1. Сульфит натрия Na2SO3
Сульфит натрия является одним из самых доступных по цене и наиболее активным химическим реагентом, использующимся в качестве поглотителя кислорода.
При взаимодействии сульфита натрия с растворенным кислородом образуется сульфат натрия, который накапливается, повышая солесодержание в котле:
Таким образом, при высоких значениях давления или других критических условиях эксплуатации котлов, где повышенное солесодержание нежелательно, применять сульфит натрия не рекомендуется!
Из химической реакции следует, что примерно на 8 частей сульфита натрия приходится 1 часть растворенного кислорода. При этом поддерживается концентрация сульфитов на уровне до 20 мг/л в котле.
При давлении выше 41 бар сульфит подвергается термическому разложению с образованием диоксида серы или сульфида серы:
Оба этих газа, являясь коррозионноактивными, улетают вместе с паром из котла, понижая при этом значение pH пара и конденсата и вызывая при этом, угрозу возникновения коррозии в системе.
Таким образом, сульфит натрия эффективно связывает растворенный кислород, но не является летучим с паром реагентом, то есть, не обеспечивает защиту паро-конденсатного контура и не способствует переходу гематита в магнетит, то есть не обладает пассивирующими свойствами.
2. Гидразин N2H4
Наиболее часто для котлов высокого давления в качестве реагента для связывания растворенного кислорода применяют гидразин и катализированный гидразин.
Гидразин не образует коррозионноактивных газов при высоких температурах и давлениях, и взаимодествует с кислородом с образованием азота и воды:
Из химической реакции следует, что примерно 1 часть гидразина связывает 1 часть растворенного кислорода. На практике применяют 100% избыток гидразина. При этом поддерживается концентрация гидразина на уровне 1 мг/л в котле.
Гидразин не повышает солесодержание в котловой воде, снижая при этом количество продувочной воды. Также, гидразин образует защитную пленку из магнетита на поверхности трубопроводов и в барабане котла, то есть способствует пассивации. Однако, применение гидразина имеет ряд недостатков.
Во-первых, гидразин не является летучим с паром соединением, поэтому он не защищает весь паро-конденсатный контур от коррозии. При температурах выше 205ºС гидразин разлагается на аммиак, который улетает с паром, и в присутствии кислорода способствует развитию коррозии меди:
Во-вторых, гидразин обладает канцерогенными свойствами и является опасным химическим соединением. Гидразин и его водные растворы сильно ядовиты, раздражают слизистые оболочки, глаза и дыхательные пути, поражают центральную нервную систему и печень. При попадании гидразина на кожу требуется немедленная ее обработка водой или слабым раствором кислот. У гидразина очень низкий ПДК 0,1 мг/г 3 .
3. Карбогидразид
Карбогидразид – это летучий поглотитель кислорода, который не увеличивает солесодержание в системе, эффективно связывает растворенный кислород при низких температурах и давлениях и обеспечивает пассивацию металлических поверхностей.
Карбогидразид при температурах выше 180ºС может разлагаться до гидразина.
Реакция взаимодействия карбогидразида с кислородом:
Теоретически, для связывания одной части кислорода необходимо примерно 1,4 частей карбогидразида. Следует отметить, что при взаимодействии карбогидразида с кислородом образуется углекислый газ, при растворении которого в конденсате получается угольная кислота, которая и вызывает коррозию в возвратных линиях трубопроводов. Карбогидразид не применяется на пищевых производствах, где пар непосредственно контактирует с пищей.
4. Эриторбат
Эриторбат считается безопасным химическим веществом, разрешенным к применению на пищевых производствах. Эриторбиновая кислота нелетучая, она остается в котле, и не улетает вместе с паром
5. Метилэтилкетоксим (MEKO)
Это летучий поглотитель кислорода, который реагирует с кислородом с образованием метилэтилкетона, оксида азота и воды.
На 1 часть кислорода требуется 5,4 частей метилэтилкетоксима. MEKO обладает пассивирующими свойствами
6. Гидрохинон
Гидрохинон чаще применяют совместно с поглотителями кислорода в качестве катализатора реакции с кислородом.
Но и сам по себе, гидрохинон способен снизить концентрацию растворенного кислорода до уровня 1-2 мкг/л. Он реагирует с кислородом до образования бензохинона.
На связывание 1 части кислорода необходимо, теоретически, 6,9 частей гидрохинона. Гидрохинон эффективно связывает растворенный кислород при низких температурах котловой воды и низких давлениях. Он летуч при высоких давлениях, при этом он не разлагается до аммиака, поэтому его можно применять в системах, содержащих медные конструкционные материалы.
7. Диэтилгидроксиламин (DEHA)
Летучий, обладающий свойствами пассиватора, поглотитель кислорода, который взаимодествует с кислородом по следующей реакции:
4 (CH3CH2)2 NOH + 9O2 → 8 CH3 COOH + 2 N2 + 14 H20
Теоретически, 1,24 части DEHA требуется для связывания 1 части кислорода, но на практике используют 3 части DEHA для поглощения 1 части кислорода.
