воды). Это вещество даже при низких концентрациях очень сильно снижает скорость кристаллизации карбоната кальция из пересыщенных растворов и поэтому способно предотвратить или уменьшить образование накипи. Действие калгона объясняется тем, что часть его адсорбируется на поверхности растущих кристаллов, а часть включается в зарождающиеся центры кристаллизации, препятствуя таким образом росту кристаллов. Эффект изменения предельного насыщения раствора отличается от обычного действия калгона тем, что дает кажущееся снижение жесткости воды. Так называемый «изолирующий эффект», вызываемый калгоном, обычно при обработке промышленных вод не используют. Количество калгона, необходимого для «изоляции» солей жесткости, по весу превышает содержание в воде этих солей (в пересчете на СаСОз). Таким образом, очевидно, что для такой обработки необходимо значительно большее количество калгона, чем для предельной обработки. Эффективность последнего способа падает с повышением температуры, но обычно при температуре до 60° С и карбонатной жесткости воды до 12 мг-экв/л для предотвращения осаждения карбоната кальция достаточно 2 мг/л калгона. При более высоких температурах калгон гидролизуется в ортофосфат; поэтому применять предельную обработку в оборотных системах с температурой значительно выше 50° С нецелесообразно из-за

Хотя гидроокись железа осаждается при любых значениях рН в пределах 4—10, т. е. в значительно более широком интервале, чем гидроокись алюминия, все же при рН<9 в воде часто обнаруживают слишком высокое остаточное содержание железа. Поэтому в случае применения солей железа рекомендуется поддерживать значение рН воды выше 7 (желательно в пределах 8,5— 11), так как в кислой воде осаждение гидроокиси железа может быть неполным. Однако при таких значениях рН обесцвечивание бывает недостаточным. Кроме того, при обработке вод с высокой бикарбонатной щелочностью количество щелочи, необходимое для получения рН в пределах 8,5—11, может оказаться слишком большим, и при таком способе регулирования величины рН существует опасность нежелательного осаждения карбоната кальция.

Воду, содержащую агрессивную двуокись углерода, можно также обработать щелочью в количестве, которое необходимо для осаждения карбоната кальция. Он осаждается в виде тонкого мелового покрытия. Мягкие кислые воды, содержащие малые количества кальция, обрабатывают карбонатом кальция, доломитом,, известковым молоком.

Стабилизацию воды, содержащую агрессивную С02 (отрицательный индекс насыщения), можно также осуществить, пропуская ее через дробленый мрамор или полуобожженный доломит. При фильтровании воды через мраморную крошку протекает реакция (8,8), обеспечивающая содержание С02, близкое к равновесной концентрации. Для осаждения карбоната кальция необходимо дополнительно подщелачивать воду известью. Расход мраморной крошки составляет 2,3 г на 1 г связываемой агрессивной СС>2.

Необходимость защиты оптической системы микроскопа от воздействия высокой температуры потребовала разработки специальных линзовых, зеркально-линзовых и зеркальных объективов с увеличенным по сравнению с обычными системами рабочим расстоянием [119, 175, 180]. Применение объективов с большим рабочим расстоянием (от 15 до 60 мм) и числовой апертурой 0,2—0,65 позволяет, во-первых, существенно упростить конструктивное выполнение элементов рабочей камеры и захватов нагружающих устройств; во-вторых, достаточно свободно разместить в рабочей камере устройство для защиты смотрового кварцевого стекла от осаждения конденсата и, в-третьих, расширить экспериментальные возможности испытательных установок по диапазону рабочих температур, видам нагру-жения и т. д. [119].

Смотровое окно 20 защищено от осаждения конденсата паров материала образца кварцевым стеклом 23 и молибденовым экраном 21, в котором для наблюдения за образцом выполнено прямоугольное окно 10 X 40 мм. Передвигая с помощью ходового винта 24 кварцевое стекло относительно отверстия в экране, можно удалить с поля зрения участок стекла с осадком конденсата и заменить его чистым.

Развитие тепловой микроскопии и особенно необходимость повышения предельной температуры нагрева исследуемых образцов — все это потребовало создания специальных оптических систем с приспособлением для защиты смотрового стекла от осаждения конденсата испаряющихся частиц и с высокотемпературным микроскопом, снабженным объективами с большим рабочим расстоянием для исследования в видимой области спектра.

