Прокофьева Г. Н., Сташенко Н. И., Йонел Н. В. Разработка технических моющих средств // Международный научный журнал "Интернаука". - 2019. - №10. https://doi.org/10.25313/2520-2057-2019-10-5064
Технические науки
УДК 066.648
Прокофьева Галина Николаевна
кандидат химических наук,
доцент кафедры технологии неорганических веществ,
водоочистки и общей химической технологии
Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Prokofyeva Galina
Candidate of Chemical Science, Associate Professor
National Technical University of Ukraine
«Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Сташенко Николай Иванович
кандидат технических наук, главный технолог
ООО «Комплексные очистительные устройства»
Steshenko Nicolay
Candidate of Technical Science
Ltd. «Complex Cleaning Devices»
Йонел Надежда Владимировна
магистр кафедры технологии неорганических веществ,
водоочистки и общей химической технологии
Национального технического университета Украины
«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Yonel Nadiia
Master of the
National Technical University of Ukraine
«Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ
DEVELOPMENT OF TECHNICAL DETERGENTS
Аннотация. Разработка технических моющих средств (ТМС) на основе ингредиентов полифункционального действия и их использование при очистке энергетического оборудования от загрязнений способствует увеличению его мощности, надежности, а также долговечности.
Ключевые слова: ТМС, осевой компрессор, газотурбинная установка, загрязнение, промывка, ПАВ.
Summary. The development of technical detergents (TS) based on multifunctional ingredients and their use in cleaning of power equipment from pollution contributes to the increase in its power, reliability, and durability.
Key words: TD, axial compressor, gas turbine unit, pollution, washing, surfactant.
Рациональное использование топливоэнергетических, сырьевых ресурсов, которое связано с одновременным решением экологических вопросов, относится к глобальным проблемам развития современных технологий в базовых отраслях промышленности.
В решении этих задач ведущая роль принадлежит увеличению коэффициентов использования оборудования, внедрение малоотходных и безотходных производств, оснащенных компрессорной техникой.
Активизация этих процессов может выводить из строя газотурбинные установки (ГТУ) и резко снижать производительность газовых магистралей. При этом основной причиной являться загрязнение лопаток компрессоров и газовых турбин с последующим их разрушением [1-3].
Для удаления загрязнений с элементом проточной части осевых компрессоров (ОК) методом влажной очистки требуются специальные технические моющие средства (ТМС), разработка и применение которых заслуживают особого внимания при эксплуатации энергетического оборудования.
Регулярная промывка ОК ГТУ дает возможность поддерживать максимально близко к проектному уровню технико-экономические и экологические показатели мощности, КПД, надежности, повышение эксплуатационных ресурсов, увеличение режимных сроков, а в некоторых случаях даже уменьшение количества газотурбинных агрегатов на магистральных газопроводах [4].
Основой всех технических моющих средств являются поверхностно-активные вещества (ПАВ), способствующие удалению разных видов загрязнений и предотвращающие повторное их осаждение на отмываемую поверхность в результате образования адсорбционых слоев на границах раздела жидкость-твердое. При разработке энергоэкономических технических моющих средств крайне важен правильный выбор ПАВ. eго концентрация, а также активных добавок, обеспечивающих требуемые функциональные свойства моющих композиции [5-8].
Моющее действие ТМС- одна из более важных и старых областей применения ПАВ. Механизм моющего действия сложен, включающий в себя ряд простых и сложных составляющих: смачивание, диспергирование, эмульгирование, образование защитных слоев суспензирование, пенообразование с одновременной флотацией связанных на твердой поверхности. процессов, загрязнений Известно. что моющее действие включает ряд процессов, связанных с адсорбцией ПАВ на поверхностях жидкости-жидкости (водный раствор ТМС- жидкое органическое загрязнение), жидкость-твердое (водный раствор ПАВ-твердая загрязнение и твердая очишаемая поверхность). жидкость-газ на поверхности пены).
При разработке энергоэкономических моющих средств осуществления моющего действия необходимо определить требуемое количество ПАВ в сочетании с активными добавками, повышающих моющее действие, исключающие коррозию обеспечивающие низкотемпературные условия применения [6; 8].
Для смачивания отмываемой поверхности (Sт), на которой создается адсорбционный слой ПАВ, необходимо Гт·Sт молей ПАВ, где Гт – концентрація ПАВ на отмываемой поверхности.
Для ємульгирований жидких загрязнений необходимо количество ПАВ, равное Гm·Sэ, где Гm – предельная адсорбция на поверхности образовавшихся каплях эмульсии, так как эмульсию стабилизируот только предельные адсорбционные слои: Sэ – поверхность всех капель эмульсии.
Для перевода в суспензию твердых загрязнений необходимо следующее количество ПАВ: Гc•Sc, где Гс – концентрация ПАВ на поверхности твердых загрязнений; Sc – общая поверхность образуемой из твердых загрязнений суспензии. Для образования пены необходимо ПАВ: Гm•Sn, где Гm – предельная адсорбция ПАВ, Sn – поверхность всех пузырьков пень, так как пену стабилизируют только предельные слои [7].
В объеме водной фазы Vв остается определенная концентрация ПАВ и Соб, так что в воде остается Соб Vв количество ПАВ.
Если процесс удаления загрязнений длится достаточно долго, то указанные поверхностные и объемные концентрации соответствуют равновесным, не во всех случаях равновесия достигается.
А если же оно достигается, минимальная концентрация Соб, должна быть равна Сm, т.е. концентрации, при которой достигается предельная адсорбция, так как эмульсии и пены стабилизируют только предельные адсорбционные слои.
С учетом изложенного для обеспечения процесса моющего действия необходимо следующее количество ПАВ:
P=Гт·Sт+Гт·Sa+Гс·Sc+Гm+Sn+Coб-Vв (1)
Наибольшую поверхностную активность проявляют ПАВ в системе жидкость-жидкость, поэтому адсорбция первую очередь происходит на межфазной поверхности жидких загрязнений с водным раствором ПАВ или ТМС на основе ПАВ с активными добавками.
Это подтверждается тем, что при промывке сильно загрязненных поверхностей пена не образуется, пока не будут удалены основные жидкие загрязнения.
По формуле установлены количества ПАВ для осуществления моющего действия (Сн) определяется начальная концентрация ПАВ в моющем растворе, которая необходима, так как:
Сн· Vв =Р (2)
где Vв - объем моющеего раствора задается условиями технологического режима.
Тогда Cн определяется по формуле [2]:
(3)
Формулы 1 и 2 могут служить основой для расчета количества компонентов в процессе моющего действия.
Таким образом, чтобы ПАВ было эффективным моющим агентом, необходимо, чтобы оно проявляло коллоидные свойства, было стабилизатором загрязнений в водной фазе, а количество ПАВ было достаточным для стабилизации загрязнений и покрытий отмываемой поверхности.
Необходимость в добавках, применение которых в малых концентрациях приводило бы к значительному повышению эффективности ТMC возникает довольно часто.
Нами предложен пример, с помощью которого в рецептурах ТМС-ВОУ, КПИ ТНВ удалось снизить количество ПАВ в 5-7 раз. Данный активный ингредиент увеличивает моющую способность ПАВ и совмещается с остальными компонентами рецептуры и сохраняет экологическую и токсикологическую безопасность [9; 10].
Разработанные ТМС по биологической разлагаемости составляют более 90%.
Промывка ОК ГТУ может осуществляться по определенной технологии на режимах частичной нагрузки ГТУ по безотходной технологи.
Выводы
Conclusions
Литература
