重新使用清潔溶液的方法
【專利說明】重新使用清潔溶液的方法
[0001]交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求題目均為“Methods Of Reusing A Cleaning Solut1n” 的、分別于2012年7月26日和27日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/676，168和61/676，481的優(yōu)先權(quán)，其各自的全部內(nèi)容經(jīng)此弓I用并入本文。
[0003]發(fā)明背景
[0004]1.
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明總體涉及從容器如鍋爐、熱交換器和蒸汽發(fā)生器中溶解和去除沉積物的方法，特別涉及與熱電廠中的容器相關(guān)的此類方法。
[0006]2.現(xiàn)有技術(shù)描述
[0007]授予Varrin等人的美國專利號(hào)6，740，168、7，344，602和7，857，911以及授予Frenier的6，521，028公開了從熱電廠的容器如核電站蒸汽發(fā)生器中溶解和去除沉積物的各種方法。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施方案的概述
[0009]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了用于容器如鍋爐、熱交換器和蒸汽發(fā)生器(例如核蒸汽發(fā)生器，SG)的清潔溶液的重構(gòu)/重配以及重新使用的方法，該清潔溶液可以使用而無論待重新使用的溶液中是否存在還原劑、溶解的金屬、消泡劑、腐蝕抑制劑和/或表面活性劑的初始濃度。
[0010]這些實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)促進(jìn)了以降低的廢物量和減少的清潔時(shí)間提高沉積物去除。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案導(dǎo)致減少了的被清潔的容器部件的腐蝕。
[0011]這些實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)與用于常規(guī)鍋爐和SG清潔方法的設(shè)備兼容。
[0012]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可用于促進(jìn)清潔溶液在采用不同化學(xué)方法的后繼清潔步驟中的重新配制和重新使用，所述不同的化學(xué)方法采用不同的溶解機(jī)理(例如，在化學(xué)調(diào)節(jié)和重新配制后，重新使用氧化鐵去除溶液作為后繼的銅去除溶液)。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可用于促進(jìn)清潔溶液在采用相同化學(xué)方法的后繼清潔步驟中的重新使用(例如，在按需重建還原條件并添加額外的活性成分或水后，在后繼氧化鐵去除步驟中重新使用氧化鐵去除溶液)。
[0014]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案描述在下文所附權(quán)利要求中。
[0015]本發(fā)明的各實(shí)施方案的這些和其它方面，以及操作方法和結(jié)構(gòu)的相關(guān)元素的功能和部件的組合和制造的經(jīng)濟(jì)性，將在考慮下面的說明和所附權(quán)利要求(所有這些形成本說明書的一部分)時(shí)變得更為明顯。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中任一實(shí)施方案中描述的特征也可以在其它實(shí)施方案中使用。如在說明書和在權(quán)利要求書中所用的那樣，單數(shù)形式“(a，an)一個(gè)”、“一種”和“該(the)”包括復(fù)數(shù)對(duì)象，除非上下文另有明確說明。
[0016]本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的詳細(xì)描述
[0017]含有螯合劑和絡(luò)合劑如乙二胺四乙酸、草酸等等的清潔溶液用于清潔工業(yè)熱交換器如化石燃料鍋爐和核蒸汽發(fā)生器(SG)以及其它工業(yè)設(shè)備。具體而言，這些清潔溶液用于溶解和除去雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在進(jìn)料水中輸送至該鍋爐/SG并因正常操作過程中在鍋爐/SG的二次側(cè)上發(fā)生的沸騰而累積。取決于這些雜質(zhì)的性質(zhì)，在給定的清潔方法中可能需要具有不同化學(xué)原理的幾種不同溶劑。例如，氧化性條件和提高的溶劑PH值通常用于促進(jìn)金屬銅沉積物的溶解，而還原條件和較低的pH值通常用于溶解氧化鐵沉積物如磁鐵礦。
[0018]在核SG中使用的氧化鐵去除溶液通常還含有還原劑如肼、抗壞血酸或草酸鐵等等，并還可能含有腐蝕抑制劑、消泡劑和/或表面活性劑。在化石燃料鍋爐中有時(shí)不需要還原劑，因?yàn)檠趸F沉積物通常存在于碳鋼表面上，下方的基底金屬的氧化通常提供必要水平的局部電子轉(zhuǎn)移以促進(jìn)磁鐵礦沉積物的還原性溶解，而不需要在清潔溶液本身中使用化學(xué)還原劑。
