بایگانی دسته ی مقالات دیگ بخار

اکسیژن زدا

اکسیژن محلول در تمامی آب‌هایی که به نحوی با اتمسفر هوا در تماس هستند، موجود است و شاخصی از کیفیت آب است. حذف اکسیژن محلول از آب را تجزیه هوازدایی می‌نامند که به روش‌های معمول مکانیکی، حرارتی و شیمیایی انجام می‌گیرد. آب مهم‌ترین ماده حیات و آبادانی است. بسیاری از مشکلات بهداشتی کشورهای در حال پیشرفت، ناشی از عدم برخورداری از آب آشامیدنی سالم است.

تصفیه آب برای بشر دارای سابقه‌ای طولانی و قدیمی است و در تصفیه آب شناسایی ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب حائز اهمیت هستند که بایستی این شرایط با استانداردهای موجود مطابقت داشته باشند. اکسیژن محلول شاخصی مربوط به کیفیت آب است و در تمامی آب‌هایی که به نحوی با اتمسفر هوا در تماس هستند، موجود است.

جاذب‌های اکسیژن، عوامل کاهش‌دهنده‌ای هستند که حتی با سطوح بسیار کم اکسیژن باقی‌مانده در آب در اثر هوازدگی خوب واکنش نشان می‌دهند. آنها معمولاً به بخش ذخیره‌سازی هواگیر اضافه می‌شوند تا قبل از رسیدن آب تغذیه به دیگ بخار، زمان لازم برای واکنش داده شود.

دیگ‌های بخار فشار ضعیف گاهی اوقات شامل هواگیرهای مکانیکی نمی‌شوند. در این سیستم‌ها، اکسیژن‌زداها باید تمام کار حذف اکسیژن محلول را انجام دهند. بدیهی است که در این مورد به دوزهای بسیار بیشتری نیاز است.

اکسیژن‌زداها به چند دسته تقسیم می‌شوند. ترکیبات اکسیژن‌زدا شامل سولفیت‌ها و آسکوربات‌ها (غیر فرار) و هیدرازین‌ها، هیدروکینون‌ها، هیدروکسی آمین‌ها و کتوکسیم‌ها (فرار) هستند.

نحوه کار با اکسیژن زداها

اکسیژن زداها به قسمت پایین یا ذخیره‌سازی هواگیر تزریق می‌شوند. مقدار استوکیومتری بر اساس آب ورودی اضافه می‌شود، به علاوه به اندازه کافی برای ایجاد باقیمانده استوکیومتری موردنیاز در ورودی اکونومایزر. جدول نرخ خوراک را برای اکسیژن‌زداهای مختلف خلاصه می‌کند.

Oxygen Scavenger	Operating Pressure, psig	mg/L Active / mg/L Oxygen
Sulfite	0-600	6-8 + 5-50 mg/L residual
Sulfite	601-900	6-8 + 5-20 mg/L residual
Hydrazine	>2500	5
Carbohydrazide	>2500	5-6
Hydroquinone	>2500	3-7
DEHA	>2500	6
MEKO	<1800	25
Ascorbate/erythorbate	<1500	30

برای lay-up، اکسیژن‌زداها در حین پر شدن به آب دیگ وارد می‌شوند تا 100 تا 500 میلی‌گرم در لیتر اکسیژن‌زدای فعال را فراهم کنند. آمین‌ها نیز برای تنظیم pH اضافه می‌شوند.

تجزیه هوازدایی

حذف اکسیژن از آب را تجزیه هوازدایی می‌نامند که به روش‌های معمول هوازدایی مکانیکی، حرارتی و شیمیایی انجام می‌گیرد. هیدرازین نیز یکی از مواد معمول مصرفی در اکسیژن‌زدایی می‌باشد و مصرف این ماده طی دو دهه اخیر به دلیل شناخت اثرات مضر آن بر بدن انسان و محیط‌زیست به‌شدت رو به کاهش گذاشته و اقدامات وسیع جهانی برای جایگزینی آن با مواد غیرسمی در حال انجام است.

خرید مواد اولیه تصفیه آب با تضمین کیفیت و دریافت نمونه محصول

اکسیژن‌ زدایی از آب بویلر

از ماده کربوهیدرازید به‌عنوان جایگزین مناسب برای هیدرازین برای اکسیژن‌زدایی از آب بویلرها و در واقع حل مشکل زیست‌محیطی و خطرات ناشی از مصرف هیدرازین استفاده شده است. کاهش اکسیژن محلول آب با استفاده از دی اتیل هیدروکسیل آمین در حضور هیدروکینون یا کینون به‌عنوان کاتالیزور با درنظرگرفتن سرعت واکنش و بازده کاتالیزور موردمطالعه قرار گرفته است.

نتایج نشان داد که سیستم حذف اکسیژن با استفاده از دی اتیل هیدروکسیل آمین گالیک اسید کاتالیزوری کارآمدتر نسبت به سیستم فعلی دی اتیل هیدروکسیل آمین هیدروکینون است؛ زیرا در نهایت کاهش اکسیژن محلول با بازده بالاتری در واکنش صورت می‌گیرد.

خوردگی در سیستم‌های تولید بخار باعث ایجاد مشکلات زیادی در واحدهای صنعتی می‌شود. اکونومایزر و گرم‌کننده آب تغذیه اولین مناطقی هستند که در یک سیستم تولید بخار در حال کار دچار خوردگی می‌شود.

اکونومایزر به دلیل استفاده از انرژی گاز در حال خروج از سیستم بویلر، عاملی کلیدی در افزایش بهره‌وری حرارتی بویلر است. بروز خوردگی باعث کاهش بهره‌وری بویلر می‌شود. عموماً خوردگی در این تجهیزات در اثر ورود گاز اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و آمونیاک رخ می‌دهد.

سیستم‌های تولید بخار معمولی شامل بخش پیش بویلر (هیترهای یوازدا، لوله‌کشی، پمپ‌ها، هیترهای مرحله‌ای و اکونومایزر)، بخش تولیدکنندهٔ بخار (شامل بویلر، سوپرهیترها و ری هیترها)، بخش بعد از تولیدکنندهٔ بخار (شامل تجهیزات فرایندی، لوله‌های بخار و تله‌های کندانس) و بخش کندانس (شامل لوله‌ها، فلاش‌تانک‌ها، پمپ‌ها و تانک‌های ذخیرهٔ کندانس) است.

خوردگی در سیستم‌های تولید بخار باعث ایجاد مشکلات زیادی در پالایشگاه‌ها، واحدهای گاز و پتروشیمی می‌شود. خوردگی در بویلرها تابعی از غلظت اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و آمونیاک و نحوه کنترل این‌گونه‌ها و در برخی موارد ناشی از وجود آنیون‌های هیدروکسید و کلراید یا غلظت بالای مواد شیمیایی چلانت در آب بویلر است.

به‌هرحال، در سیستم‌های پیشرفته‌تر تولید بخار، معمولاً کنترل گازهای محلول در آب مانند اکسیژن و دی‌اکسیدکربن منجر به کاهش خوردگی دیوارهٔ داخلی تیوب‌های مورداستفاده در سیستم‌های تولید بخار می‌شود.

اکسیژن عامل اصلی خوردگی پیش از بویلر و داخل بویلر خواهد بود. خوردگی اکسیژنی و محصولات خوردگی در بویلر باعث تحمیل هزینهٔ سنگین نگهداری بویلر می‌شود. خرابی تجهیزات گران‌قیمت و رسوب محصولات خوردگی منجر به کاهش بازدهی سیستم بویلر می‌شود؛ بنابراین پایش و کنترل غلظت اکسیژن در بویلر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

در عمل به‌منظور جلوگیری از وقوع خوردگی اکسیژنی در بویلر، غلظت اکسیژن در آب بویلر باید به چند ppb تقلیل یابد و در این مقادیر کم کنترل شود. اکونومایزر و گرم‌کننده آب تغذیه اولین مناطقی هستند که در یک سیستم در حال کار دچار خوردگی اکسیژنی می‌شود.

در مواردی که مقدار اکسیژن محلول در آب زیاد باشد، خوردگی اکسیژنی ممکن است قسمت‌های دیگر سیستم بویلر را نیز تحت‌تأثیر قرار دهد. در اکثر موارد، خسارات ناشی از خوردگی اکسیژنی حتی اگر مقدار اکسیژن در یک محدوده زمانی کوتاه از حد مجاز فراتر رفته باشد بسیار زیاد است.

باتوجه‌به این که عملکرد اکسیژن زداها نیاز به گذشت زمان دارد، لازم است یک فاصله زمانی بین تزریق مواد اکسیژن زدا و مصرف آب در بویلر وجود داشته باشد. به همین دلیل برای آن که ماکزیمم مدت‌زمان برای عملکرد اکسیژن زدا فراهم شود، تزریق آن باید بلافاصله بعد از هوازدایی مکانیکی باشد.

معمولاً تزریق در تانک ذخیرهٔ هوازدا انجام می‌گیرد علاوه بر این، استفاده از مواد شیمیایی با قابلیت کاتالیزوری در حذف اکسیژن برای کاهش زمان عملکرد آن پیشنهاد می‌گردد. اکسیژن زداها در شکل کاتالیست شده (نمک‌های کبالت و منگنز به طور معمول برای سولفیت و کاتالیست‌های ارگانیک معمولاً برای اکسیژن زداهای فرار) استفاده می‌شود.

اکسیژن زدایی دیگ بخار

خوردگی ناشی از اکسیژن در بویلرها می‌تواند با افزودن مواد شیمیایی اکسیژن زدا قبل از سیستم تولیدکننده بخار کنترل شود. مواد اکسیژن زدا همراه با مواد شیمیایی دیگر به‌عنوان یک محلول آبی در قسمت بالادستی تزریق می‌شوند.

مواد اکسیژن‌زدایی که به‌صورت گسترده‌ای کاربرد دارند سدیم سولفات (Na2SO3) و هیدرازین (N2H4) هستند که هر دو به‌عنوان یک سیستم کاتالیزی در دماها و فشارهای پائین‌تر، جهت افزایش واکنش‌پذیری با اکسیژن می‌شوند. کینون‌ها و نمک‌های کبالت عموماً به‌عنوان کاتالیست استفاده می‌شوند.

ترکیبات اکسیژن زدا

سولفیت

سولفیت ارزان‌ترین و فعال‌ترین اکسیژن زدا برای بویلرهای با فشار متوسط و پائین‌تر (تا ۶۰۰ psig (42 bar abs)) است. سدیم سولفیت در واکنش با اکسیژن، سدیم سولفات را تولید کرده که باعث ایجاد مواد جامد در سیستم بویلر چرخشی است.

بنابراین؛ در فشار بالا و بویلرهای فوق بحرانی، جائیکه مواد جامد مشکلی اساسی ایجاد می‌کنند، سولفیت نمی‌تواند راهگشا باشد. دوز تئوری سدیم سولفیت یا تعداد واحدهای Na2SO3 موردنیاز برای مصرف یک واحد اکسیژن می‌تواند بر اساس واکنش آن با اکسیژن به‌صورت زیر محاسبه گردد:

بنابراین ۸ واحد سدیم سولفیت برای مصرف یک واحد اکسیژن به بویلر اعمال می‌شود. نوعاً غلظت‌های باقی‌مانده از سولفیت تا ۲۰ ppm در بویلر باقی می‌ماند. زمانی که فشار به ۶۰۰ psig می‌رسد، سولفیت به سولفور دی‌اکسید و هیدروژن سولفید با دو روش شکسته می‌شود.

هر دو گازهای خورنده هستند که با بخار بویلر را ترک می‌کنند.

سولفیت اکسیژن‌زدای مؤثری است، اما غیر فرار بوده و بویلر را با بخار ترک نمی‌کند؛ بنابراین محافظتی برای سیستم ایجاد نمی‌کند. همچنین سولفیت سبب کاهش هماتیت به مگنتیت نمی‌شود و در رسوب‌زدایی بویلر از مواد جامد مؤثر نمی‌باشد.