Диэтилгидрокисламин имеет ряд преимуществ перед другими поглотителями кислорода. Он обладает более высоким значением летучести и металл-пассивирующими свойствами, чем сульфит, гидразин и эритробат. DEHA безопаснее, чем гидразин. Его требуется меньшие количества, чем эритробата и метилэтилкетоксима для связывания кислорода. По сравнению с другими реагентами для связывания кислорода, скорость реакции DEHA с кислородом значительно выше.
Катализированный сульфит натрия является одним из самых эффективных поглотителей кислорода при применении его в системах с низкими значениями давления. В то время как для систем с высоким давлением, лучшим является диэтилгидроксиламин.
Уже при 21ºС и при pH 8,5 DEHA снижает концентрацию растворенного кислорода с 9 до 4 мг/л за 10 минут, в том время как, карбогидразид, катализированный гидрохиноном, и эриторбат снизят содержание кислорода всего до 7 мг/л.
За 30 минут DEHA снизит концентрацию растворенного кислорода до 1 мг/л, в то время как другие поглотители – только до 6 мг/л.
Диэтилгидроксиламин способствует формированию прочной магнетитовой пленки, предохраняющей от коррозии стальные поверхности элементов оборудования и защищающий таким образом весь паро-конденсатный контур.
DEHA находит широкое применение при замене гидразингидратной обработки воды в котлах высокого давления.
Сравнительная таблица эффективности поглотителей кислорода
Поглотитель кислорода
Летучесть
Пассивирующие свойства
Увеличение солесодержания
Токсичность
Количество поглотителя для связывания 1 части O2
Источник
Абсорбция
Абсорбция, явление поглощения газов жидкими или твердыми веществами. Степень Абсорбции газов жидкостями зависит от природы обоих веществ; она увеличивается с понижением температуры и в очень значительной степени зависит от давления газа. Так, 1 литр воды при 15° Ц. поглощает всегда 1 литр углекислоты, под каким бы давлением последняя ни находилась; но так как, по закону Бойля-Мариотта, количество газа, занимающие один и тот же объем, растет пропорционально давлению, то и весовое количество углекислоты, поглощаемое 1 литром воды, пропорционально давлению газа (при той же температуре его) — закон Генри. 1 объем воды поглощает при 15° Ц. 727 объемов аммиака, 450 объемов хлористоводородного газа, 43,5 — сернистой кислоты, 3,25 — сернистого водорода, 1 — углекислоты, 0,03 — кислорода, 0,014 — азота. Наименьшей растворимостью в воде обладает гелий (0,0073 объема в об. воды при 18° Ц.). 1 объем алкоголя поглощает 3,2 объема углекислоты. Числа эти, отнесенные к 1 объему поглощающей жидкости, называются коэффициентами Абсорбции. Из смеси газов жидкость поглощает такое количество каждого газа, которое соответствует давлению, какое он бы имел, если бы один занимал весь объем смеси (закон Дальтона). Так, количество поглощаемой углекислоты не возрастет, если в занимаемое ею над водой пространство ввести другой газ, например, атмосферный воздух. Поглощение углекислоты океанической водой является обстоятельством, регулирующим содержание ее в атмосфере. Между прочим найдено, что над океанами воздух содержит меньше углекислого газа, чем над сушей. Как известно, 100 объемов воздуха содержат в себе 21 объем кислорода и 78 объемов азота; если бы коэффициенты абсорбции обоих этих газов были равны, то поглощенный водой воздух не изменял бы обычной пропорции своих составных частей; но так как коэффициент Абсорбции кислорода больше, чем азота, то поглощенный водой воздух богаче кислородом, чем атмосферный, — в нем 35 процентов по объему кислорода и 64 — азота. Это обстоятельство имеет свое значение для жизни снабженных жабрами водяных животных, которые дышат поглощенным водой воздухом. Вода поглощает при 0° — 1,8 объема углекислоты, при 15°, как указано, — 1 объем, при 20° — 0,9 объема; поэтому при нагревании воды часть газа, поглощаемого жидкостью, уходить, и кипячением можно совершенно удалить большинство поглощенных жидкостью газов. Наоборот, некоторые металлы, как серебро и медь, которые в расплавленном состоянии поглощают кислород воздуха, при охлаждении выделяют его, причем быстро выделяющиеся частички газа отчасти разбрызгивают жидкий еще металл тончайшими каплями. Твердые металлы так же обладают способностью поглощать газы и удерживать их в этом состоянии. Так, 1 объем металла палладия может поглотить до 1.000 объемов водорода. Платина, железо и другие металлы в калильном жару поглощают водород, а железо легко поглощает так же окись углерода, CO; газы эти удерживаются затем и при обычной температуре. Этого рода явления называются окклюзией. — Вообще, все твердые вещества в известной степени обладают способностью сгущать на своей поверхности окружающие их газы; каждое тело, находящееся на воздухе или в атмосфере другого газа, покрывается на своей поверхности слоем сгущенного газа, который тесно прилипает к телу и может быть удален лишь после тщательной чистки спиртом, угольным порошком и т.п. Этот особый вид Абсорбции (т. наз. адсорбция) зависит от величины поверхности поглощающего вещества и особенно заметно проявляется в пористых веществах (древесном угле), так как стенки бесчисленных пор образуют громадную поверхность поглощения. 1 объем древесного угля поглощает при 0° 18 объемов кислорода, при 185° (температура жидкого воздуха) — 230 объемов. Так как поглощаемый при этом газ сгущается, то выделяется тепло, которое может поднять температуру до самовоспламенения. — Ср. газы.
