DE616022C

DE616022C - Verfahren zur Verhinderung von Wasserstein- und Rostbildung

Info

Publication number: DE616022C
Application number: DE1930616022D
Authority: DE
Original assignee: HYDROLOGIE AG F
Current assignee: HYDROLOGIE AG F
Priority date: 1930-03-06
Filing date: 1930-03-06
Publication date: 1935-07-18

Description

Es ist bekannt, dem Wasser, falls es bei seiner Benutzung nicht bis zum Siedepunkt erhitzt wird, hauptsächlich carbonathartem Wasser, das andernfalls bei seiner Erwärmung in Boilern, Rohrleitungen, Kondensatoren, Kühlanlagen u. a. Wassersteinablagerungen verursacht, organische oder anorganische Säuren oder saure Salze in bestimmten Mengen zuzuführen zwecks Erhöhung der Menge der in jedem kalten, carbonatharten Wasser vorhandenen zugehörigen freien Kohlensäure, so daß ein Kalkausfall bei der Erwärmung verhindert wird.

Bekannt ist ferner, daß dieser Kalkausfall im allgemeinen bei etwa 6o° Wassertemperatur beginnt und zwischen 60 und ioo° mit der Temperaturerhöhung zunimmt. Die Menge der Säure oder des sauren Salzes, welche eine äquivalente Menge der Bicarbonate des Wassers zersetzt, ist von der Temperatur, auf welche das Wasser bei seiner Benutzung erwärmt wird, - abhängig, da mit steigender Temperatur eine größere Menge an zugehöriger Kohlensäure benötigt wird, um das Ausfallen des kohlensauren Kalks zu verhindern. Die Temperatur des Nutzwassers wechselt jedoch dauernd mit der Tageszeit und mit der Jahreszeit, so daß manchmal das Wasser auf 5° bis 60° erwärmt wird, zu anderen Zeiten auf 90 bis 95°. Außerdem kommt es vor, daß während der Sommerzeit Warmwasseranlagen gar nicht oder nur an einzelnen Tagen in Betrieb genommen, d. h. geheizt werden, während den Warmwasserentnahmestellen dauernd Wasser in kaltem Zustand entnommen wird.

Es ist daher schon an und für sich schwierig, die mittlere Temperatur, für die die Zusatzmenge an Säuren oder sauren Salzen zur Freimachung von Kohlensäure bestimmt werden soll, einwandfrei festzulegen. Wird nun diese mittlere Temperatur, für die der Säurezusatz eingestellt ist, während längerer Zeit überschritten, so werden Wassersteinbildungen nicht ganz vermieden; wird sie dagegen für längere Zeit unterschritten, so wird ein Teil der bei der mittleren Temperatur als zugehörig zu bezeichnenden Kohlensäure überflüssig und dadurch aggressiv und hat Rostbildungen zur Folge.

Das nachstehend beschriebene Verfahren bezweckt, diese Nachteile zu beheben, und zwar dadurch, daß dem zu erwärmenden kalten Wasser keine Mineralsäuren oder sauren Salze, wie z. B. Natriumbisulfat, zugesetzt werden, welche bereits in dem kalten Speisewasser eine Zersetzung des Calciumbicarbonats oder Magnesiumcarbonate in Chloride oder Sulfate und freie Kohlensäure bewirken, sondern daß dem kalten Speise-

wasser ein Neutralsalz (d. h. ein Salz, das keine durch Metall ersetzbaren Wasserstoffatome mehr enthält) zugeführt wird, welches im kalten Zustande im Gegensatz zu sauren Salzen (beispielsweise NTaH S O₄) oder freien Säuren eine nennenswerte Zersetzung der Bicarbonate des Wassers nicht bewirkt, sondern erst bei 6o° und darüber durch hydrolytische Spaltung saure Eigenschaften annimmt und somit wirksam wird, und zwar in um so stärkerem Maße, je höher die Temperatur des zu erwärmenden Wassers steigt. Ammonneutralsalze, wie Ammonsulfat, Ammonsulfit, Ammonchlorid, Ammonnitrat, *5 Ammonacetat, Ammoncarbonat u. a. m., haben die Eigenschaft, bis zu einer Temperatur von etwa 60° im Wasser eine merkliche Hydrolyse nicht erkennen zu lassen. Oberhalb von 6o° zerfallen sie jedoch in erheblichem Umfang in Ammoniumhydroxyd und freie Säure. Bei diesem Zerfall ergibt sich die Tatsache, daß die durch Hydrolyse gebildeten freien Säuren stärker dissoziiert sind als das gleichzeitig entstehende Ammoniumhydroxyd; das Wasser wird also mit steigender Temperatur immer saurer. Die freien Säuren machen dann diejenige Menge wassersteinverhindernde Kohlensäure frei, die bei den Wassererwärmungstemperaturen zur Verhinderung von Wassersteinausfall nötig ist; andererseits findet jedoch eine Rückbildung von Ammoniumhydrat und freier Kohlensäure zu Ammoniumcarbonat statt, sobald die Temperatur des Nutzwassers unter 6o° sinkt.