از اکسیژن زداهایی که در بویلرهای فشار بالا کاربرد دارند دی اتیل هیدروکسی آمین است که با هیدرازین و هیدرازین کاتالیز شده رقابت می‌کند. هیدرازین در فشارها و دماهای بالا باعث تولید گازهای خورنده نمی‌شود و در واکنش با اکسیژن نیتروژن و آب تولید می‌کند.

هیدرازین

اکسیژن محلول نقش مهمی در خوردگی در چرخه بخار نیروگاه‌ها دارد و استفاده از مواد اکسیژن زدا یکی از راه‌های نگه‌داشتن آن در کمترین حد ممکن است.

اندازه‌گیری هیدرازین و سایر مواد شیمیایی اکسیژن زدا، از خوردگی اکسیژن یا مصرف بیش از حد آن که باعث افزایش هزینه‌های عملیاتی می‌شود و خطر خوردگی مس را افزایش می‌دهد، ممانعت می‌کند.

اندازه‌گیری بسیار دقیق، پایدار و سریع هیدرازین باعث بهبود کنترل فرایند و کنترل کارایی سیستم می‌شود. معیارهای زیادی برای انتخاب ماده اکسیژن زدا وجود دارد.

اولین معیار این است که نباید مواد جامد تولید کند که می‌تواند به پره‌های توربین آسیب برساند و یا گرما ایجاد کند. نتیجه این است که در ابتدا به دنبال اکسیژن زدای غیرآلی و غیر جامد باشید.

سایر معیارهای موردنیاز برای انتخاب اکسیژن زدا عبارت‌ اند از:

• راندمان واکنش سریع در هر دما
• خطر سرطان‌زا یا کارکرد دیگری نداشته باشد
• پایداری حرارتی مناسب در دمای بالا
• محصول جانبی تولید شده در مدار میعانات نداشته باشد و به شکل‌گیری یک فیلم فلزی غیرفعال کمک کند.
• واکنشی با سایر مواد شیمیایی مورداستفاده نداشته باشد
• باعث کاهش در pH به سطح خورنده نشود
• مقرون‌به‌صرفه باشد

هیدرازین

هیدرازین یک ترکیب معدنی، یک مایع قابل اشتعال بی‌رنگ است با بویی شبیه آمونیاک. به روش‌های مختلف واکنش نشان می‌دهد:

1.در مرحله اول، محصول واکنش بین هیدرازین و اکسیژن نیتروژن است که هیچ تأثیری در عملکرد دیگ بخار و توربین ندارد.

2.هیدرازین باقیمانده، هنگامی‌که بیش از 205 درجه سانتی‌گراد در دیگ بخار گرم شود، به آمونیاک تبدیل می‌شود که سطح pH آب ورودی را افزایش می‌دهد و خطر خوردگی اسیدی را کاهش می‌دهد.

3.در آخر هیدرازین با لایه هماتیت (Fe2O3) روی لوله‌های دیگ بخار واکنش نشان می‌دهد و یک‌لایه مگنتیت پایدار و سخت (Fe3O4) تشکیل می‌دهد و از دیگ بخار در برابر خوردگی بیشتر محافظت می‌کند.

بیشتر هیدرازین با تغییر در فرایند Raschig تولید می‌شود، جایی که آمونیاک با استفاده از هیپوکلریت قلیایی با حضور یا بدون حضور یک کتون مانند استون یا بوتان اکسید می‌شود. همچنین با اکسیداسیون آمونیاک توسط هیدروژن پراکسید در حضور بوتانون و یک ماده انتقال‌دهنده اکسیژن قابل تهیه است.

هیدرازین بدون آب با شکستن آیزوتروپ هیدرازین – آب با آنیلین ساخته می‌شود. بخار آنیلین و آب متراکم و فاز جدا می‌شود. لایه آب آلوده به مقدار کمی آنیلین و هیدرازین به حوضچه تصفیه بیولوژیکی می‌رود. آنیلین و هیدرازین بدون آب در یک ستون نهایی از هم جدا می‌شوند.

کاربرد هیدرازین

هیدرازین در فرم هیدراته شده آن، (محلول‌هایی با غلظت 01/0 تا 100 درصد) در کاربردهای مختلف استفاده می‌شود. هیدرازین برای سنتز ترکیبات داروئی، مواد شیمیایی مورداستفاده در کشاورزی مانند حشره‌کش‌ها، آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و مواد شیمیایی مورداستفاده در بویلرها و سیستم‌های حرارتی استفاده می‌شود.

هیدرازین به‌عنوان یک عامل تثبیت‌کننده آمین‌های آروماتیک برای تولید رنگ‌ها، جوهرها و رنگ‌های آلی استفاده می‌شود. هیدرازین به‌عنوان یک معرف برای درمان پسماندهای راکتور هسته‌ای نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد. از هیدرازین به‌عنوان یک مونومر در پلیمریزاسیون‌ها و همچنین هیدرازین برای پوشش‌های پلی‌اورتان و چسب‌ها استفاده می‌شود.

کاربرد اصلی و عمده هیدرازین به‌عنوان یک مهارکننده خوردگی در تصفیه آب، برای ازبین‌بردن اکسیژن محلول در سیستم است. برای تنظیم pH در آب خوراک دیگ‌ها و برای حذف مواد جامد از ژنراتور بخار، به‌ویژه در نیروگاه‌های هسته‌ای و حرارتی از هیدرازین استفاده می‌شود. اکسیژن‌ زدایی بخار توسط هیدرازین ممکن است در کارخانه‌های کاغذ، ساخت فولاد و تولید مواد شیمیایی نیز انجام شود.

بیشتر بخوانید: اکسیژن زدای آب دیگ بخار

همچنین از این ماده به‌عنوان ماده کاهش‌دهنده در رسوب فلزات استفاده می‌شود (مثلاً نیکل، کروم، قلع و فلزات گران‌بها). در ساخت پلاستیک و شیشه؛ برای بازیابی فلزات گران‌بها و اساسی از محلول‌های نمک فلزی و به‌عنوان ماسه پساب در تصفیه معرف‌های شیمیایی از هیدرازین استفاده می‌شود.

در محاسبات تئوری هیدرازین برای اکسیژن‌زدایی نسبت استفاده از هیدرازین به اکسیژن یک است:

در عمل، هیدرازین به‌صورت ۱۰۰ درصد اضافه استفاده می‌شود. باقی‌مانده اکسیژن زدای هیدرازین در بویلر معمولاً ۱ ppm است. هیدرازین در ایجاد رسوب و مواد جامد در بویلر نقشی نداشته و بنابراین تخلیه و خروج مکانیکی مواد جامد از بخش خروجی بویلر به‌عنوان لجن کاهش می‌یابد.

هیدرازین همچنین باعث بهبود تشکیل فیلم محافظ مگنتیت بر روی لوله‌ها و درام بویلر شده و غبار قرمز آهنی (هماتیت) را به مگنتیت تبدیل می‌کند. به دلیل همین اثرات محافظتی است که مقدار اضافی از این اکسیژن زدا برای بویلرها استفاده می‌شود. استفاده از اکسیژن زدای هیدرازین بدون محدودیت نیست.

هیدرازین ماده‌ای فرار نیست و وقتی با اکسیژن واکنش می‌دهد نمی‌تواند از طریق بخار بویلر را ترک کند. در بویلرهایی که در بالاتر از ۴۰۰ °F (205°C) کار می‌کنند، هیدرازین می‌تواند به آمونیاک تبدیل شده و با بخار تبخیر گردد و در حضور اکسیژن به فلزات دارای مس، واکنش دهد.

اندازه‌ گیری و بررسی هیدرازین

ترکیبات هیدرازین در آب بسیار محلول هستند و می‌توان با استفاده از اسپکتروفتومتری اندازه‌گیری کرد. هیدرازین‌های دیگر، مانند 1،1- و 1،2- دی متیل هیدرازین، ممکن است در این روش‌ها اختلال ایجاد کند. علاوه بر این، اندازه‌گیری هیدرازین بر اساس روش‌های رنگ‌سنجی تجاری، با LOD 65 میکروگرم بر مترمکعب برای نوارها و 330 میکروگرم بر مترمکعب برای لوله‌ها (IPCS ، 1987a).

اخیراً یک کاوشگر نوری برای هیدرازین موجود در هوا ایجاد شده است که از خروجی‌های رنگ‌سنجی، فلورسنت و شیمیایی استفاده می‌کند و LOD آن 3.2 ppb (0.1 µM) است. تولید و استفاده از هیدرازین ممکن است منجر به انتشار آن به محیط شود. هیدرازین در نمونه‌های فاضلاب در مقادیر پایین مشاهده شده است.

کربوهیدرازید

کربوهیدرازید اکسیژن زدای فراری است که باعث ایجاد مواد جامد در سیستم نمی‌شود. این اکسیژن زدا به‌راحتی با اکسیژن در دماها و فشارهای پائین، واکنش داده و باعث محافظت فلزی در بویلر می‌شود. کربوهیدرازین می‌تواند در دمای بالاتر از ۳۵۰°C (180°C) جهت واکنش با اکسیژن به هیدرازین شکسته شود؛ اما این تبدیل لزوماً برای اکسیژن‌زدایی آن نیست به دلیل اینکه کربوهیدرازید می‌تواند مستقیماً با اکسیژن وارد واکنش شود.

دوز موردنیاز برای هر واحد اکسیژن، ۱٫۴ واحد کربوهیدرازید است. باید توجه شود که در واکنش کربوهیدرازید با اکسیژن، دی‌اکسید – کربن تولید می‌شود که این گاز به‌عنوان کربونیک اسید (H2CO3) حل شده و باعث ایجاد خوردگی در لوله‌های برگشتی می‌شود. اکسیژن زدای کربوهیدرازید نمی‌تواند در کاربردهایی که بخار با مواد غذایی در تماس است، بکار رود.

اریتوربات

اریتوربات، بعنوان اکسیژن زدای بی خطر در FDA پذیرفته شده و می‌تواند در کاربردهای فرایندی صنایع غذایی استفاده شود. دوز مصرفی این اکسیژن زدا ۱۱ واحد بر هر واحد اکسیژن است. اکسیژن زدای اریتوربیک اسید غیر فرار بوده و در بویلر بای می‌ماند و با بخار خراج نمی‌شود.

متیل اتیل کتوکسیم (MEKO) یک اکسیژن زدای فرار بوده و دارای ویژگی محافظت فلزی است. این اکسیژن زدا با اکسیژن واکنش داده و باعث تشکیل متیل اتیل کتون، نیتروز اکسید و آب می‌شود:

دوز مصرفی اکسیژن زدای مذکور ۵٫۴ واحد به ازای اکسیژن است.

هیدروکینون

هیدروکینون که بعنوان کاتالیزور واکنش‌های اکسیژن زداها با اکسیژن استفاده می‌شود، در کاربردهای مختلف مورد آزمون قرار گرفته است و اثرات مؤثر آن در کاهش سطح اکسیژن تا رنج ۱-۲ ppb تأیید شده است. این اکسیژن زدا با اکسیژن وارد واکنش شده و بنزوکینون را تشکیل می‌دهد:

دوز تئوری اکسیژن زدای هیدروکینون ۶٫۹ واحد به ازای هر واحد اکسیژن است. هیدروکینون به شدت در بویلرهای با دما و فشار پائین با اکسیژن واکنش داده و در سیستم‌های فشار بالا به صورت فرار است. این اکسیژن زدا به آمونیاک تبدیل نشده و بنابراین در آلیاژهای دارای مس استفاده می‌شود.

