يكي از مشكلات واحدهاي شيرين سازي گاز طبيعي، ايجاد پديده كف مي باشد كه براي كنترل آن در برج هاي تماس از ضد كف استفاده مي گردد. به طور كلي ضد كف هايي كه در پالايشگاه هاي گاز مورد استفاده قرار مي گيرند، از پايه هاي سيليكوني و الكلي تشكيل شده اند.
کف زایـی یکـی از اصلی تریـن مشـکلات در پالایـش گاز اسـت. بـه منظـور حـذف ایـن پدیـده نامطلـوب از محلـول شـیمیایی بـه نـام ضدکـف اسـتفاده می شـود.
ترکیبــات اســیدی و مشــکلات ایجــاد شــده در اثــر حضــور ایــن ترکیبــات، پالایــش گاز را ضــروری می کنــد. کف زایــی یکــی از متداولتریــن مشــکلات در بــرج جـذب اسـت کـه باعـث افزایـش مصـرف آمیـن، اختـاف فشـار در بـالا و پاییـن بـرج و در نهایـت کاهـش راندمـان می شد. اهمیــت موضــوع کنتــرل کــف بــا توجــه بــه مصــرف ســالانه حــدود ۷۰ تــن ضدکــف در پالایشــگاه های کشــور بیــش از پیــش نمایــان اســت. از مهمتریــن مــوارد كف زايــي در محلــول آمیــن میتــوان بــه حضــور ذرات معلــق جامــد، هیدروکربن هــای مایــع، مـواد حاصـل از تجزیـه آمیـن، پاییـن بـودن دمـای آمیـن و دمـای گاز ورودی بـه بـرج و هـر مـاده خارجـي كـه وارد محلــول آميــن شــود از قبيــل گريــس اشــاره کــرد. فیلتراســیون در واحــد شیرین ســازی، کاهــش گرفتگــی در مبدل هــا و جلوگیــری از ورود آلودگی هــای هیدروکربنــی بــه داخــل محلــول آمیــن کاهــش کف زایــی را بــه دنبــال دارد. مــا ایــن اقدامــات بـه انـدازه اسـتفاده از ضـد کـف موثـر نیسـتند. کـف از حباب هایــی از جنــس مایــع کــه مولکول هــای گاز را در بـر می گیرنـد، تشـکیل شـده اسـت. سـطوح جداکننـده محفظــه حباب هــای مجــاور بــه دلیــل نــازک بــودن، هــدف مــواد ضدکــف میباشــند. عملکــرد ضدکــف بـه خـواص شـیمیایی محلـول، عوامـل فعـال سـطحی و شــرایط عملیاتــی بســتگی دارد. ضدکف هــا را میتــوان بــه ســه دســته روغن هــای غیرقطبــی (مــواد معدنــی و ســيليکون ها)، روغن هــای قطبــی (الکل هــا و اســيدهای چــرب، الکیل آمین هــا، الکیل آمیدهــا و …) و ذرات جامــد ناســازگار بــا آب تقســیم کــرد. ضدکف هــای ســیلیکونی پلیمرهایــی بــا اتصــالات ســیلیکون (عمدتــا پلــی دی متیل سیلوکســان) اســت. ســیلیکون ترکیبــی آبگریــز اســت کــه بــرای اســتفاده به عنــوان ضدکــف در ســیالات غیرآبــی نظیــر نفــت مناســب اســت. در ضدکف هایــی بــا پایــه الــکل از مقادیــر بــالای الــکل به منظــور کنتــرل کــف در ســیالات آبــی اســتفاده شــده اسـت. ترکیــب بــا پلی پروپیلن گلیکــول عملکـرد آنهـا در محلول هـای آمیـن را بهبـود داده اسـت.
ضدکف هایـی بـا پایـه سـلیکونی انتخاب هـای بسـیار مناسـبی بـرای کنتـرل کـف در واحدهــای آمیــن می باشــند. در مقایســه بــا نمونه هــای مشــابه می تــوان از مقادیــر کمتــر ایــن ضدکف هــا در واحدهــای آمیــن اســتفاده کــرد. از بیــن بــردن ســریع کــف، مقاومــت و دوام بــالا، مقاومــت گرمایــی مناســب و بهره بــرداری آســان از جملــه مزایــای ایــن ضدکف هــا می باشــند. شــرکت های ســازنده بــه نــدرت جزييــات و نحــوه عملکــرد ضدکــف را منتشــر می کننــد و معمـولا در بيشـتر مـوارد از سـعی و خطـا بـرای تعییـن ضـد کـف مناسـب بـا شـرایط موجـود اسـتفاده می شـود. توصیه هایــی بــرای کاهــش میــزان مصــرف مــواد ضدکــف در محلول هــای آمیــن وجــود دارد. ایــن توصیه هــا می توانــد بــه دلیــل کاهــش کارایــی حــذف گازهــای اســیدی توســط محلــول آمیــن در اثــر حضــور مــاده ضدکــف یــا غیــر فعــال شــدن مــواد ضدکــف بــا افزایــش تمرکــز در ســطح باشــد. بنابرایــن بهتــر اسـت کـه بـا تنظیـم شـرایط عملیاتـی در واحـد آمیـن سـعی بـر کاهـش کـف تولیـدی شـود. بـه عبارتـی لازم اســت موثرتریــن عوامــل موجــود بــر کف زایــی ماننــد غلظــت آمیــن، شــدت جریــان گاز و دمــا بــا توجــه بــه شــرایط موجــود به گونــه ای تنظیــم شــوند کــه کمتریــن کــف تولیــد شــود. تحقیقــات محــدودی در ارتبــاط بــا عوامـل موثـر بـر کف زایـی آمیـن صـورت گرفتـه اسـت. از جمله می توان به به بررسی اثر غلظت، اثر دما و فشار اشاره کرد. اســتفاده از ضــد کف هایــی بــا پایــه ســیلیکونی همـواره در صنایـع نفـت و گاز متـداول تـر اسـت. ضـد کــف بــا پایــه الکلــی به دلیــل ســاختار و مــواد تشــکیل دهنــده اش مناســب محلول هــای آبــی می باشــد.

