//нгибиторы накипеобразования Н П П «Макромер» в сахарном производстве В . Н . Т А Р А С О В , канд. хим. наук, Н . Ю . Е М Е Л Ь Я Н О В А , Т . В . Р У Д И Ч , С Ю . С Т Р Е Л Ь Н И К О В , В . С . Л Е Б Е Д Е В , канд. хим. Научно-производственное предприятие «Макромер», (4922) 21-53-74 Для повышения эффективно­ сти работы выпарных установок применяются ингибиторы наки­ пеобразования — это вещества, добавление которых в выпарива­ емый сок сахарного производства замедляет или исключает образо­ вание накипи. Наиболее перспективный спо­ соб предотвращения образования накипи — применение ингибито­ ров поликарбоксилатного типа, эффект действия которых осно­ вывается на адсорбции молекул ингибитора на поверхности кри­ сталлов осаждающегося вещества, в частности, например, карбоната кальция (рисунок). В результате этого они получают одинаковые заряды ингибирующих молекул, что приводит к дефлокуляции, изменению электрокинетическо­ го потенциала и, как следствие, к увеличению сил электростатиче­ ского отталкивания, во много раз превосходящих силы взаимного Полиэлектролит Поликарбоксилатный ингибитор накипи притяжения. Таким образом, ми­ крокристаллы карбоната кальция теряют способность к укрупнению и находятся в растворе в дисперс­ ном виде, не образуя осадков на поверхности нагрева. Структура, состав, молекуляр­ ная масса поликарбоксилатных антинакипинов существенно вли­ яют на эффективность ингибирования образования накипи. В НПП «Макромер» был раз­ работан и выпускается в про­ мышленном масштабе с 2006 г. поликарбоксилатный ингибитор накипи — Антинакипин С-10 (ТУ 2 4 5 8 - 3 7 6 - 1 0 4 8 8 0 5 7 - 2 0 0 6 ) . В 2012 г. после реконструкции, автомати­ зации производства и усовершен­ ствования технологии получения был разработан новый ингибитор накипеобразования марки «Реонол 40» на основе полиакриловых соединений с узким молекулярномассовым распределением (ММР) и освоен его промышленный вы­ Адсорбция молекул ингибитора на поверхности кристаллов (например, карбоната кальция) наук пуск. Основные физико-химиче­ ские показатели Антинакипина С-10 и Реонола 4 0 представлены в табл. 1. Для эффективного процесса вы­ паривания требуется 20—30 г инги­ битора накипеобразования на 1 т свеклы в зависимости от исходной жесткости сатурационного сока и времени пребывания его в выпар­ ном аппарате. Для лучшего рас­ пределения антинакипина в соке желательно применять разбав­ ленные конденсатом его 6 % - или 10%-ные растворы. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ПОЛИКАРБОКСИЛАТНЫХ АНТИНАКИПИНОВ Эффективность действия пре­ паратов оценивали по резуль­ татам определения диспергиру­ ющей и комплексообразующей способности. Результаты лабора­ торных испытаний эффективно­ сти действия Антинакипина С-10 Микрокристаллы карбоната кальция теряют способность к укрупнению за счет взаимного отталкивания одинаково заряженных кристаллов о Механизм действия ингибиторов накипеобразования № 6 . 2013 САХАР 65 лет на службе отрасли и Реонола 4 0 представлены в табл. 2. Сравнительные испытания в лабораторных условиях показа­ ли, что Реонол 4 0 обладает бо­ лее высокой диспергирующей и комплексообразующей способ­ ностью, чем Антинакипин С-10. Эффективность диспергирования определяется как отнощение кон­ центрации солей кальция после и до нагревания дисперсионной си­ стемы: Эф,% = - ^ 1 0 0 , ч где С, — начальная концентра­ ция оксида кальция в соке 11 сату­ рации, мг/л; — конечная концентрация ок­ сида кальция в соке I I сатурации, мг/л; т — масса осадка, мг; 1^| — объем сока, л. Чем выще эффективность дис­ пергирования у ингибиторов на­ кипеобразования, тем больще со­ лей кальция останется в соке. Как видно из табл. 2 , Реонол 4 0 и Ан­ тинакипин С-10 имеют высокую диспергирующую способность со­ ответственно 93,5 и 9 2 , 8 % . Поликарбоксилатные антинакипины являются полиэлектро­ литами с комплексообразующими группами, способными образовы­ вать устойчивые водорастворимые хелатные комплексные соедине­ ния с катионами металлов (Са^^, М §2^, Ре^^ и т.