Der Zusatz von Ammoniumsalzen vermag daher die Reaktion des Wassers in kaltem Zustande gar nicht oder nicht nennenswert zu verändern; bei Temperaturerhöhung tritt dann aber in direkter Abhängigkeit von der Temperatursteigerung eine auf Hydrolyse beruhende Säurewirkung ein. Der Vorgang ist bei Abkühlung rückläufig. Ein geeigneter Zusatz an Ammonsalzen vermag also ein Wasser so zu beeinflussen, daß es weder im kalten noch im heißen Zustande Kalk und Rost erzeugt.

Ein weiterer durch das Verfahren bedingter Fortschritt besteht darin, daß bei Gebrauch von neutralen Stoffen die Verwendung von leicht erhältlichem, nicht säurebeständigem Material möglich ist, während bei Verfahren, die Säuren oder saure Salze zum Freisetzen der Kohlensäure anwenden, die Wahl des Behälterwerkstoffs Schwierigkeiten bereitet. Unter der Annahme, daß Ammonsulfat Verwendung findet, lassen sich die bei der Erhitzung des Gebrauchswassers auftretenden Vorgänge durch folgende Reaktionsgleichungen darstellen:

(NH₄),SO₄ + Ca(HCO₃)., = CaSO₄ + 2NH₄HCO₃

Das gebildete Ammoniumbicarbonat erfährt bei einer Erwärmung auf Temperaturen von über 60° nachstehende Zersetzung:

2NH₄HCO₃

2NH₃ + 2CO₂ + 2H₂O.

Die hierbei im Warmwasser sich bildenden Ammoniak- und Kohlensäuregase vereinigen sich bei dem Erkalten des Warmwassers bei Temperaturen unter 60 ° zu

2NH₃ 4-2CO;,+2H₂O 2 NH₄HCO₃ (Ammoniumbicarbonat).

Ausführungsbeispiel

Rohwasser von 12⁰ Carbonathärte und 4⁰ Permanenthärte sowie 20 mg/1 Kohlendioxyd wird behandelt mit Ammonsulfat (59 mg/1). Dabei entsteht Wasser von 9,5° Carbonathärte und 59,3 mg/1 CO₂, das für 8o° C im Gleichgewicht ist. Es ergibt sich, daß die 59 mg/1 Ammonsulfat eine ihrem Gehalt an Schwefelsäureion völlig entsprechende Menge Kohlendioxyd frei gemacht haben, daß weiter das zu erwartende Ammoniumhydroxyd bei höherer Temperatur gänzlich dissoziiert, also als freies Ammoniak und Wasser aufzufassen ist.

In diesem Falle hat sich die Permanenthärte um den Betrag der Abnahme der Carbonathärte erhöht und ist auf 6,5° angewachsen.

Obschon der Hydrolysengrad der Ammonsalze mit der Temperatur sich nicht genau im gleichen Maße ändert, in dem der Bedarf an zugehöriger Kohlensäure, die das Ausscheiden des Wassersteins verhindert, mit der Temperatur ansteigt, treten dennoch keine Wassersteinausscheidungen ein, da bei geringem Mangel an zugehöriger Kohlensäure die Geschwindigkeit der Wassersteinausscheidung eine sehr geringe ist.

Es treten daher bei der Behandlung des Nutzwassers mittels Ammonsalze bei den verschiedenen Temperaturen des kalten Speisewassers jeweils Zustände ein, die weder Kalkinkrustationen noch Eisen- oder Metallauflösung bewirken, welch letztere bekanntlich die primäre Ursache aller Rostbildungen sind.

Es ist bekannt, die in Kesselspeisewasser als Carbonate vorhandenen Härtebildner durch Verwendung von Ammonsalzen in Sulfate bzw. andere nicht durch Wärmewirkung zersetzliche Salze überzuführen. Dabei werden jedoch die entstehenden flüchtigen Ammonsalze durch den Dampf wegge-

führt. Im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß nur ein Teil der Erdalkalicarbonate in nicht flüchtige Salze verwandelt; die Ammonverbindungen verbleiben im Wasser, und bei der Wiederabkühlung des Wassers tritt eine Rückumsetzung der vorhandenen Stoffe ein, so daß auch der Rückgang der Azidität gewährleistet ist.

Claims

Patentanspruch: Verwendung der als Kesselsteinver- hütungsmittel' bekannten Ämmonsalze zur Verhinderung von Wasserstein- und Rostbildung in Vorrichtungen, deren Wände mit Wasser in Berührung stehen, das nicht bis zum Siedepunkt erwärmt wird.