دی اتیل هیدروکسی آمین یا DEHA

دی اتیل هیدروکسی آمین یا DEHA یک اکسیژن زدای محافظتی است که در واکنش با اکسیژن باعث تشکیل استات، نیتروژن و آب می‌شود:

در تئوری، ۱٫۲۴ واحد DEHA با یک واحد از اکسیژن واکنش می‌دهد؛ اما در عمل دوز ۳ به ۱ DEHA به اکسیژن پیشنهاد می‌شود. DEHA مزیت‌های دیگری نسبت به اکسیژن زداهای مذکور داراست. این اکسیژن زدا نسبت به سولفیت، هیدرازین و اریتوربات فرارتر و ویژگی محافظتی بیشتری دارد و استفاده از آن بی خطرتر از هیدرازین است.

در ملاحضات تئوری، DEHA کمتری نسبت به اریتوربات و متیل اتیل کتوکسیم موردنیاز است. همچنین از نظر سمیت نسبت به کربوهیدرازید باعث تولید هیدرازین تحت شرایط واکنش نمی‌شود.

نسبت به اکسیژن زداهای دیگر، DEHA کاتالیز شده و غیر کاتالیزی واکنش پذیری بهتری با اکسیژن دارند. سدیم سولفات کاتالیز شده یکی از اکسیژن زداهای بسیار فعال در صنعت است که در سیستم‌های فشار پائین استفاده می‌شود.

بین اکسیژن زداهای ارجح برای سیستم‌های با فشار بالا DEHA بالاترین سرعت واکنش را با اکسیژن دارد. در ۷۰ °F (21 °C)و pH=8.5، DEHA سطح اکسیژن حل شده را در ۱۰ دقیقه از ۹ ppm به۴ ppm کاهش داده درحالی‌که کربوهیدرازید، هیدرازین کاتالیزشده و اریتوربات سطح اکسیژن را به ۷ppm می‌رسانند.

در طی ۳۰ دقیقه سطح اکسیژن برای DEHA به زیر ۱ ppm می‌رسد درمقایسه با اکسیژن زداهای دیگر که ۶ ppm می‌رسد. در ملاحضات حرارتی محصولات جانبی که از تخریب اکسیداتیو DEHA بدست می‌آیند، دی آلکیل آمین‌ها، استالدهید، استال-دوکسیم و استیک اسید هستند که استیک اسید باعث بهبود خوردگی در pH های پائین در سیستم می‌شود و به صورت سدیم و کلسیم استات به رسوبات بویلر اضافه می‌شود. اکسیژن زداهای دیگر شامل اریتوربات، MEKO و هیدروکینون نیز به اسیدهای آلی تجزیه می‌شوند.

 

خرید متابی سولفیت سدیم برای اکسیژن زدایی

کنترل اکسیژن محلول در بویلر

اکسیژن محلول می‌تواند منجر به خوردگی شدید در بخش اکونومایزر و دیگ شود. در سیستم آب تغذیه، به انتقال فلزات به داخل دیگ کمک می‌کند، جایی که رسوب می‌تواند منجر به خوردگی کم رسوب و گرمای بیش از حد طولانی مدت شود. اکسیژن محلول از طریق آب آرایشی که اغلب از هوا اشباع شده است، وارد سیستم می‌شود یا به کندانسورها یا از طریق آب‌بندی پمپ‌ها نشت می‌کند.

رایج‌ترین اثر اکسیژن محلول افزایش خوردگی بخاری آب تغذیه است. اکسیدهای مس و آهن تشکیل می‌شوند که شل می‌شوند و به دیگ می‌روند. این اکسیدهای فلزی در داغ‌ترین قسمت لوله‌های دیگ رسوب کرده و رسوبات عایق ایجاد می‌کنند.

از بحث انتقال حرارت در بخش 5.1، چنین رسوبات عایق، گرادیان دمایی موردنیاز برای ارائه یک شار حرارتی ثابت را افزایش می‌دهند. دما روی دیواره لوله افزایش می‌یابد و ممکن است گرمای بیش از حد ایجاد شود. در طول مدت طولانی، چنین گرمای بیش از حد می‌تواند منجر به خستگی و خرابی فلز شود. رسوبات مس نیز می‌تواند منجر به خوردگی گالوانیکی فولاد شود.

مشکلات اکسیژن به ویژه در جایی که آمونیاک در مقادیر قابل‌توجهی وجود دارد شدیدتر است. در حضور اکسیژن، آمونیاک به مس بسیار خورنده است. آمونیاک برای تنظیم pH آب تغذیه استفاده می‌شود. همچنین می‌تواند از تجزیه حرارتی هیدرازین تشکیل شود:

3N₂H₄   =   N₂ + 4NH₃

یا از تجزیه هیدروترمال آمین های آلی:

R-NH₂  +  H₂O  =  ROH + NH₃

وقتی‌که R یک گروه آلی عمومی مانند اتانول آمین است. آمونیاک نمی‌تواند به خود فلز مس حمله کند. فقط با یون‌های مس در حالت اکسیداسیون +2 (مس) واکنش می‌دهد.

در لوپ آب تغذیه، این ترکیبات به شکل اکسید مس (CuO) و هیدروکسید (Cu(OH)2) خواهند بود. این حالت مس تنها در صورت وجود اکسیژن می‌تواند تشکیل شود. بنابراین این ترکیب آمونیاک و اکسیژن است که به آلیاژهای مس تهاجمی است. اگر غلظت اکسیژن با روش‌های مکانیکی و شیمیایی پایین نگه داشته شود، آمونیاک برای مس مشکلی ایجاد نمی‌کند.

با این حال، حفظ سطوح پایین اکسیژن می‌تواند یک کار دشوار باشد. اکسیژن از طریق آب ورودی، نشت آب خنک کننده، تعادل مخزن ذخیره میعانات با اتمسفر و نشت آب‌بندی پمپ وارد سیستم می‌شود.

بخش اکونومایزر در برابر خوردگی اکسیژن بسیار حساس است. این اولین سطح عمدتاً فولادی است که در آن اکسیژن محلول می‌تواند مستقیماً به فلز حمله کند. نرخ جریان بالا از طریق این بخش مانع از تجمع رسوب می‌شود.

در عوض، حفره‌های نیمکره‌ای عمیق در لوله‌ها ایجاد می‌شوند. این لوله‌ها از لوله‌های دیگ نازک‌تر هستند و بنابراین می‌توانند سریع‌تر خراب شوند. در خود دیگ، سطوح بیش از حد اکسیژن می‌تواند منجر به سوراخ شدن اکسیژن و خرابی لوله شود. گودال‌ها نیم‌کره‌ای، با لبه‌های تیز هستند و اغلب دارای کلاهک‌هایی از محصولات خوردگی هستند.

بهترین مواد برای رسوب زدایی

مواد رسوب‌زدا در تصفیه آب و فاضلاب انواع مختلف معدنی و آلی دارند. بهترین مواد رسوب‌زدای معدنی فسفات‌ها هستند که البته نوع و منشأ فسفات بسیار حائز اهمیت است. از بهترین مواد رسوب‌زدای آلی نیز می‌توان به HEDP (اتیدرونیک اسید) اشاره نمود.

دکتر کمیکال انواع مواد ضد رسوب خود را با کیفیت بالا و ضمانت به‌فروش می‌رساند.

مواد ضد رسوب دیگ بخار صنعتی

مشکل عمده در صنایعی که از تجهیزات مبدل حرارتی و دیگ بخار در فرایندهای صنعتی خود استفاده می‌کنند تشکیل رسوب است. بهترین روش کنترل رسوب دیگ بخار روش برخط با استفاده از مواد شیمیایی ضد رسوب بویلر است. تاکنون روشی که کارایی بالاتری از مواد شیمیایی ضدرسوب بویلر داشته باشد پیدا نشده است.

به منظور درک بهتر مسئله تشکیل رسوب در بویلر، لازم است رایج‌ترین اشکال رسوب را در دیگ بخار بشناسیم:

• رسوب بیولوژیکی
• رسوب گیری توسط واکنش شیمیایی
• رسوب گیری در اثر خوردگی
• رسوب گیری توسط ذرات

ترکیبات شیمیایی که به عنوان عوامل ضد رسوب بیولوژیکی در مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شوند، بایوساید نامیده می‌شوند. علاوه‌بر‌این، جداکننده‌ها، دیسپرسنت و کیلیت کننده ها نیز از دیگر مواد ضدرسوب دیگ بخار هستند که در جدول زیر مکانیسم عملکرد هرکدام را مشاهده می‌کنید:

عامل ضدرسوب بویلر	متودولوژی
جداکننده (Sequester)	مواد درون مخزن را در حالت تعلیق یا سوسپانسیون حفظ می‌کند.
دیسپرسنت (Dispersant)	با پخش بار در سطح ذرات آن ها را در معلق نگه می‌دارد.
کیلیت کننده (Chelator)	تشکیل کمپلکس شیمیایی قوی با ذرات
بایوساید (Biocide)	باعث توقف کامل یا ایجاد اختلال در فعالیت میکروارگانیسم‌ها می‌شود.

رسوب در دیگ بخار (بویلر)

آب تغذیه دیگ بخار باید عاری از سختی باشد. گاهی به سبب کوتاهی و یا بهره‌برداری نادرست از دستگاه سختی‌گیر و یا عدم احیا به‌موقع رزین‌ها، مقداری سختی وارد آب تغذیه دیگ می‌شود. افزایش دمای آب در دیگ بخار حلالیت املاح آب را کاهش می‌دهد. آب مجاور سطوح گرم اشباع می‌گردد و شرایط رسوب‌گذاری مواد کم محلول، فراهم می‌شود.

رسوب ایجاد شده در دیگ بخار، عایق حرارت است. اگر جداره لوله‌ای توسط رسوب پوشیده شود، راندمان حرارتی دیگ افت می‌کند. در نتیجه جذب حرارت از گازهای حاصل از احتراق کاهش می‌یابد، انرژی هدر می‌رود و تولید بخار کم می‌شود. به‌منظور جبران کاهش تولید بخار، سوخت و بار حرارتی دیگ افزایش می‌یابد. تحت این شرایط، لوله‌ها گداخته شده و مقاومت خود را از دست می‌دهند.

رسوب زدایی بویلر

رسوب‌های جداره و لوله‌های دیگ بخار به روش مکانیکی و یا شیمیایی پاک می‌شوند. به طور معمول مواد شیمیایی که برای این منظور بکار می‌روند، پایه اسیدی دارند. برای این منظور بکار می‌روند، پایه اسیدی دارند. برای جلوگیری از اثرات نامطلوب اسید بر روی فلز به آنها موادی به نام بازدارنده (Inhibitor) می‌افزایند. این ترکیب تحت عنوان رسوب‌زدا (Descaler) در بازار عرضه می‌شود.

اسید بکار رفته در این مواد، بسته به جنس و حساسیت دستگاه‌ها ممکن است، معدنی، آلی و یا مخلوطی از هر دو باشد. برای رسوب‌زدایی، محلول ۵ تا ۸ درصد رسوب‌زدا به کمک پمپ سیرکولاسیون از قسمت فوقانی وارد دیگ بخار می‌شود و از لوله تخلیه در قسمت تحتانی خارج و به تانک سیرکولاسیون برمی‌گردد. شیر خروجی هوای دیگ بخار، برای خروج گازها باز است. شستشو تا ثابت ماندن غلظت اسید ادامه می‌یابد.

غلظت اسید با استفاده از محلول سود یک نرمال، کنترل می‌شود. میزان مصرف اسید، بستگی به حجم دیگ بخار و مقدار رسوب دارد. درصورتی‌که رسوب سولفاتی و سیلیسی در دیگ بخار وجود داشته، به همراه رسوب‌زدا از آمونیوم بای فلوراید (NH4HF2) استفاده می‌شود.

