Кондиціонування води для ресурсоефективних екологічно безпечних водоциркуляційних систем

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorШаблій, Тетяна Олександрівна
dc.contributor.authorШуриберко, Марія Михайлівна
dc.date.accessioned2020-11-30T15:13:34Z
dc.date.available2020-11-30T15:13:34Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена вирішенню проблем зниження екологі- чної небезпеки при експлуатації водоциркуляційних систем у промисловості. Наявні розчинені у воді солі та гази викликають корозію металів та відкладання на стінках обладнання продуктів накипоутворення. Це, в свою чергу, призводить до суттєвих витрат на експлуатацію та ремонт обладнання, а також до збільшення об’ємів скиду продувочних вод у гідромережу і, відповідно, до збільшення об’ємів забору свіжої води. Для підвищення ефективності використання води у водоциркуляційних системах рекомендовано застосовувати інігібітори корозії та накипоутворення. Також для стабілізації води використовують редоксити на основі іонообмінних матеріалів, що забезпечують зниження корозійної агресивності води. У першому розділі описано сучасні методи кондиціонування води для водоциркуляційних систем. Для даних систем використовують процеси пом’якшення води за допомогою хімічних та фізико-хімічних методів, які мають свої переваги та недоліки. Наявність у воді солей кальцію та магнію викликає різні проблеми під час її використання у промислових потребах. Тому в процесах кондиціонування води застосовують стабілізатори накипоутворення. Для очищення металевих поверхонь від накипу використовують травильні розчини для зняття осадоутворень. Основні вимоги до таких композицій є їх висока ефективність, низька агресивність до корозії, нетоксичність та комплексна дія. Існує також проблема захисту обладнання від корозії, що контактує з високомінералізованими водами. В представленій роботі проведені дослідження щодо зменшення корозійної агресивності таких середовищ. Процеси корозійного руйнування обладнання та труб посилюються завдяки наявності у воді розчинених корозійно активних газів. В основному це наявний розчинений у воді кисень. Для нього характерний двоякий вплив на процеси корозії: як пасиватор – сприяє утворенню пасиваційної захисної плівки, та як активний деполяризатор – викликає посилення корозії. Для знекиснення води застосовують фізичні та хімічні методи. Найперспективнішим методом є застосування редокситів. У другому розділі дисертаційної роботи представлені об’єкти та методологія досліджень, що включає в себе опис, характеристику, фізико-хімічні властивості середовищ, матеріалів та реагентів, що використовувалися та представлені в наступних розділах дисертації. Об’єктами дослідження була водопровідна, артезіанська та натрій-катіонована вода, а також модельні розчини. У розділі описані методи дослідження стабілізації природної води, корозійних процесів, модифікування іонітів сполуками хімічних елементів змінної валентності та процеси знекиснення води на модифікованих сорбентах. Наведені методики для контролю фізико-хімічних процесів та визначення концентрацій речовин у воді. У третьому розділі роботи представлені результати розробки та оцінки ефективності інгібіторів корозії та накипоутворення для промислових водоциркуляційних систем. Розроблено нові інгібітори корозії і накипоутворення з використанням доступних реагентів, які забезпечують стабільність води по відношенню до осадковідкладення на рівні 95–100 % і високу ефективність захисту сталі від корозії в аерованих середовищах на рівні 90–98 %. По ефективності вони не поступаються кращим із відомих стабілізаторів накипоутворення – оксиетилендифосфоновій та нітрилотриметилфосфоновій кислотам, як в прісних, так і в мінералізованих середовищах в широкому діапазоні температур. Показано, що всі композиції травильних розчинів, які створені на основі соляної, сірчаної, фосфорної кислот в присутності уротропіну або уротропіну з тіокарбамідом, мають більшу корозійну агресивність, ніж водопровідна вода. Найменшою корозійною агресивністю серед розглянутих варіантів характеризується композиція Р-29, яка створена на основі ортофосфорної кислоти і застосовується в якості реагента для зняття продуктів накипоутворення – карбонатів та сульфатів кальцію. Доведено, що розчинність карбонату кальцію і сульфату кальцію суттєво відрізняються. Найбільшу розчинність по сульфату кальцію серед розглянутих кислот має соляна кислота. Незважаючи на меншу розчинність сульфату кальцію у фосфонових кислотах у порівнянні з соляною кислотою, їх