АКВА Композит — Краткий обзор химических веществ-поглотителей растворенного кислорода

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:

2 Na2SO3 O2  = 2Na2SO4

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:

Na2SO3 H2O → SO2 2 NaOH

4 Na2SO3 2 H2O → H2S 2 NaOH 3 Na2SO4

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. 

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:

N2H4 O2 → 2 H2O N2

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:

2 N2H4 → 2 NH3 N2 H2

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.

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

Метилэтилкетоксим (MEKO)

Это летучий поглотитель кислорода, который реагирует с кислородом с образованием метилэтилкетона, оксида азота и воды.

 2 H3C(C=N-OH) CH2CH3 O2 → 2 H3C (C=O) CH2 CH2 N2O H2O

На 1 часть кислорода требуется 5,4 частей метилэтилкетоксима. MEKO обладает пассивирующими свойствами

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.

Сравнительная таблица эффективности поглотителей кислорода

Сравнение токсичности реагентов для поглощения кислорода

Таким образом, самым токсичным является гидразин, а самым безопасным — МЕКО, на втором месте находится диэтилгидроксиламин, превосходящий по безопасности карбогидразид и эриторбат.

Скорость связывания кислорода различными реагентами

Наиболее быстро связывает кислород сульфит натрия, однако при его использовании увеличивается солесодержание воды, что может провоцировать коррозию. Поэтому предпочитительно использовать органические поглотители кислорода.