باید توجه داشت از مخلوط اسید و این ماده، اسید فلوئوریک تولید می‌گردد که گازی سمی و خطرناک است. رعایت نکات ایمنی در حین کار الزامی است. عملیات رسوب‌زدایی در دمای پایین‌تر از ۶۰ درجه سانتیگراد انجام می‌گیرد، تا ماده محافظ تجزیه نشود و خاصیت خود را حفظ نماید.

پس از خاتمه رسوب‌زدایی و شستشو با آب، برای خنثی‌کردن باقیمانده اسید، دیگ بخار را با محلول ۵% یک خنثی‌کننده که ماده‌ای قلیایی است، پر می‌کنند. این محلول تا دمای جوش گرم می‌شود. سپس دیگ، تخلیه و دوباره با آب گرم شستشو می‌گردد.

مهم: دیگ بخار را نباید پس از رسوب‌زدایی خالی و بدون آب نگهداری کرد.

مطلب مکمل: رسوب در مبدل های حرارتی

ترکیب شیمیایی برخی از رسوب های مشاهده شده در دیگ بخار

نوع رسوب و ترکیبات آن را نمی‌توان پیش‌بینی کرد که با تغذیه آب معینی چه نوع رسوبی در دیگ بخار ایجاد خواهد شد. حتی با مصرف یک نوع آب، نوع رسوب در نقاط مختلف با یکدیگر متفاوت است. بررسی تأثیر ضخامت رسوب بر روی میزان مصرف سوخت نشان می‌دهد که رسوبی به ضخامت ۵ میلی‌متر مصرف سوخت را تا ۸ % افزایش می‌دهد. تحت این شرایط برای کارخانه‌ای که ۲۵۰۰۰۰ لیتر در سال سوخت مصرف می‌کند، ۲۰۰۰۰ لیتر سوخت اضافی نیاز است.

ترکیب شیمیایی انواع مختلف رسوب

سولفات کلسیم	CaSO
کربنات کلسیم (آرانگونیت)	CaCO3
مارسنگ (سرپانتین)	–
گزونوتلیت	–
آنالیست	Na2O.Al2O3.4SiO2.2H2O
فسفات منیزیم	Mg5(PO4)3OH
بروسیت	Mg(OH)2
هماتیت	Fe2O3
مگنتیت	Fe3O4
هیدروکسی آپاتیت	CCa10(OH)2(PO4)6
پکتولیت	Na2O.4CaO.6SiO2.H2O

پیشنهاد ما به شما: اکسیژن زدایی آب دیگ بخار

کاهش و جلوگیری از تشکیل رسوب در بویلر

به‌منظور کاهش و جلوگیری از تشکیل رسوب در دیگ‌ بخار، موارد زیر توصیه می‌شود:

• هنگام بهره‌برداری از سختی‌گیر، در احیا و نگهداری آن دقت کافی به عمل آید تا از عبور آب سخت جلوگیری شود.
• سختی باقیمانده در آب تغذیه دیگ بخار، با افزایش مواد شیمیایی مناسب (مانند فسفات‌ها و پراکنده‌کننده‌ها) کنترل شود. این ترکیبات در محیط قلیایی با سختی باقیمانده ترکیب شده و تولید مواد نامحلول لجن مانندی می‌کنند که به جداره دیگ بخار و یا لوله نمی‌چسبند.
• با زیرآب‌زدن به‌موقع و کافی، غلظت املاح داخل دیگ بخار کنترل شود.
• مقدار تزریق مواد شیمیایی به آب تغذیه دیگ بخار به نحوی تنظیم شود که باقیمانده آنها در دیگ بخار در حد مطلوب باشد تا از تشکیل رسوب در بویلر جلوگیری شود.

استفاده مواد شیمیایی برای جریان آب لوله های بویلر

آب تغذیه از آب آشامیدنی (معمولا آب شهر خارج از اتاق دیگ بخار / فرایند) و مایع (بخار مایع شده در دیگ بخار) تشکیل شده است. آب خوراکی به طور معمول حاوی ناخالصی است که می‌تواند باعث رسوب و سایر مشکلات مرتبط در داخل دیگ بخار شود.

ناخالصی‌های معمول در آب عبارتند از قلیا، سیلیس، آهن، اکسیژن محلول و کلسیم و منیزیم (سختی). تخلیه، فرایند حذف فاضلاب دوره‌ای یا پیوسته، برای محدود کردن غلظت ناخالصی‌ها در آب دیگ بخار و کنترل تولید سطح جامد محلول در دیگ بخار استفاده می‌شود. تخلیه بویلر علاوه‌بر استفاده از مواد شیمیایی ضروری است.

شرکت دکتر کمیکال تامین‌ کننده مواد ضد خوردگی و مواد ضد رسوب مورد نیاز صنایع مختلف می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه فروش مواد شیمیایی صنعتی و قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید.

در واقع خوردگی فرایندی طبیعی است که با توجه به انرژی هدایت می‌شود که باید اقداماتی را برای مهار حمله خورنده به مواد فلزی انجام داد. بازدارنده های خوردگی ماده‌ای هستند که وقتی با غلظت کم به یک محیط اضافه می‌شوند، به‌طور چشمگیری نرخ خوردگی فلز در معرض آن محیط را کاهش می‌دهد.

فروشگاه مواد شیمیایی دکتر کمیکال تأمین‌کننده مواد شیمیایی ضد خوردگی و مواد تصفیه آب و فاضلاب مورد نیاز صنعت می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه فروش بازدارنده خوردگی و استعلام قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید.

بازدارنده خوردگی

بازدارنده یک ماده شیمیایی است که وقتی با غلظتی کم به یک محیط اضافه می‌شود، به طور مؤثر باعث کنترل، کاهش یا واکنش فلز با محیط می‌شود. بازدارنده‌های خوردگی به سیستم‌های بسیاری از جمله سیستم‌های خنک‌کننده، سیستم‌های خنک‌کننده، واحدهای پالایشگاهی، عملیات شیمیایی، ژنراتور بخار، مخازن بالستیک و واحدهای تولید نفت و گاز، اضافه می‌شوند.

بازدارنده‌ خوردگی برای محافظت از فلزات از خوردگی، از جمله حفاظت موقت در حین ذخیره یا حمل‌ونقل و همچنین حفاظت موضعی موردنیاز است، برای مثال، برای جلوگیری از خوردگی که ممکن است از انباشت مقادیر کم یک مرحله تهاجمی حاصل شود. یک مثال، آب‌نمک است، در یک فاز غیرتهاجمی، مانند روغن. بازدارنده کارآمد با محیط سازگار است، برای کاربرد مقرون‌به‌صرفه است و اثر مناسبی را با غلظت کم ایجاد می‌کند.

ویژگی‌ های بازدارنده‌ خوردگی

1. سازگاری با دیگر مواد شیمیایی: ازآنجایی‌که در سیستم‌های گازی ممكن است دو یا چند ماده شیمیایی مورداستفاده قرار گیرد، لذا بازدارنده نباید باعث اثرات جانبی بر روی آن‌ها شود (برای مثال مواد ضد كف و ضد امولسیون به همراه بازدارنده‌های خوردگی در صنایع گاز به كار رود).
2. كارایی در شرایط تنش برشی بالا: گاهی اوقات خروج از گاز چاه یا خطوط لوله تنش برشی بالایی به وجود می‌آورد، به همین دلیل مقاومت فیلم محافظ در برابر تنش برشی از اهمیت فراوانی برخوردار است و بایستی مورد بررسی قرار گیرد.
3. پایداری در برابر دما و فشار بالا: محدوده دما و فشار در مخازن و لوله‌ها بالاست و بازدارنده باید بتواند این دما و فشار را تحمل كند و در این شرایط پایداری و كارایی خود را از دست ندهد.
4. پایداری فیلم محافظ با گذشت زمان: این فاكتور، تعیین‌کننده روش اعمال بازدارنده و مقدار آن است.
5. تشكیل امولسیون: تشكیل امولسیون یكی از بزرگ‌ترین مشكلات بازدارنده‌های نفت و گاز است. بازدارنده‌ خوردگی لایه‌سازی شامل مولكول‌های فعال سطحی هستند و تشكیل امولسیون را تشدید می‌كنند
6. حلالیت بازدارنده: بیشتر روش‌های اعمال بازدارنده‌‌ها شامل رقیق كردنبازدارنده خوردگی با یک حلال مناسب آلی یا آبی است.
7. سمیت: به‌کاربردن بازدارنده‌ها نباید محیط‌زیست را دچار آلودگی كند.

نکته: درصورتی‌که غلظت ممانعت کننده‌های خوردگی كمتر از اندازه كافی باشد، خسارت بیشتر از موقعی خواهد بود كه ممانعت کننده اصلاً بكار برده نشود. برای پرهیز از این خطر بایستی غلظت ممانعت کننده همواره بیش از مقدار موردنیاز باشد و غلظت آن به طور متناوب تعیین گردد.

انواع بازدارنده‌ های خوردگی

• بازدارنده‌هایی که سرعت خوردگی را کم می‌کنند؛ ولی کاملاً مانع آن نمی‌شوند
• بازدارنده‌هایی که باعث به تأخیر انداختن حمله خوردگی برای مدت زیادی می‌شوند. به‌طوری‌که فلز در مقابل خوردگی مصونیت موقتی پیدا می‌کند.
• بازدارنده‌های روئین کننده که لایه‌های روئین بر سطح فلز تشکیل می‌دهند. این لایه‌ها غالباً اکسید یا نمک‌های غیر محلول فلزی هستند، مانند فسفات و کرمات برای فولاد. اگر مقدار بازدارنده‌ای که به محلول اضافه می‌گردد کم باشد لایه‌های ناپیوسته تشکیل می‌گردد که ممکن است خوردگی حفره‌ای یا حمله تسریع شده موضعی به وجود آید.
• بازدارنده‌هایی هستند که واکنش خوردگی را آهسته می‌کنند. بدون آنکه کاملاً مانع آن شوند‌. این بازدارنده‌ها غالباً در ضمن عمل حفاظت مصرف می‌شوند. مانند هیدرازین و سولفیت سدیم.
• بازدارنده‌هایی هستند که در اثر ترکیب با موادی که باعث خوردگی در یک محیط مشخص می‌شوند، خوردگی را به تأخیر می‌اندازند.

پیشنهاد دکتر کمیکال برای مطالعه بیشتر: ضد خوردگی برج خنک کننده

دسته‌ بندی بازدارنده‌ ها

انتخاب بازدارنده‌ها بر اساس فلز و محیط است. دسته‌بندی کیفی بازدارنده‌های خوردگی در شکل زیر ارائه شده است. ضد خوردگی‌ را می‌توان به‌عنوان تهویه کننده‌های محیط‌زیست و مهارکننده‌های رابط طبقه‌بندی کرد.

تصفیه‌ کننده‌ های محیط‌ زیست

خوردگی را می‌توان با حذف گونه‌های خورنده از محیط کشت کنترل کرد. بازدارنده‌هایی که با خوردن مواد تهاجمی، خوردگی محیط را کاهش می‌دهند، تصفیه‌کننده‌های محیط‌زیست یا مواد زداینده هستند. در محلول‌های نزدیک به خنثی و قلیایی، کاهش اکسیژن یک واکنش کاتدی متداول است. در چنین شرایطی، خوردگی را می‌توان با کاهش میزان اکسیژن با استفاده از پراکنده‌ها کنترل کرد.

بازدارنده‌ های رابط خوردگی

بازدارنده‌های رابط خوردگی را با تشکیل یک فیلم در رابط فلزی / محیط‌زیست کنترل می‌کنند. بازدارنده‌های اینترفیس می‌توانند به بازدارنده‌های مایع و بخار تقسیم شوند.

بازدارنده خوردگی فاز مایع

بازدارنده‌های فاز مایع به‌عنوان بازدارنده‌های آندی، کاتدی و یا مخلوط، بسته به اینکه آن‌ها، واکنش‌های کاتدی، آندی یا هر دو واکنش الکتروشیمیایی را مهار می‌کنند. طبقه‌بندی می‌شوند.