ضد کف ها مواد شیمیایی هستند که برای پیشگیری از ایجاد کف بکار می روند و همچنین کف های ایجاد شده را می شکنند. برای پیشگیری از تولید کف و تمایل به کف کردن به مدار بسته آمین در گردش مواد ضد کف تزریق می شود و گاهی برای واکنش به کف ایجاد شده اقدام به تزریق می گردد و سرانجام مواد ضد کف سرتاسر محلول پخش شده و در برج های احیاء و تماس همراه محلول آمین می چرخد. در بازار هزاران نوع ضد کف مختلف موجود می باشد. البته هر ماده ای که اثرات بی ثبات کنندگی روی کف ایجاد کند ضد کف می باشد و کارایی آن بستگی به خواص شیمیایی محلول، شرایط عملیاتی و عوامل فعال در سطح که سبب کف می شود دارد.
ضد کف ها و مواد ضد تجمع هوای به تله افتاده با ناپایدار کردن کف باعث می شوند، حباب های کف تولید شده به سرعت بترکند و نیز هوای به تله افتاده در محصولات به سرعت خارج شود. حذف کف و خروج هوا از محصولات در برخی موارد ساده و در مواردی نیز به سختی صورت می پذیرد؛ به همین دلیل انتخاب مواد ضد کف مناسب برای فرایند امری ضروری است.

طبقه بندی انواع ضدکف

مواد ضد کف در سه دسته طبقه بندی می شوند:
• ضد کف های روغن پایه که شامل روغن های گیاهی و یا نفتی هستند.
• ضد کف های آب پایه که انواع مختلفی از روغن، واکس، صابون اسیدهای چرب و یا استرهای امولسیون شده در آب هستند.
• ضد کف های سیلیکونی که قدرت زیادی در حذف کف ایجاد شده دارند.