використання для відмивання обладнання є доцільним, так як дані сполуки є ефективними стабілізаторами накипоутворення та інгібіторами корозії металу. Проведено оцінку ефективності використання розробленої композиції Р-33 в якості стабілізатора накипоутворення для високомінералізованих вод. Здійснено дослідно-промислові випробування інгібітора солевідкладення Р-33 для захисту обладнання ГЗНГ№3 (ГЗ-3) та ГТУ-3 «Струтин» НГВУ «Долинанафтогаз». Рекомендовано промислове впровадження суміші Р-33 для захисту трубопроводів та обладнання на «Долинанафтогаз». Визначено корозійну агресивність композицій різного водно-нафто-мінерального складу. Показано, що мінералізовані водні розчини є більш корозійно агресивними, аніж їх композиції з нафтою. Виявлено, що інгібітор на основі алкілімідазоліну забезпечує високу ефективність захисту сталі від корозії у мінералізованих водно-нафтових емульсіях при температурах від 30 °С до 80 °С. Встановлено, що інгібітори на основі алкілімідазоліну у водно-органічних емульсіях на основі мінералізованої води та петролейного ефіру ефективні лише за невисоких температур. У четвертому розділі дисертаційної роботи представлені результати розробки нових систем знекиснення води для теплоенергетичних установок. Наведено преваги та недоліки редокситів у Fe 2+ -формі та Na -формі, модифікованого Fe(OH) , у процесах знекиснення води. Показано, що модифіковані катіоніти КУ-2-8 та Dowex Mac-3 у Fe 2 2+ -формі характеризуються великою відновлювальною здатністю. При збільшенні мінералізації води це супроводжується вимиванням іонів заліза з іоніту, що в свою чергу суттєво ускладнює процес регенерації редокситу. Показано, що сорбція сульфіт-аніонів на високоосновних аніонітах в сольовій формі залежить від концентрації розчину сульфіту натрію. Встановлено, що при обробці в динамічних умовах слабокислотних аніонітів в сольовій та основній формі розчинами сульфіту та бісульфіту натрію ємність по сульфітах зростає із підвищенням концентрації розчинів. Визначено ємність аніоніту АВ-17-8 по сульфіт-аніонах із розчинів метабісульфіту натрію. Показано, що сорбційна ємність не залежить від форми аніоніту, а визначається вихідною концентрацією метабісульфіту натрію. Проведено йодометричну оцінку відновлювальної здатності аніоніту АВ-17-8 в залежності від його форми при модифікуванні метабісульфітом натрію та відмічено високі значення за всіх умов. Визначено вплив аніонів, розчинених у воді, що знекиснюється, на аніоніти в сульфітній формі. Показано, що сульфати та хлориди певною мірою вилучаються із води з частковою, інколи із незначною десорбцією сульфіт-аніонів. Визначено ефективність одностадійного знекиснення води за допомогою редокситу МЗ. Показано, що двохступенева стабілізаційна обробка, яка включає в себе знекиснення води та її подальше натрій-катіонування, є більш ефективною. Встановлено, що при використанні пом’якшеної води ефективність знекиснення води на фільтрі, заповненому редокситом та катіонообмінному фільтрі в Na + -формі зростає, як і ефективність вилучення іонів заліза. Досліджено вплив швидкості фільтрування на процеси знекиснення води та видалення з неї іонів заліза. Показано зворотню лінійну залежність ефективності видалення сполук від швидкості фільтрування. На основі отриманих результатів досліджень було розроблено принципову технологічну схему установки знекиснення води для виробництва пари та мереж теплопостачання. Представлена схема дозволяє отримати повністю знекиснену демінералізовану воду. Також вона передбачає переробку всіх рідких відходів у продукцію, яка може бути використаною в цій же технології.uk
dc.format.page225 с.uk
dc.identifier.citationШуриберко, М. М. Кондиціонування води для ресурсоефективних екологічно безпечних водоциркуляційних систем : дис. … д-ра філософії : 101 – екологія / Шуриберко Марія Михайлівна. – Київ, 2020. – 225 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/37766
dc.language.isoukuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectзнекиснення водиuk
dc.subjectкондиціонування водиuk
dc.subjectстабілізація водиuk
dc.subjectводоциркуляційні системиuk
dc.subjectредокситuk
dc.subjectінгібітори корозії та накопоутворенняuk
dc.subject.udc504.062.2; 628.128.3; 628.164uk
dc.titleКондиціонування води для ресурсоефективних екологічно безпечних водоциркуляційних системuk
dc.typeThesis Doctoraluk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Shuryberko_dys.pdf
Розмір:
4.67 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Дисертації (ЕТРП)
Дисертації (вільний доступ)