بازدارنده‌ های ترکیبی

حدود ۸۰٪ از بازدارنده‌ های خوردگی ترکیبات ارگانیکی هستند که نمی‌توانند به طور خاص به‌عنوان آندی یا کاتدی مشخص شوند و به‌عنوان بازدارنده‌های ترکیبی شناخته می‌شوند. اثربخشی بازدارنده‌های آلی مربوط به میزان جذب و پوشش سطح فلز است. جذب بستگی به ساختار بازدارنده، سطح بار فلز و نوع الکترولیت دارد.

پیشنهاد دکتر کمیکال برای شما: خوردگی آب

بازدارنده‌های ترکیبی فلز را از طریق سه روش مختلف جذب می‌کنند:

1. جذب فیزیکی
2. جذب شیمیایی
3. تشکیل فیلم

جذب فیزیکی (الکترواستاتیک) نتیجه جذب الکترواستاتیک بین بازدارنده خوردگی و سطح فلز است. هنگامی که سطح فلز به طور مثبت شارژ شود، بازدارنده‌های آنیونی تسهیل می‌شود. مولکول‌های با بار مثبت که در ترکیب با یک حد واسط با بار منفی عمل می‌کنند، می‌توانند یک فلز با بار مثبت را مهار کنند. آنیون‌هایی مانند یون‌های هالید در محلول بر روی سطح فلز مثبت جذب شده و سپس کاتیون‌های آلی روی دوقطبی جذب می‌شوند.

بازدارنده‌های جذب شده فیزیکی به‌سرعت در حال تعامل هستند، اما آنها نیز به‌راحتی از سطح حذف می‌شوند. افزایش دما عموماً باعث تخریب مولکول‌های بازدارنده جذب شده فیزیکی می‌شود.

مؤثرترین بازدارنده‌ها، جذب شیمیایی (chemisorb) هستند، فرایندی که شامل اشتراک بار یا انتقال بار بین مولکول بازدارنده و سطح فلز می‌شود. جذب شیمیایی آهسته‌تر از جذب فیزیکی انجام می‌شود. با افزایش دما، جذب و بازدارندگی نیز افزایش می‌یابد. جذب شیمیایی خاص است و به طور کامل برگشت‌پذیر نیست.

بازدارنده‌ های فاز بخار

حفاظت موقت در برابر خوردگی جو، به‌ویژه در محیط‌های نزدیک، با استفاده از بازدارنده‌های فاز بخار (VPI) به دست می‌آید. مواد با فشار پایین اما قابل‌توجهی از بخار با خواص بازدارنده، مؤثر هستند.

بازدارنده خوردگی آندی

بازدارنده‌ های آندی اغلب در محلول‌های نزدیک به خنثی استفاده می‌شوند که در آن محصولات خورنده‌ای مانند اکسید، هیدروکسید، یا نمک تشکیل می‌شوند. آنها تشکیل فیلم‌های واکنشی را که مانع از واکنش انحلال فلزی آندی می‌شوند، تشکیل می‌دهند یا تسهیل می‌کنند. بازدارنده‌های آندی اغلب بازدارنده‌های فدا شونده نامیده می‌شوند.

بازدارنده‌ های کاتدی

بازدارنده‌ های کاتدی خوردگی را با کاهش فرایند کاهش (سم کاتدی) و یا انتخاب رسوب در مناطق کاتدی (رسوبات کاتدی) کنترل می‌کنند. سموم کاتدی مانند سولفیدها و سلنیدها بر روی سطح فلز جذب می‌شوند؛ درحالی‌که در محلول‌های نزدیک به خنثی، آنیون‌های معدنی مانند فسفات‌ها، سیلیکات‌ها و بورات‌ها، فیلم‌های محافظتی را ایجاد می‌کنند که سرعت واکنش کاتدی را کاهش می‌دهند و اکسیژن را به سطح فلز منتقل می‌کنند.

رسوب‌دهنده‌های کاتدی قلیایی شدن را در سایت‌های کاتدی افزایش می‌دهد و ترکیبات نامحلول را بر روی سطح فلز رسوب می‌دهند. شایع‌ترین کاتالیزورهای کاتدی کربنات کلسیم و منیزیم هستند.

بازدارنده های خوردگی تشکیل دهنده فیلم (آزول ها)

بازدارنده‌های خوردگی آزول مواد ارگانیکی هستند که باعث ایجاد لایه محافظ روی سطح فلز شده و مانع ایجاد فواصل آب و فلز می‌شود. این فیلم ممکن است لایه‌ای تک‌مولکولی باشد یا از لحاظ فیلم ضخیم‌تر از فیلم‌هایی است که با کاربرد مناسب مهارکننده‌های معدنی ایجاد شده است.

یک خطر ذاتی در فرایند شکل‌گیری فیلم این است که یک اخلال کوچک در فیلم به‌هم‌پیوسته می‌تواند به عامل خورنده اجازه حمله به ناحیه محافظت نشده را بدهد و در نتیجه سریعاً جذب فلز شود؛ بنابراین، بازدارنده‌های تشکیل فیلم باید به طور مداوم در سیستم‌های خنک‌کننده تغذیه شوند.

فولاد و آلومینیم از پرکاربردترین فلزات مورداستفاده در صنایع مختلف از قبیل نفت و گاز، صنایع انتقال نیرو، اتومبیل‌سازی و صنایع دریایی است. خوردگی این فلزات، به‌ویژه در محیط‌های دریایی و صنعتی، همواره از مهم‌ترین چالش‌های صنعتگران بوده است. آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل تشکیل فیلم اکسیدی غیرفعال بر روی سطح، مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به فولادهای کربنی ارائه می‌دهند.

بااین‌وجود، این فیلم اکسیدی نیز در برابر یون‌های خورنده‌ای از قبیل کلر و سولفات مقاومت کافی نداشته و تخریب آن خوردگی زمینهٔ آلومینیومی را به دنبال دارد. همچنین اتصال الکتریکی این دو فلز در محیط‌های مرطوب از قبیل برج‌های خنک‌کننده، مخازن، موتور اتومبیل و… سبب تشکیل پیل گالوانیک و تغییر رفتار خوردگی می‌شود.

یکی از روش‌های کاهش سرعت خوردگی، استفاده از بازدارنده‌های خوردگی است. عملکرد بازدارنده‌ها به میزان جذب و پایداری آن‌ها بر روی سطح بستگی دارد. فرایند جذب بازدارنده در محیط‌های آبی شامل جایگزینی مولکول‌های بازدارنده با مولکول‌های آب بر روی سطح فلز است. در این فرایند، توان جایگزینی به تقابل الکترواستاتیکی بین بازدارنده و سطح فلز بستگی دارد.

بنزو تری‌ آزول و مشتقات آن از ترکیبات آلی هستند که خواص شیمیایی و بیولوژیکی متنوعی ارائه می‌دهند. باوجوداینکه ساختار بنزوتری آزول در برابر حرارت حساس بوده و افزایش دما سبب تجزیه آن و متصاعد شدن بخارات سمی می‌شود، اما این ترکیبات همچنان به‌صورت گسترده در صنعت به کار گرفته می‌شوند.

استفاده از این ترکیبات در ضدیخ و روان‌کننده‌ها، کاربرد آنها به‌عنوان بازدارنده‌های خوردگی و همچنین استفاده به‌عنوان پیش‌سازهای دارویی از عمده‌ترین مصارف آنها در صنعت است. این بازدارنده در حفاظت از فولاد در محیط‌های اسیدی عملکرد مناسبی داشته و حفاظت مناسبی از آلیاژهای آلومینیوم تجاری در محیط‌های آبی ارائه داده است.

باتوجه‌به تأثیر اتصال گالوانیک بر تغییر موضعی pH و وابستگی خصوصیات جذبی بازدارنده به pH رفتار بازدارندگی می‌تواند تحت‌تأثیر اتصال الکتریکی فلزات به هم قرار گیرد.

یک‌سری دیگر از بازدارنده‌ها آزول‌ها و تیازول‌ها هستند که برای کاهش خوردگی آلیاژها استفاده می‌شوند. این ترکیبات ارگانیک هستند. ترکیباتی که روی سطح فلز، جذب شیمیایی می‌شوند و فیلم‌های محافظتی را روی آلیاژها تشکیل می‌دهند. آنها فیلمی بسیار نازک و مهارکننده از خوردگی تشکیل می‌دهند.

علاوه بر حفاظت در برابر خوردگی، آنها تجمعاتی را با یون‌های محلول در سیستم تشکیل می‌دهند و از تجدید فلز بر روی سایر سطوح جلوگیری می‌کنند. آزول ها در سیستم‌های بسته تا سیستم‌های باز در طیف گسترده‌ای از برنامه‌های شیمیایی گنجانده شده‌اند. بیشتر برنامه‌های شیمیایی از روی قلیایی، فسفات قلیایی و فسفات تثبیت شده از تری‌آزول استفاده می‌کنند.

انواع آزول

انواع متنوعی در این دسته موجود است. اولین مورد، مرکاپتو بنزوتیازول (MBT) بود ، اما به دلیل حساسیت به کلر در سیستم‌های باز استفاده نمی‌شود. رایج‌ترین آنها بنزوتریازول (BZT) و تولیل تریازول (TT) یا (TTA) است.

ترکیبات جدید شامل بوتیل بنزوتری آزول و کلروتولیل تری آزول است. همه این مواد ترکیبات آلی حلقوی هستند که حاوی نیتروژن در یکی از حلقه‌ها هستند. مرکاپتو بنزوتیازول در بالای نقطه‌جوش آب نیز عملکردی مناسب دارد. میکروارگانیسم‌ها به‌سرعت مولکول را تخریب می‌کنند.

BZT و TT دو بازدارنده خوردگی متداول هستند. اگرچه این مولکول‌ها فیلم‌های مهارکننده را کندتر از MBT تشکیل می‌دهند، اما در شرایط آب معمولی خنک‌کننده، پایدار هستند. در ابتدا استفاده از BZT کمبود و از TT به طور گسترده‌ای استفاده می‌شد؛ زیرا معمولاً ارزان‌تر است. اما به‌واسطه تخریب TT توسط کلر ایجاد نوسانات و مشکلات بو از N-کلر TT و تخریب آن توسط میکروب‌ها، استفاده از BZT افزایش‌یافته است.

آلکیل بنزوتری آزول برای ایجاد فیلم‌های بادوام و پایداری بیشتر، پیشنهاد شده است. دو نمونه بوتیل بنزوتری آزول (BBT) و بنزوتری آزول پنتوکسی (POBT) هستند. بااین‌حال ، BBT از BZT یا TT بسیار پرهزینه‌تر است.

برای مقابله با این مشکل، توصیه می‌شود در سیستم‌های بزرگ خوراک BBT در حدود ۵ میلی‌گرم در لیتر باشد. کلرزنی باعث افزایش سرعت خوردگی می‌شود، اما در صورت اعمال دوره‌ای فقط میزان خوردگی گزارش می‌شود که پس از افت باقی‌مانده آزاد به صفر می‌رسد.

كلرو تولول تری‌آزول به‌عنوان “آزول مقاوم در برابر هالوژن” كه معمولاً به آن HRA گفته می‌شود، معرفي شده است. این ماده برای به‌حداقل‌رساندن مشکلات کاربرد TT در سیستم‌های شدیداً کلردار معرفی شده است. کلره شدن حلقه بنزن در HRA واکنش کلر با اتم‌های نیتروژن در حلقه آزول را به حداقل می‌رساند.

علاوه بر این، تری آزول ها با یون‌های حل شده در محلول پیوند ایجاد می‌کنند. در سیستم‌های دیگ بخار، آمونیاک قلیایی با تجزیه آلودگی‌های آلی ازت یا ازبین‌بردن مواد شیمیایی آمین تولید می‌کند.