ضد کف سیلیکونی

آنتی فوم یا ضد کف سیلیکونی نوعی افزودنی شیمیایی است که کف ایجاد شده در طی فرآیندی شیمیایی در ساختار مایعات را کاهش می دهد و از شکل گیری آن جلوگیری می کند. معمولا در انجام فرآیندهای شیمیایی کف ها باعث ایجاد مشکلات جدی روی سطح پوشاننده شده مانع از این می شوند که از تمامی گنجایش ظرف حامل ماده، استفاده شود. آنتی فوم در مایع کف، غیرقابل حل است و از ویژگی های اصلی آن، این است که به سهولت و به سرعت روی سطح کف گسترش می یابد. این مواد معمولا به سمت سطح بین آب و هوا حرکت می کنند و کف را از بین می برند که این عمل باعث ترکیدن حباب های هوا و از بین رفتن سطح کف می شود. در واقع هر ماده ای که اثرات بی ثبات کنندگی روی کف ایجاد کند ضد کف می باشد و کارایی آن بستگی به خواص شیمیایی محلول، شرایط عملیاتی و عوامل فعال در سطح که سبب کف می شود دارد. این محصول در آب سرد براحتی بصورت امولسیون در آمده و در درجه حرارتهای بالا پایدار مانده و خواص خود را از دست نمی دهد.

ضد کف، آنتی فوم های پایه آبی

آنتی فوم، یک افزودنی شیمیایی است که باعث کاهش و مانع شکل گیری کف ایجاد شده در طی یک فرآیند شیمیایی مایعات می شود. در فرآیندهای شیمیایی، کف ها باعث ایجاد مشکلات جدی بسیاری می شوند. باعث ایجاد مشکلاتی روی سطح پوشاننده می شوند و مانع از این می شوند که از تمامی گنجایش ظرف حامل ماده، استفاده شود. آنتی فوم ها در مایع کف، غیر قابل حل هستند و از ویژگیهای اصلی آن، این است که به آسانی و به سرعت روی سطح کف، گسترش می یابند. این مواد، معمولاً تمایل دارند که به سمت سطح بین آب و هوا حرکت کنند و کف را از بین ببرند که این عمل باعث ترکیدن حبابهای هوا و از بین رفتن سطح کف می شود. اولین نسل آنتی فوم ها، هدفشان از بین بردن کف ظاهر شده روی سطح بود. دفومرها یا ضد کف های پایه آبی انواع مختلفی از روغن‌ها یا واکس‌ها هستند که در یک پایه آب بخصوص پخش شده‌اند. روغن آن‌ها به طور معمول روغن‌های گیاهی و واکس‌های آن‌ها زنجیره‌های بلند الکل‌های چرب، صابون‌های اسید چرب یا استرها هستند.

مکانيزم تخريب کف توسط ضد کف

قطرات نا محلول روغنی معلق در محلول وارد لايه ی سطحی می گردد که توسط مواد فعال در سطح تشکيل شده به عنوان حباب گازی که روی سطح کلی جابجا می شود. نيرويی که قطره نيازدارد به درون لايه غشاء نفوذ کند بنام نيروی مانع يا مقاوم ورودی لايه غشاء ناميده شده است . مطالعات نشان داده است که ذرات معلق نا سازگار با آب در ضد کف ها نيروی مانع ورودی به لايه غشاء را کاهش می دهد و ضد کف را بسيار کارا و موثر می سازد . ساختار کف بفوريت شروع به تخليه می شود بعد از اينکه لايه حباب کف ضعيف و لاغر می شود . قطره ضد کف در طول لايه غشاء يک عدسی روغنی می سازد . قطره کشيده می شود همانگونه که لايه های غشاء با يکديگر مماس و فشرده می شوند و در نهايت با پاره شدن قطره کشيده شده حباب کف می ترکد . اين عمل در حدود چند ثانيه رخ می دهد بطوريکه جزء مشخصه های ضد کف های سريع می باشد . اگر قطره روغنی نتواند وارد غشاء شود و کف را تخريب کند طبيعتا درمرزهای حباب کف به تله افتاده و بعنوان يک مايع اضافی در ساختار مجرای تخليه کف به بيرون از حباب هدايت می شود.
بیشتر تولیدکنندگان و فروشندگان محلول های آمین توصیه می کنند در کوتاه مدت و به نسبت محدود از ضد کف در محصولات استفاده شود و بندرت دلایل قانع کننده و کافی در رابطه با کف کنندگی ارائه می نمایند. به نظر نمی رسد در بیشتر واحدهای تصفیه گاز کف کردن مشکل حادی باشد با تزریق ضد کف عملیات ادامه داشته و خود را به یک روز کاری دیگر می رسانند تولیدکنندگان و فروشندگان راست گفته اند اگر مجبوریم به یک واحد ضدکف تزریق کنیم یقینا واحد تصفیه گاز با مشکلی مواجه است که بایستی آن مشکل را از بین برد.