В зарубежных устройствах для тепловой микроскопии, например в показанной на рис. 37 высокотемпературной нагревательной камере «Ваку-терм» фирмы «Рейхерт» (Австрия), защита смотрового стекла 1 от осаждения на нем частиц, испаряющихся с поверхности образца 2, осуществляется при помощи тонких кварцевых стекол, набор которых находится в бункере 3 внутри вакуумной рабочей камеры. Рычажный механизм 4, управляемый расположенной снаружи камеры рукояткой, поочередно выталкивает из бункера по одному стеклу и устанавливает их вблизи смотрового стекла против зоны испарения. По мере осаждения конденсата защитное стекло заменяется следующим, выталкиваемым из бункера, и перемещается в стекло-сборник внутри вакуумной камеры.

Аналогичная система защиты смотрового стекла от осаждения конденсата применена на отечественных серийных установках для высокотемпе-

зуемой крышкой 4 и корпусом 5. Смотровое стекло 6 предохраняется от осаждения конденсата плоским металлическим неподвижным экраном 7; этот экран расположен параллельно плоскости смотрового стекла. Кроме того, внутри вакуумной камеры имеется кварцевое плоскопараллельное стекло 8. В экране 7 выполнено отверстие 9 размером 3x3 мм, расположенное по оси объектива 10 (в средней части образца). Кварцевое стекло 8 укреплено в зубчатой обойме 11, поддерживаемой роликами 12, вращающейся вокруг оси исполнительного механизма 13 типа ПР-1. Вал исполнительного механизма совершает 2 об/мин и соединен через конические шестерни 14 (с отношением 1 : 1) с коническим вакуумным уплотнением 15 в крышке вакуумной камеры. На оси конуса вакуумного уплотнения укреплены косозубая цилиндрическая шестерня 16 и цилиндрическая шестерня 17. Первая из них через аналогичную косозубую шестерню 18 приводит во вращение червячный винт 19, осуществляющий перемещение описываемого приспособления параллельно плоскости смотрового стекла 6 по металлической рамке 20 (при помощи прикрепленной к ней гайки 21). Четыре направляющие 22 служат для фиксирования положения рамки 20. Шестерня 17 через промежуточные

камере устройство для защиты смотрового стекла от осаждения конденсата и, в-третьих, расширить экспериментальные возможности установки для тепловой микроскопии по диапазону рабочих температур, видам нагружения и т. д.

Между объективом и образцом расположены смотровое кварцевое стекло 23 и сменное стекло 24 устройства для защиты смотрового стекла от осаждения конденсата частиц, испаряющихся с поверхности образца.

Устройство для изучения микроструктуры исследуемого образца. Для наблюдения и фотографирования микроструктуры образцов непосредственно в процессе испытания!на усталость применен металлографический микроскоп 4 (см. рис. 80) типа МВТ с объективом МИМ-13-СО, имеющим рабочее расстояние 59,22 мм и апертуру 0,27. В крышке камеры находится смотровое плоскопараллельное стекло 19 диаметром 50 мм и толщиной 2 мм. Для фотографирования микроструктуры используются микрофотонасадки МФН-8 или МФН-12, а для киносъемки предназначена кинокамера типа КСР-1М. Для защиты смотрового стекла 19 от перегрева :в моменты, когда не производится наблюдения за микроструктурой образца, предусмотрена подвижная шторка, управление которой осуществляется через рычажное устройство электромагнитным толкателем. От осаждения конденсата испаряющихся с поверхности образца частиц смотровое стекло 19 защищено плоскопараллельными кварцевыми стеклами, перемещаемыми по лотку, в котором имеется смотровое отверстие. Стекла

Все установки для изучения структуры при низких температурах различаются по способу защиты смотрового стекла или фронтальной линзы объектива от осаждения конденсата влаги. Чтобы предупредить осаждение конденсата, используют: а) влагопоглотители; б) форвакуум; в) высокий вакуум; г) низкозамерзающие прозрачные жидкости.

при низких температурах. В этой камере для защиты смотрового стекла от осаждения конденсата использовали сравнительно высокий вакуум; образец размещался на верхней торцовой поверхности хладопровода, нижний конец которого погружался в сосуд Дьюара, наполненный жидким азотом.

Для защиты смотрового стекла от осаждения конденсата испаряющихся с поверхности образца веществ обычно используют набор тонких кварцевых стекол, которые при помощи специальных приспособлений перемещаются внутри вакуумной камеры против смотрового стекла. Испарение с поверхности образцов можно устранить путем нагрева в атмбсфере инертных газов. Однако недостатком этого метода является необходимость тщательной очистки газов от примесей кислорода, паров воды и других веществ во избежание окисления и загрязнения поверхности.