اگرچه آمونیاک به فولاد حمله نمی‌کند، اگر آمونیاک و اکسیژن کافی در کنار هم قرار بگیرند، می‌تواند خوردگی آلیاژ مس ایجاد کند. در این مواقع برای محافظت از سیستم نیاز به استفاده از آزول ها جهت تشکیل فیلم محافظتی وجود دارد.

شیمی آزول بسیار پیچیده است و غالباً برای تهیه این محصولات در یک برنامه تصفیه آب مؤثر، به کمک فنی نیاز است.

مواد شیمیایی برج خنک کننده

مواد شیمیایی برج خنک کننده (آب سیر کوله) برای کنترل رسوب، خوردگی، فرسایش و کنترل بیولوژیکی در برج‌های خنک‌کننده، واحدهای انتقال حرارت و لوله‌های تأسیساتی بکار می‌روند. این پدیده توسط مواد حل شده و جامدات سوسپانس و محیط‌هایی که باعث رشد میکروارگانیسم‌ها در آب سیر کوله می‌شوند، ایجاد می‌شود.

مطلب مکمل: ضد خوردگی برج خنک کننده

مشکلات برج خنک‌ کننده

• قلیایی‌شدن؛ بر رسوب کربنات کلسیم اثرگذار است.
• کلرید؛ می‌تواند باعث خوردگی فلزات شود؛ سطوح مختلف آن بر اساس مواد بکار رفته در برج خنک‌کننده و تجهیزات تغییر می‌کند.
• سیلیس؛ به‌عنوان ایجادکننده رسوب شناخته شده است.
• سولفات‌ها؛ مانند کلرید، می‌توانند برای فلزات بسیار خورنده باشند.
• آهن؛ هنگامی که با فسفات ترکیب می‌شود، می‌تواند تجهیزات را خراب کند.
• کل جامدات معلق؛ آلاینده‌های غیر محلول که می‌توانند باعث پوسته‌پوسته شدن، بازوفیلم ها و یا خوردگی شوند.پ

سیلیس در تصفیه اب

مشکلات کیفی آب و راهکارهای شیمیایی

مواد شیمیایی اضافه شونده به سیستم	مشکلات
کرومات، زینک، مولیبدات، سیلیکات، پلی فسفات، آزول آروماتیک، کربوکسیلات	خوردگی
پلی فسفات‌ها، پلی استر، فسفات‌ها، پلی آکریلات‌ها	رسوب
پلی استر، پلی فسفات، پلی آکریلات‌ها، بایوسایدهای غیر اکسید کننده	فولینگ
کلر، برم، بایوسایدهای غیر اکسید کننده	رشد بیولوژیکی

رسوب در برج خنک‌ کننده

رسوب و کاهش سطوح تبادل گرما، کارایی انتقال حرارت را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد و موجب افزایش شدید هزینه‌های انتقال انرژی می‌شود.

رسوب در لوله‌های مبدل حرارتی، در ورودی و خروجی پمپ‌های حذف‌کننده منجر به مسدودشدن، افت فشار بالاتر و تغییر ویژگی‌های جریان سیالات می‌شود. این می‌تواند منجر به خاموش‌شدن مکرر و افزایش تولید آلودگی‌های سیستم، و افزایش هزینه‌های نگهداری و عملیاتی شود.

احتراق آب در برج خنک‌کننده یک محیط بسیار خورنده برای اجزای برج و تجهیزات مربوطه در تماس با آب را ایجاد می‌کند. خوردگی بیش از حد باعث تعمیر و نگهداری اضافی و زودهنگام می‌شود.

این مشکلات عملیاتی را نمی‌توان کنترل کرد، مگر اینکه از مواد شیمیایی ضد خوردگی، مواد ضد رسوب، پراکنده ساز، سورفکتانت‌ها، بایوسیدها و مواد شیمیایی کنترل pH به آب‌های در چرخش اضافه شود.

مشکلات رسوبات معمولاً به دودسته – رسوب و ته‌مانده‌ها تقسیم می‌شود. هر دو نوع رسوب در انتقال گرما در مبدل‌های گرما دخالت دارند و از این طریق راندمان آنها را کاهش می‌دهند.

علل ایجاد رسوب

رسوب در سطوح انتقال حرارت و در خطوط جریان ماده به طور معمول، محلول در آب است. ازآنجاکه آب در یک برج خنک‌کننده تبخیر می‌شود، غلظت مواد جامد محلول بیشتر می‌شود تا اینکه حلالیت یک نمک کم شود.

هنگامی که این اتفاق در سیستم آب خنک‌کننده تصفیه نشده رخ دهد، نمک روی هر سطحی که در تماس با آب است، بخصوص در سطوح انتقال حرارت متبلور می‌شود.

متداول‌ترین مواد رسوب‌گذاری شده عبارت‌اند از: کلسیم فسفات، کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و سیلیس که لزوماً به‌این‌ترتیب نیست. رسوب سیلیکات منیزیم نیز در شرایط خاصی امکان‌پذیر است.

بیشتر نمک‌ها، از جمله سیلیس، در آب گرم نسبت به سرما محلول هستند. بااین‌حال، بیشتر نمک‌های کلسیم، از جمله کلسیم فسفات، کلسیم سولفات و کربنات کلسیم، در آب سرد نسبت به آب گرم محلول هستند.

با عبور آب چرخشی از سیستم خنک‌کننده، دمای آب افزایش می‌یابد. به‌عنوان یک نتیجه ممکن است در هر نقطه از سیستم شکل بگیرد، اما به‌احتمال زیاد روی سطوح مبدل حرارتی است.

غلظت نمک موجود در آب چرخشی را می‌توان اندازه‌گیری کرد. همچنین محاسبه تبخیر در سیستم امکان‌پذیر است. با انتخاب حد بالایی برای غلظت مواد جامد در سیستم، می‌توان COC بهینه یک سیستم کنترل نشده شیمیایی را محاسبه کرد.

متداول‌ترین رسوب موجود در برج‌های خنک‌کننده، کربنات کلسیم است که به شکل کلسیت رسوب می‌کند. حلالیت کربنات کلسیم که با افزایش دما کاهش می‌یابد، یک عملکرد پیچیده از عوامل دما، کل مواد جامد محلول (TDS)، سختی کلسیم، قلیایی کل و pH است.

کنترل رسوب در سیستم های خنک کننده

سه روش اساسی برای جلوگیری از شکل‌گیری رسوب در سیستم‌های خنک‌کننده آب وجود دارد:

1. مواد رسوب‌گذاری شده را قبل از استفاده از آب خارج کنید،
2. مواد تشکیل‌دهنده رسوب را در محلول نگه دارید، و
3.  اجازه دهید مواد رسوب شده به‌عنوان لجن قابل جابه‌جایی به‌جای رسوبات سخت رسوب کنند.

هر سه روش برای استفاده در تأسیسات ارتش مجاز است. مهار رسوبات کلسیم، آنهایی که بیشتر در برج‌های خنک‌کننده هستند، می‌توانند با کاهش pH آب در گردش (با افزودن اسید)، یا با افزودن یک مهارکننده رسوب کلسیم (HEDP یا AMP) انجام شوند.

کنترل کربنات کلسیم

کربنات کلسیم به طور عادی ناشی از تجزیه بی‌کربنات کلسیم، یک نمک محلول در آب است. میزان رسوب در درجه اول به میزان سختی کلسیم و قلیایی بی‌کربنات موجود در آب خنک‌کننده بستگی دارد. تجزیه بی‌کربنات کلسیم با افزایش دما افزایش می‌یابد.

دو فسفونات که بیشتر برای کنترل کربنات کلسیم در سیستم‌های برج خنک‌کننده چرخشی مورداستفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از: AMP (آمینو تری متیلن فسفونیک اسید) و اسید اتیدرونیک ( 1 – هیدروکسی اتیلیدین ۱ و ۱- دی فسفونیک اسید).

واکنش شیمیایی هر دو مشابه هستند، بااین‌حال، HEDP در سطح کلر که معمولاً در برج‌های خنک‌کننده یافت می‌شود، پایدارتر است. استفاده از HEDP 3- 5 ppm باعث افزایش حلالیت کربنات کلسیم با فاکتور سه می‌شود. برج خنک‌کننده به‌جای اینکه در PSI 6.0 کار کند، قادر به کار با PSI 4.0 بدون رسوب‌گذاری بالقوه است.

بااین‌وجود، استفاده از HEDP در صورت عدم وجود سختی کلسیم و منیزیم (در مقادیر بسیار پایین)، می‌تواند باعث افزایش خوردگی خفیف هم در فولاد و هم در مس شود.

کنترل فسفات کلسیم

رسوب فسفات کلسیم در سیستم‌های خنک‌کننده آب که با برنامه مهارکننده خوردگی بر پایه فسفات کنترل می‌شوند متداول است. فسفات کلسیم نیز در pH و درجه حرارت بالاتر حلالیت کمتری دارد. اگر سختی کلسیم ۵۰۰ ppm و pH بالاتر از ۷٫۰ باشد، احتمالاً حتی در سطح پایین فسفات ۵ ppm باعث رسوب‌گذاری می‌شود. حلالیت فسفات کلسیم با فاکتور کمتر از سه با افزودن ۴ ppm فسفونات (HEDP) قابل‌افزایش است.

کنترل سولفات کلسیم

سولفات کلسیم از غلظت بالای یون‌های کلسیم و سولفات در آب چرخشی ناشی می‌شود. سولفات کلسیم محلول‌ترین نمک‌های کلسیم در رسوب است که در برج‌های خنک‌کننده یافت می‌شود (کلرید کلسیم بسیار محلول است). این بدان معنی است که رسوب سولفات کلسیم با مقادیر سختی کلسیم باقی‌مانده پس از واکنش تمام کربنات موجود در آب، تشکیل می‌شود.

بااین‌حال، رسوب سولفات کلسیم ممکن است هنگامی رخ دهد که آب چرخشی حاوی سختی کلسیم در محدوده ۳۰۰- ۵۰۰ ppm به‌عنوان CaCO3 و سولفات در محدوده ۵۰۰- ۷۰۰ ppm به‌عنوان SO4 باشد. افزودن ۳- ۵ ppm از فسفونات (HEDP) یا سایر مهارکننده‌های مناسب کلسیم باعث می‌شود تقریباً سه برابر سطح سولفات کلسیم در محلول باقی بماند.

کنترل سیلیکات منیزیم

تشکیل سیلیکات منیزیم تحت شرایط خاص امکان‌پذیر است. منیزیم ابتدا با یون‌های هیدروکسیل (OH-) واکنش نشان می‌دهد و هیدروکسید منیزیم را تشکیل می‌دهد که سپس با سیلیس محلول یا کلوئیدی واکنش نشان می‌دهد تا سیلیکات منیزیم تشکیل شود. ازآنجاکه حلالیت سیلیس با درجه حرارت افزایش می‌یابد، این رسوب معمولاً در سردترین بخش سیستم شکل می‌گیرد

کنترل سیلیس

برای افزایش حلالیت سیلیس بالاتر از ۱۵۰ ppm، هیچ کاری نمی‌توان انجام داد. ازآنجاکه سیلیس در آب گرم نسبت به آب سرد قابل‌حل است، ابتدا در میله‌های برج خنک‌کننده رسوب می‌کند تا در مبدل حرارتی. میله‌ها با یک رسوب سفید و گاه درخشان پوشیده می‌شوند. اگر این اتفاق بیفتد، تخلیه (بلودان) را افزایش دهید که چرخه غلظت را دهد. این کار باید تشکیل رسوب اضافی را متوقف کند. اگر غلظت سیلیس در آب چرخشی بالای ۳۰ ppm باشد، معمولاً عملکرد سیستم (حداکثر ۵ COC) را کنترل می‌کند.