مشکلات ناشی از تزریق بیش از اندازه آنتی فوم

• هرگونه ماده شیمیایی که در کنار مولکول های آمینی در فرآیند جذب گازهای اسیدی که در سطح انتقال جرم از گاز به مایع وارد گردد و در فرآیند جذب دخالت کند اجبارا کارایی حذف گازهای اسیدی را کاهش خواهد داد .ترکیبات شیمیایی فعال در سطح طبیعتا در سطح تماس بین گاز و مایع تجمع می کنند. مطالعات انجام شده ممانعت انتقال جرم گاز به مایع توسط مواد فعال در سطح را تایید کرده اند . یک مطالعه که اخیرا انجام شده و ضد کف به عنوان مواد فعال درسطح بوده است کاهش ۵۵% در کارایی MDEA را نشان داده است. همچنین مطالعات در باره توانایی تاثیر مواد فعال در سطح روی انتفال حرارت را نشان داده اند.

• مطالعات انجام شده روی بعضی از ضد کف ها با فرمولاسیون معین بیانگر غیر فعال شدن آنها با افزایش تمرکز در سطح می باشد.
• ذغال فعال بسیاری از مولکول های مواد آلی و نا محلول در آب همانند مایعات هیدروکربوری را جذب می کند. هیدروکربورهای با ساختار مولکولی بزرگتر و پرشاخه بصورت موثرتری جذب می شوند . از گذشته دور مشخص شده است که ذغال فعال با راندمان بالا ضد کف های سیلیکونی را جذب می کند و مطالعات همچنین نشان داده است ذغال فعال ضد کف های غیر یونی را جذب سطحی می کند.
• عکس های میکروسکوپی دریافت شده مربوط به یک واحد تصفیه گاز حباب های ضد کف که در محلول آمین ذرات سولفید آهن را جذب نموده و تشکیل توده بهم فشرده ای را داده است . این عکس ها نشانگر خروج قطرات ضد کف بهم چسبیده همراه دیگر مواد زائد از بستر ذغال فعال که سبب گرفتگی صافی های مکانیکی و مسدود شدن نابهنگام آن ها می شود را نشان می دهد.

• ضد کف ها خودشان مواد فعال در سطح هستند و در اندازه کشش سطحی موثرند استفاده از اطلاعات کشش سطحی تولیدکنندگان و فروشندگان محلول های آمین و یا نتایج آزمایشگاهی برای نشان دادن حضور کف در حلال ناشی از مواد فعال در سطح را غیر ممکن میسازد.
• ضد کف عوامل کف زا را حذف و یا از نظر شیمیایی غیرفعال نمی کند . ضد کف بطور موقت پایداری ساختار کف ها ی تولید شده را کاهش می دهد.
• حضور ضد کف در سیستم شدیدا از تفکیک عوامل مکانیکی به نسبت شیمیایی که تمایل به کف کردن دارند پیشگیری می کند اگر چه هردو تحت تاثیر چند درجه کاهش نسبت از کشش سطحی واقع شده اند.

انواع ضدکف بر اساس کاربرد در صنعت

۱٫ ضد کف (آنتی فوم ) بر پــایه تــرکیــبات سیلیکونی تولید و جهت استفاده در کارخانجات تولید رنگ های صنعتی .
۲٫ ضد کف (آنتی فوم) بر پایه ترکیبات سیلیکونی تولید و جهت استفاده در صنایع نساجی .
۳٫ ضد کف (آنتی فوم) مخصوص حفاری چاههای نفتی و جهت پروسه سیمان کاری دیواره چاههای نفتی موجود میباشد.
۴٫ ضد کف آنتی فوم) تخی جهت از بین بردن کف حاصله در پروسه تولید کاغذ در کارخانجات چوب و کاغد موجود میباشد .
۵٫ ضد کف (آنت فوم) بر پایه ترکیبات پلی دی متیل سیلوکسان جهت استفاده در مجتمع های نفتی و به خصوص در روند تولید و فرآوری نفت خام و مشتقات نفتی.

ضدکف