[0019]本文中提及的所有百分比指的是重量百分比，除非另行說明。但是，可以定義當(dāng)量摩爾百分比。因?yàn)樘囟ǖ尿蟿┖颓鍧崉┍憩F(xiàn)出不同的分子量，通?？梢栽诩俣?:1的與沉積物物質(zhì)的螯合/絡(luò)合摩爾基礎(chǔ)上進(jìn)行候選清潔劑的能力的一對(duì)一比較，這對(duì)于大多數(shù)清潔劑如EDTA、NTA、HEDTA是合理的，但是對(duì)于其它清潔劑如草酸則不一定是這樣。本文中的討論基于重量百分比以與工業(yè)化學(xué)清潔相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)中的通用記法保持一致。
[0020]對(duì)于數(shù)值，術(shù)語“約”和“通?！敝傅氖窃谧畹陀行挝坏?0%以內(nèi)，除非另行特殊說明。由此，例如，“約0.1”指的是0.09至0.11。
[0021]在許多情況下，該螯合劑與絡(luò)合劑以I重量％至20重量％的濃度使用，這遠(yuǎn)低于它們?cè)诤鍧嵢芤褐械娜芙舛?通常為約40重量％，但是可能更高或更低，取決于使用的確切的螯合劑或絡(luò)合劑)。這樣，附加的螯合劑或絡(luò)合劑可以在該清潔過程中直接加入到該鍋爐/SG中以促進(jìn)額外的沉積物去除。此類添加可以作為相同清潔步驟的部分接續(xù)來進(jìn)行(例如在氧化鐵去除步驟完成時(shí)注入的附加氧化鐵去除溶液)，或者可以與其它化學(xué)品的添加一起進(jìn)行以轉(zhuǎn)換為不同類型的清潔步驟(例如，在氧化鐵去除步驟完成時(shí)注入的銅去除化學(xué)品，隨后是氧化劑(例如過氧化氫或過硫酸銨)添加，或空氣或氧氣或臭氧鼓泡以建立氧化條件)。如上所述的連續(xù)化學(xué)添加優(yōu)選代替完全排空并用新鮮的清潔溶液再填充該鍋爐/SG，因?yàn)檫@種方法盡量減少了產(chǎn)生的液體廢物的體積和相關(guān)的廢料處置成本。
[0022]當(dāng)氧化鐵去除溶液中使用的和將要在銅去除溶液中消耗的還原劑的殘留濃度相對(duì)較低時(shí)，通常在鍋爐/SG中可以實(shí)現(xiàn)此類化學(xué)添加(包括在氧化鐵和銅去除化學(xué)之間的可能轉(zhuǎn)換)，如在美國專利6，740，168,7, 344，602和7，857，911中討論的稀釋清潔溶液的情況，或如美國專利6，521，028中公開的用于清潔化石燃料鍋爐的清潔溶液(其通常不包括還原劑)的情況。但是，隨著沉積物去除目標(biāo)水平提高，以這種方式重構(gòu)和重新使用清潔溶液變得越來越具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樵谘趸F去除步驟開始時(shí)這可需要更高濃度的還原劑，并因此在氧化鐵去除步驟結(jié)束時(shí)具有更高的殘余還原劑。這些更高能力的溶液通常還含有更高濃度的螯合劑/絡(luò)合劑和溶解的金屬，并還可能含有腐蝕抑制劑和/或消泡劑，這還使得后繼的化學(xué)添加進(jìn)一步復(fù)雜化，包括在氧化鐵與銅去除化學(xué)之間的可能轉(zhuǎn)換。
[0023]例如，為了實(shí)現(xiàn)提高的從核SG中除去氧化鐵沉積物，通常使用包含提高濃度的螯合劑/絡(luò)合劑(例如，超過約(或超過確切的)1%、2%、3%、5%和/或10%，1至40%、1至20%、小于40%和/或小于20% )和提高濃度的還原劑(超過約(或超過確切的)0.1%,0.2%、0.3%、0.5%和/或1.0%，0.1至10%和/或小于10% )的清潔溶液。此外，在清潔過程中，此類制劑通常使用消泡劑以減緩溶劑起泡，并使用腐蝕抑制劑以減緩腐蝕。原位地作為后繼銅去除溶液的來自氧化鐵去除步驟的耗盡的溶劑/液體廢料的重構(gòu)與重新使用對(duì)此類制劑通常是不可能的，原因如下:
[0024]?提高的殘留還原劑濃度抑制了后繼銅去除步驟過程中的銅去除。
[0025]籲提高的殘留還原劑濃度可導(dǎo)致在從還原條件(氧化鐵去除步驟過程中所需要的)向氧化條件(金屬銅去除步驟過程中所需的)的原位(即在該SG中)轉(zhuǎn)換過程中過度腐蝕SG中存在的碳鋼部件。
[0026]籲提高的螯合劑/絡(luò)合劑與溶解的金屬的濃度以及消泡劑、腐蝕抑制劑和表面活性劑的存在也可導(dǎo)致在化學(xué)品添加后和/或在化學(xué)轉(zhuǎn)換期間溶解的金屬物質(zhì)的不穩(wěn)定性。(此類不穩(wěn)定性可導(dǎo)致金屬物質(zhì)在SG中沉淀，而不是溶解、保留和從SG中去除)。
[0027]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了降低或最小化廢料處置成本、減少所需清潔時(shí)間、減輕腐蝕和提高溶解的金屬絡(luò)合物的穩(wěn)定性的手段，例如在其中要求或需要增強(qiáng)的沉積去除的清潔應(yīng)用中。
[0028]本發(fā)明的這些實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)涉及來自氧化鐵去除清潔步驟的液體廢料的重構(gòu)/重新配制和作為銅去除溶液的重新使用。當(dāng)廢棄的氧化鐵去除溶液含有下列成分時(shí)，這些實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)可能是特別有益的:(I)在低于所述螯合劑或絡(luò)合劑的溶解限度的濃度下的螯合劑或絡(luò)合劑(通常小于約40重量％，但是可能更高或更低，取決于確切的所用螯合劑或絡(luò)合劑)，和(2)高濃度下的還原劑(例如，大于或等于0.09%、0.10%,0.15%和/或0.2%和/或足夠高的濃度以需要顯著的時(shí)間(例如2