مقایسه ترکیب مواد شیمیایی مهارکننده در کاهش خوردگی

خوردگی برج خنک‌ کننده

ترکیبات کرومات یکی از مؤثرترین و ارزان‌ترین مهارکننده‌های خوردگی در دسترس هستند. بااین‌حال، آنها بسیار سمی و سرطان‌زا هستند. ازاین‌رو آنها باید با مواد شیمیایی غیر کروماتیک جایگزین شوند. برخی از مواد شیمیایی مفید شامل: پلی فسفات، ارگانوفسفره، روی، مولیبدات و نزول‌های آروماتیک هستند.

برخلاف مهارکننده‌های کرومات، این جایگزین‌ها تنها در شرایط خاص کاربرد دارند. این نواقص را می‌توان با استفاده از ترکیب دو یا چند مهارکننده که می‌توانند از نقاط قوت هر یک از آنها استفاده کرد، برطرف کرد.

مواد شیمیایی غیر کروماتیک ممکن است برخی از اثرات نامطلوب بر محیط‌زیست داشته باشد. به‌عنوان‌مثال، درحالی‌که مواد شیمیایی روی، برای انسان‌ها خطرناک نیستند، تهدیدی برای حیات دریایی محسوب می‌شوند. به طور مشابه، فسفات‌هایی که به دریاچه‌ها و آبشارها تخلیه می‌شوند، ممکن است سبب رشد بیش از حد جلبک شوند که سبب مشکلات ائتروفیكی می‌شوند.

اما در مقایسه با مهارکننده‌های بسیار سمی کرومات، مواد شیمیایی جایگزین نسبتاً بی‌خطر هستند و مشکلات زیست‌محیطی مشابهی را که کرومات‌ها ایجاد می‌کنند را ندارند. بااین‌وجود، تأثیر مواد شیمیایی جایگزین در محیط‌زیست باید قبل از استفاده از آنها دقیقاً مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گیرد.

رشد بیولوژیکی در برجهای خنک‌ کننده

بایوساید معمولاً برای کنترل رشد بیولوژیکی و لجن که می‌تواند مانع جریان آب و کاهش بهره‌وری انتقال حرارت شود به برج‌های خنک‌کننده، اضافه شده است.

به‌طورکلی، بایوسایدها معمولاً بر اساس سازوکار اولیهٔ آنها تقسیم می‌شوند: اکسیدکننده‌های زیستی؛ مانند کلر، بروم، دی‌اکسید کلر و دیگر آزادکننده‌های هالوژن، و بایوسایدهای غیر اکسنده مانند گلوتارالدئید، ایزوتیازولون‌ها و… بایوسیدهای اکسیدکننده اغلب در مقادیر پایدار در سطح پایین باهدف اصلی کنترل مقدار میکروبیولوژیکی آب استفاده می‌شوند. بااین‌حال، دوزهای پایین باکتری‌های اکسیدکننده معمولاً قادر به کنترل باکتری‌های لجن نیستند.

رسوبات میکروبیولوژیکی و کنترل آنها

مشکلات میکروبیولوژیکی عموماً به‌عنوان لجن شناخته می‌شوند. آنها ناشی از وجود میکروارگانیسم‌هایی مانند جلبک‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها هستند.

اینها می‌توانند در یک سیستم خنک‌ کننده رشد کرده و تمام سطوح لوله و مبدل حرارتی را پوشش دهند. لجن‌های ژلاتینی تولید شده توسط بسیاری از میکروارگانیسم‌ها می‌توانند رسوبات را به دام بیندازند، بنابراین باعث افزایش رسوبات می‌شود. حتی خوردگی توسط ارگانیسم‌های خاصی ایجاد می‌شود که باعث تولید فرآورده‌های خورنده می‌شوند.

جلبک

گیاهان سبز ریز که معمولاً به شکل توده‌هایی در بالا و در طرف برج‌های خنک‌کننده رشد می‌کنند. تا زمانی که بمیرند مضر نیستند. پس از آن، به بخشی از ماده معلق در آب در گردش تبدیل می‌شوند و ممکن است باعث ایجاد حفره شوند. جلبک‌ها همچنین ممکن است مکانی برای پرورش باکتری‌ها باشند.

پیشنهاد ما به شما: جلوگیری از تشکیل جلبک

باکتری‌ ها

ارگانیسم‌های تک‌سلولی میکروسکوپی. بیشتر باکتری‌ها در آب خنک‌کننده به حالت تعلیق درآمده و به سیستم خنک‌کننده آسیب نمی‌رسانند. بااین‌حال، برخی از آنها می‌توانند باعث آبگیری و خوردگی شوند.

باکتری‌ های تشکیل‌ دهنده لجن

باکتری‌هایی که تقریباً در هر سطح پوشیده از آب می‌توانند در کلنی‌ها رشد کنند. این توده‌های لجن می‌توانند آن‌قدر بزرگ شوند که بتوانند جریان آب و انتقال حرارت را محدود کنند. آنها همچنین ممکن است باعث افزایش خوردگی شود. اگر لجن در سیستم وجود داشته باشد، معمولاً در آنجا احساس می‌شود.

باکتری‌های تولیدکننده سولفید

باکتری‌هایی که می‌توانند در زیر توده‌های لاغر رشد کنند. آنها می‌توانند سولفید هیدروژن تولید کنند که بسیار سمی است. آنها ممکن است در سیستمی شناسایی شوند که قسمت زیرین لایه لجن یک رنگ سیاه فلزی یا بوی پوسیده تخم‌مرغ ایجاد شود.

قارچ

گیاهان میکروسکوپی که به نور خورشید احتیاج ندارند. آنها می‌توانند در برج‌های خنک‌کننده به چوب حمله کنند. کنترل آنها نیاز به عملیات ویژه، معمولاً قبل از ساخت برج دارد. کنترل آنها در یک سیستم‌عامل نیاز به تکنیک‌های خاصی دارد.

کنترل میکروبیولوژیکی کولینگ تاور

کنترل شیمیایی روشی است که در تأسیسات ارتش برای کنترل میکروبیولوژیکی استفاده می‌شود. زیست کش‌ها برای کنترل رشد میکروبیولوژیکی در دودسته وسیع اکسیدکننده و غیر اکسیدکننده قرار می‌گیرد.

انتخاب بین این دو به عوامل مختلفی بستگی دارد. نکته مهم محدودیت تخلیه مواد سمی است. همچنین باید پارامترهای عملیاتی برج خنک‌کننده مانند دما، pH و طراحی سیستم در برنامه‌ای در نظر گرفته شود که شامل بایوسایدهای اکسیدکننده و غیر اکسیدکننده است.

برنامه کنترل، برای کاهش ۹۹ درصدی جمعیت ارگانیسم است. این کار با استفاده از یک یا چند بایوسید انجام می‌شود. استفاده از بایوسایدهای اکسیدکننده نیاز به کنترل دقیق آب خنک‌کننده دارد. علاوه بر این که می‌تواند درصد زیادی از میکروارگانیسم‌ها را بکشد، در انتخاب بایوسایدها باید هزینه نیز در نظر گرفته شود. عامل اصلی مؤثر بر هزینه، فراوانی کاربرد برای ارائه کنترل موردنظر است.

دوز تزریقی معمولی باید به طور متوسط یک تا سه بار در هفته اعمال شود، بخصوص وقتی‌که رسوب‌گذاری شدید باشد. مهم‌ترین جنبه کنترل رسوبات زیستی تطابق بایوسید انتخابی با ارگانیسم مشکل‌زاست.

مواد ضد رسوب برج خنک کننده

مواد ضد رسوب یا انتی اسکالانت برج خنک‌کننده مواد شیمیایی هستند که از تشکیل رسوب ناشی از آب سخت بر روی سطوح انتقال حرارت مبدل حرارتی جلوگیری می‌کنند.

بایوسایدها یا مواد ضد جلبک نیز دسته خاصی از این مواد ضد رسوب هستند که به طور ویژه از تشکیل رسوبات بیولوژیکی در برج خنک‌کننده جلوگیری می‌کنند.

بایوسایدها انواع مختلفی دارند؛ اما در سیستم‌هایی که مصرف آب بالایی دارند عموماً از نوع اکسیدکننده آن استفاده می‌شود. از جمله بایوسایدهای اکسیدکننده می‌توان به ترکیبات حاوی کلر مانند بنزالکونیوم کلراید و هیپوکلریت سدیم اشاره کرد.

اگر به‌موقع برای حذف رسوبات کولینگ‌ تاورها اقدام نشود ضریب انتقال حرارت و راندمان فرایند به‌شدت کاهش می‌یابد. برخی از انواع آنتی اسکالانت مانع تشکیل رسوبات آهکی شده و برخی دیگر سختی آب حاصل از یون‌های منیزیوم و کلسیم را از بین می‌برند.

انتی اسکالانت فلوکن 260

برخی مواد ضد رسوب، رسوب تشکیل شده در برج خنک‌کننده را حل کرده و برخی دیگر مانع تشکیل رسوب جدید می‌شوند. به‌طورکلی باتوجه‌به حجم، pH آب و دیگر شرایط فرایند باید در مورد انتخاب بهترین ماده یا مواد ضد رسوب برای خنک‌کننده تصمیم گرفت.

علاوه بر بایوسایدها می‌توان به ترکیباتی مانند HEDP و ATMP اشاره کرد. HEDP هم بازدارنده خوردگی و هم ضد رسوب اسید ارگانوفسفریک است. HEDP می‌تواند با یون‌های آهن، مس و روی کیلیت تشکیل دهد.

HEDP دارای اثرات ضدخوردگی و ضدرسوب بسیار خوب در دما و pH بالا است. ATMP هم به طور گسترده‌ای به‌عنوان یک بازدارنده رسوب و خوردگی در تصفیه سیستم‌های آب خنک‌کننده استفاده می‌شود. این ترکیب در کنترل رسوب کلسیم و سایر نمک‌های فلزی از جمله آهن و منگنز مؤثر است. ATMP دارای خواص دیسپرسنت نیز هست و می‌تواند به‌عنوان یک عامل پراکنده ساز عمل کند.

ماده کربوهیدرازید چیست؟

کربوهیدرازید یک کریستال سفید کریستالی نازک و کوتاه ستونی یا پودر سفید در دمای اتاق است. این ماده در الکل نامحلول است، به‌راحتی در آب با گرما جذب می‌شود. این ماده در الکل، اتر و بنزن نامحلول است. به همین دلیل نوعی مشتق از هیدرازین است و بنابراین توانایی کاهش قوی دارد.

این جامد کریستالی سفید با نقطه ذوب 153 درجه سانتی‌گراد، پس از ذوب تجزیه می‌شود و بسیار محلول در آب است.

واکنش غیرمستقیم (> 180 درجه سانتی‌گراد)

تجزیه (> 200 درجه سانتی‌گراد)

دوز تئوری موردنیاز برای تراشیدن یک قسمت  D2O 1.4 کربوهیدرازید است. بسیاری از همان مزایای هیدرازین وجود دارد؛ اما بدون خطر سرطان‌زایی: تولید آمونیاک با افزایش pH و محافظت در برابر خوردگی کارآمد، ایجاد مگنتیت به‌عنوان لایه محافظ. به همین دلایل، کربوهیدرازید جایگزین مناسبی برای هیدرازین است.

این ماده غیرسمی است و می‌تواند جایگزین هیدرازین و اکسیم‌ها شود. دارای طیف گسترده‌ای از کاربردها در صنعت است. به‌عنوان‌مثال، می‌تواند به‌عنوان ماده اکسیژن زدای آب بویلر در زمینه تصفیه آب مورداستفاده قرار گیرد و به‌عنوان پیشرفته‌ترین مواد برای ترکیب اکسیژن آب دیگ محسوب می‌شود.