- Энциклопедический словарь Гранат. Том 1/Изд. 7, совершенно переработанное, под редакцией проф. Железнова В.Я., Ковалевского М.М., Муромцева С.А., Тимирязева К.А.- Москва: Главная контора Т-ва ‘Бр. А. и И. Гранатъ и Ко’ — 1910.
Источник
Абсорбция (поглощение газов)
Абсорбция, явление поглощения газов жидкими или твердыми веществами. Степень абсорбции газов жидкостями зависит от природы обоих веществ; она увеличивается с понижением температуры и в очень значительной степени зависит от давления газа. Так, 1 литр воды при 15°С поглощает всегда 1 литр углекислоты, под каким бы давлением последняя ни находилась; но так как, по закону Бойля-Мариотта, количества газа, занимающие один и тот же объем, растут пропорционально давлению, то и весовое количество углекислоты, поглощаемое 1 литром воды, пропорционально давлению газа (при той же температуре его) — закон Генри. 1 объем воды поглощает при 15°С 727 объемов аммиака, 450 объемов хлористоводородного газа, 43,5 —сернистой кислоты, 3,25 — сернистого водорода, 1 — углекислоты, 0,03 — кислорода, 0,014 — азота. Наименьшей растворимостью в воде обладает гелий (0,0073 объема в 1 объеме воды при 18°С). 1 объем алкоголя поглощает 3,2 объема углекислоты. Числа эти, отнесенные к 1 объему поглощающей жидкости, называются коэффициентами абсорбции. Из смеси газов жидкость поглощает такое количество каждого газа, которые соответствует давлению, какое он бы имел, если бы один занимал весь объем смеси (закон Дальтона). Так, количество поглощаемой углекислоты не возрастет, если в занимаемое ею над водой пространство ввести другой газ, например, атмосферный воздух. Поглощение углекислоты океанической водой является обстоятельством, регулирующим содержание ее в атмосфере.
Между прочим, найдено, что над океанами воздух содержит меньше углекислого газа, чем над сушей. Как известно, 100 объемов воздуха содержат в себе 21 объем кислорода и 78 объемов азота; если бы коэффициенты абсорбции обоих этих газов были равны, то поглощенный водой воздух не изменял бы обычной пропорции своих составных частей; но так как коэффициент абсорбции кислорода больше, чем азота, то поглощенный водой воздух богаче кислородом, чем атмосферный, — в нем 35 процентов по объему кислорода и 64 — азота. Это обстоятельство имеет свое значение для жизни снабженных жабрами водяных животных, которые дышат поглощенным водой воздухом. Вода поглощает при 0° — 1,8 объема углекислоты, при 15°, как указано, — 1 объем, при 20° — 0,9 объема; поэтому при нагревании воды часть газа, поглощаемого жидкостью, уходит, и кипячением можно совершенно удалить большинство поглощенных жидкостью газов. Наоборот, некоторые металлы, как серебро и медь, которые в расплавленном состоянии поглощают кислород воздуха, при охлаждении выделяют его, причем быстро выделяющиеся частички газа отчасти разбрызгивают жидкий еще металл тончайшими каплями. Твердые металлы также обладают способностью поглощать газы и удерживать их в этом состоянии. Так, 1 объем металла палладия может поглотить до 1 000 объемов водорода.
Платина, железо и другие металлы в калильном жару поглощают водород, а железо легко поглощает также окись углерода, СО; газы эти удерживаются затем и при обычной температуре. Этого рода явления называются окклюзией.— Вообще, все твердые вещества в известной степени обладают способностью сгущать на своей поверхности окружающие их газы; каждое тело, находящееся на воздухе или в атмосфере другого газа, покрывается на своей поверхности слоем сгущенного газа, который тесно прилипает к телу и может быть удален лишь после тщательной чистки спиртом, угольным порошком и т.п. Этот особый вид абсорбции (так называемая адсорбция) зависит от величины поверхности поглощающего вещества и особенно заметно проявляется в пористых веществах (древесном угле), так как стенки бесчисленных пор образуют громадную поверхность поглощения. 1 объем древесного угля поглощает при 0° 18 объемов кислорода, при 185° (температура жидкого воздуха) — 230 объемов. Так как поглощаемый при этом газ сгущается, то выделяется тепло, которое может поднять температуру до самовоспламенения. — Средние газы.
Источник