д.). Чем большее ко­ личество ионов металла участвует в образовании устойчивых ком­ плексов с 1 г поликарбоксилат­ ного реагента, тем выше его комплексообразующая способность. Таблица 1. Основные физико-химические показатели Антинакипина С-10 и Реонола 40 Антинакипин С-10 Реонол 4 0 Показатель Жидкость от светло-желтого до коричневого Внешний вид цвета без механических примесей Плотность при 25"С, г/см\ 1,270±0,002 1,265-1,270 в пределах Показатель активности 6,5-7,5 водородных ионов (рН), 6,5-7,5 ед. рН, в пределах Вязкость кинематическая 100-200 200-300 при 25°С, мм-/с, в пределах Таблица 2. Сводная таблица эффективности действия антинакипинов Диспергирующая Комплексообразующая способность Ингибитор связывать кальций, мг СаСО,/г накипи способность, % 334,7 Реонол 4 0 93,5 92,8 314,9 Атинакипин С-10 лет на службе отрасли 66 САХАР № 6 . 2013 Способность связывать катионы кальция ингибиторами накипе­ образования определяли по стан­ дартному методу, сущность ко­ торого заключается в титровании водного раствора антинакипина в присутствии карбонат-ионов раствором ацетата кальция. Из табл. 2 видно, что наиболее высо­ кая комплексообразующая спо­ собность — у Реонола 4 0 по срав­ нению с Антинакипином С-10: соответственно 334,7 и 314,9 мг СаСО, /г антинакипина. Известно, что состав накипи зависит от химического состава сахарной свеклы, способа полу­ чения и схемы очистки диффузи­ онного сока, а также от состава и свойств применяемых технологи­ ческих средств. Накипь состоит, преимуще­ ственно, из карбоната кальция и некоторого количества карбона­ та магния, солей кальция таких кислот, как серная, сернистая, щавелевая, кремниевая и незначи­ тельного количества органических соединений. Обычно в I корпусе выпарной установки осаждается в основном карбонат кальция; во I I корпусе к карбонату кальция добавляются сульфат, сульфит и иногда оксалат кальция; оксалаты составляют основную часть наки­ пи в I I I и I V корпусах; соли крем­ ниевой кислоты отлагаются на поверхностях I I и I I I корпусов. С целью эффективного регули­ рования и устранения образую­ щейся накипи на выпарных ап­ паратах в НПП «Макромер» были разработаны активаторы удаления накипи в процессе выпарки сахар­ ного сиропа: Активатор К10 и Ак­ тиватор С-11. Активатор К10 представляет со­ бой 25%-ный водный раствор сме­ си солей поликарбоновых кислот. Эффективен при удалении карбо­ натной, сульфатной накипи. Активатор С-11 - 50%-ный вод­ ный раствор солей гидроксикарбоновых кислот. Эффективен при удалении оксалатной накипи. Активатор К10 и Активатор С-11 не горючи, пожаро-взрывобезопасны, некумулятивны, не оказывают влияние на органолептические свойства воды и биохи­ мическое потребление кислорода. Препараты малоопасны ( 4 класс опасности, ГОСТ 12.1.007-76). Для повыщения эффективности поликарбоксилатного ингибитора накипеобразования рекомендует­ ся вводить: — добавку Активатора К10 в антинакипин путем разбавления в следующем соотношении: антинакипин : конденсат: Акти­ ватор К10 = 100 : 300 : 2,5 об./об.; — добавку Активатора С-II в антинакипин путем разбавления в следующем соотношении: антинакипин : конденсат: Акти­ ватор С-11 = 100 : 300 : (4,0 - 5,0) об./об. Ингибиторы накипеобразова­ ния с добавкой активаторов об­ ладают повышенной эффектив­ ностью за счет комбинированно­ го (синергетического) действия компонентов ингибирующих об­ разование кристаллов солей каль­ ция при упаривании сахарного сиропа.