از نظر سمیت و نقطه ذوب بسیار کم است و راندمان اکسیداسیون آن بسیار بیشتر از مواد فعلی مورداستفاده است و محصولی ایده‌آل برای ایمنی و حفاظت از محیط‌زیست است. همچنین می‌تواند به‌عنوان اجزای پیشرانه موشک مورداستفاده قرار گیرد. علاوه بر این، باتوجه‌به اینکه اتم‌های هیدروژن متصل شده به اتم نیتروژن به‌راحتی توسط گروه‌های دیگر جایگزین می‌شوند، می‌توانند به‌عنوان عوامل متصل‌کننده الیاف الاستیک در زمینه نساجی، دستگاه محافظ فرمالدهید و همچنین آنتی‌اکسیدان رنگ‌دانه کاروتن مورداستفاده قرار گیرند. علاوه بر این، افزودن مقدار مناسب کربوهیدرازید به قارچ‌کش‌های فنل حاوی می‌تواند در جلوگیری از تغییر رنگ و لک بودن نقش داشته باشد. به‌عنوان یک ماده اولیه شیمیایی و صنایع شیمیایی واسطه، از آن در پزشکی، علف‌کش‌ها، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهان، رنگ‌ها و سایر صنایع بسیار استفاده می‌شود.

مزایای کربوهیدرازید

کربوهیدرازید که با نام‌های تجاری مختلفی به بازار عرضه می‌شود، جایگزین خوبی برای هیدرازین است که از مزایای اضافی موردنظر برای ازبین‌بردن اکسیژن جهت کنترل اکسیژن و بدون تأثیر سوء بر شیمی چرخه آب است. Carbohydrazide در شرایط آزمایشگاهی در حذف اکسیژن در مقایسه با هیدرازین در هر دمایی مؤثرتر است. کربوهیدرازید تا دمای 135 درجه سانتی‌گراد از نظر حرارتی ثابت است و به‌سرعت با اکسیژن واکنش می‌دهد. در دمای بالاتر از 135 درجه سانتی‌گراد، به هیدرازین و دی‌اکسیدکربن را هیدرولیز می‌شود.

بازده و عملکرد نهایی تجهیزاتی که مانند دیگ‌های بخار و آب‌کار می‌کنند بستگی به مواد شیمیایی دارد که برای کنترل خوردگی و پوسته‌پوسته شدن آب مورداستفاده در سیستم استفاده می‌شود. در دیگ‌های بخار و سایر تجهیزات که از فولاد ساخته شده‌اند، اکسیژن ممکن است باعث خوردگی شود.

عاملی که ممکن است خطر خوردگی در دیگ‌های بخار را در دمای بالا افزایش دهد. آب خوراکی که به دیگ‌های بخار تغذیه می‌شود باید حاوی مواد شیمیایی باشد که مانند هیدرازین بازدارنده خوردگی هستند تا کنترل اکسیژن را کنترل کنند. اما در حقیقت، هیدرازین به دلیل گزارش‌ها بسیار سمی است؛ بنابراین می‌تواند چندین مشکل سلامتی ایجاد کند. برای کاهش خطرات ناشی از مواد شیمیایی پاک‌کننده اکسیژن، برخی از مواد شیمیایی با مواد قبلی مانند کربوهیدرازید جایگزین می‌شوند.

کربوهیدرازید میزان اکسیژن را که باعث خوردگی می‌شود به حداقل می‌رساند و همچنین باعث کاهش پوسته‌پوسته شدن و رسوب اکسید آهن می‌شود. Carbohydrazide هیچ ماده غیرآلی را به سیستم اضافه نمی‌کند. به‌منظور به حداکثر رساندن بازده ضد خوردگی، زمان ماند باید افزایش یابد. بسیار پایدار و کارآمد در طیف گسترده‌ای از دما است.

فروش بازدارنده خوردگی از فروشگاه مواد شیمیایی دکتر کمیکال 

کربوهیدرازید با تشکیل یک فیلم منفعل محافظ بر روی فلز و افزایش pH در خط میعانات، از خوردگی جلوگیری می‌کند و در نتیجه ماندگاری دیگ‌های بخار را افزایش می‌دهد. اگرچه ممکن است در هر نقطه‌ای به سیستم دیگ بخار اضافه شود، اما تصفیه آب خوراک دیگ بخار بیشترین کارایی را دارد، ترجیحاً همان‌طور که از دستگاه‌های گاز زدایی می‌شود.

مدت‌زمان ماند کربوهیدرازید قبل از تشکیل بخار باید به حداکثر برسد تا حداکثر محافظت در برابر خوردگی حاصل شود. کربوهیدرازید یک جاذب اکسیژن و کی لیت دهنده مؤثر در کل دامنه دمائی است که بویلر به‌طورکلی تحت آن قرار می‌گیرد.

کربوهیدرازید، تنها در مدت ده سال، جایگزین هیدرازین در 20٪ از صنایع لوازم الکتریکی ایالات متحده شده است. Carbohydrazide با بیشترین کاربرد برای جایگزینی هیدرازین، هم اکنون در بیش از 275 دیگ بخار آب مورداستفاده است که بیش از 60000 مگاوات ظرفیت نصب شده را دارد. به‌موقع گزارش این تجربه که کل فشارهای دیگ بخار آب، شامل 3500 واحد فوق بحرانی psi را پوشش می‌دهد ، به‌موقع است. داده‌ها در مورد اثرات استفاده از کربوهیدرازید بر روی شستشو، راه‌اندازی، فرکانس تمیزکردن شیمیایی و کنترل خوردگی چرخه ارائه می‌شود.

کربوهیدرازید در اصل به‌عنوان یک گزینه “ایمن‌تر برای استفاده” به‌جای هیدرازین به صنعت معرفی شد. هم اکنون به فرم تجاری خود – محصولی ایمن‌تر برای استفاده است که نیازی به سیستم‌های جابه‌جایی و جابه‌جایی پیچیده و تغذیه‌ای ندارد. Carbohydrazide مشمول چندین قانون اخیر مربوط به مواد خطرناک و دفع مواد بسته‌بندی نیست.

ویژگی های کربوهیدرازید

150-153 °C	Melting point
167.26°C	Boiling point
1.02	Density
1.4164	refractive index
0-6°C	storage temp.
Crystalline Powder	form
White	color
Soluble in water	Water Solubility
14,1804	Merck
1747069	BRN
Stable, but may explode if heated. Incompatible with strong acids, strong oxidizing agents	Stability

کاربرد کربوهیدرازید در صنعت

کربوهیدرازید به طور گسترده‌ای در تولید داروها، علف‌کش‌ها، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهان، رنگ‌ها و غیره مورداستفاده قرار می‌گیرد. کربوهیدرازید مشتق هیدرازین با کاهش شدید است. این ماده نه‌تنها به‌عنوان واسطه برای تولید مواد حاوی انرژی استفاده می‌شود؛ بلکه می‌تواند مستقیماً به‌عنوان اجزای مواد منفجره و پروانه‌ها نیز مورداستفاده قرار گیرد.

این ماده می‌تواند به‌عنوان نگهدارنده تجهیزات پالایشگاه مورداستفاده قرار گیرد و همچنین می‌تواند به‌عنوان اکسیژن زدای فاضلاب دیگ بخار مورداستفاده قرار گیرد. همچنین می‌تواند به‌عنوان ماده اتصال‌دهنده فیبر الاستیک در زمینه فیبر شیمیایی مورداستفاده قرار گیرد.

این نوع ماده می‌تواند به‌عنوان مواد اولیه شیمیایی و واسطه‌های مواد شیمیایی صنعتی مورداستفاده قرار گیرد و به طور گسترده‌ای در پزشکی، علف‌کش‌ها، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهان، رنگ‌ها و سایر صنایع مورداستفاده قرار می‌گیرد.

می‌توان از آن به‌عنوان مؤلفه سوخت موشک، تثبیت‌کننده توسعه رنگ و کیفیت صابون، آنتی‌اکسیدان‌های لاستیک، اکسیژن زدای آب دیگ و عامل ضد خورندگی فلز استفاده کرد. کربوهیدرازید پیشرفته‌ترین مواد برای اصلاح اکسیژن آب دیگ بخار در جهان است. این ماده دارای سمیت کم، نقطه ذوب بالا و راندمان دفع اکسیداسیون بسیار بیشتر از موادی است که در حال حاضر استفاده می‌شود. این محصول ایده‌آل و هم از نظر ایمنی و هم برای حفاظت از محیط‌زیست است. علاوه بر این، می‌تواند به‌عنوان ماده متصل‌کننده الیاف الاستیک در زمینه صنعت فیبر شیمیایی مورداستفاده قرار گیرد.

محافظ اکسیژن آب دیگ بخار

در هنگام عمل به‌عنوان اکسیژن زدا در آب بویلر، ممکن است این ماده به طور مستقیم به آب اضافه شود در حاليكه محلول آبی آن نیز می‌تواند استفاده شود. میزان مصرف کربوهیدرازید برای مهار یک مول اکسیژن، نیم مول است، و باید به مقدار مناسب بیش از حد باشد. دامنه دمای مناسب 87.8 تا 176.7 است. زمان بهینه برای استفاده از این ماده بعد از انجام عملیات حرارتی اکسیژن است.

واکنش اکسیژن و کربوهیدرازید به شرح زیر است:

مزایای استفاده از کربوهیدرازید

مزیت کربوهیدرازید در بویلر

• محافظت طولانی‌مدت و کنترل در برابر خوردگی
• ماهیت غیر سرطان‌زای کربوهیدرازید
• دوزینگ آسان
• باعث انفعال در سطوح فلزی می‌شود
• باقیمانده ندارد

Carbohydrazide نه‌تنها در مورد مسائل ایمنی بلکه به دلیل مزایای عملکردی که به طور مکرر نشان داده است، موقعیت بازار خود را به دست آورده است. علاوه بر این، این مزایا بدون ایجاد اختلال در پارامترهای میعانات طبیعی / آب تغذیه / آب دیگ بخار / بخار تعیین شده توسط دستورالعمل‌های اجماع EPRI حاصل شده است.

مزایای استفاده از کربوهیدرازید را می‌ توان به‌صورت زیر ذکر کرد:

• واکنشگری بیشتری در دماهای پایین با اکسیژن دارد
• باعث کاهش خوردگی در کلیه اجزای سیستم میعانات قبل از دیگ بخار / سیستم تغذیه می‌شود که با کاهش مداوم محصولات خوردگی حمل شده از 50 تا 85٪ ثابت می‌شود
• کاهش نیازهای تمیزکردن شیمیایی با استفاده از این ماده خصوصاً برای واحدهای سیکلی قابل‌توجه است
• بهبود چشمگیر در کیفیت آب با دمای بیش از حد، به‌حداقل‌رساندن این منبع از فاضلاب‌های توربین
• کاهش زمان شروع به کار پس از قطع کوتاه‌مدت یا طولانی‌مدت با استفاده از کربوهیدرازید

استفاده از کربوهیدرازید، در بویلرهای فشار بالا نتایج بسیار خوبی را به همراه داشته است که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاهش نرخ خوردگی سیستم
• کاهش دفعات تمیزکردن شیمیایی

سیستم‌های با خلوص بالا ایجاب می‌کند که تلاش برای کنترل خوردگی در اولویت اصلی قرار گیرد. بسیاری از مزایای کنترل خوردگی در آزمایش‌های کوتاه‌مدت قابل اثبات نیست. استفاده از این نوع ماده مزایای قابل‌اندازه‌گیری را در طیف گسترده‌ای از سیستم‌های دیگ بخار سودمند فراهم کرده است.

مزیت کربوهیدرازید در تجهیزات بخار

• سمیت کم در مقایسه با سایر اکسیژن زداها
• کنترل دوز و کنترل آن آسان است
• محافظت عالی آن در برابر خوردگی
• کربوهیدرازید هیچ پسماندی در سیستم ایجاد نمی‌کند

 

بهترین مواد تصفیه آب و پاکسازی آن با دریافت مشاوره تخصصی